一种薄壁管弯管工装和弯管辅助工装的制作方法

1.本实用新型涉及工装领域，尤其涉及一种弯管辅助工装。本实用新型还涉及一种薄壁管弯管工装，包括上述弯管辅助工装。


背景技术：

2.薄壁管件的弯曲是管件弯曲制造(以下简称弯制)中的难点，尤其是对于弯曲半径r≤2d(d为薄壁管件的直径)的小曲率u型管件。
3.此类薄壁管件的弯曲制造工艺通常在液压弯管机上冷弯成型。由于薄壁管件的弯曲减薄量大，椭圆变形严重，导致弯曲部位常出现皱纹等变形缺陷。这些缺陷不但会削弱薄壁管件的强度，降低其承载能力，还容易造成管内介质流动速度不匀，弯曲部位极易积聚污垢，影响弯管的正常使用，因此消除弯管缺陷十分必要。
4.目前，在薄壁管件在弯曲制造过程中，会向薄壁管件内插入呈柱状的弯管模具，利用弯管模具对薄壁管件的内壁进行支撑，通过向薄壁管件的内壁产生一定的预加反应力，以抵消薄壁管件在弯曲变形时产生的椭圆变形。然而，目前的弯管模具对改善薄壁管件的椭圆变形和管壁褶皱的加工质量问题的作用有限，导致薄壁管件的圆度仍然存在较大的偏差，弯曲的薄壁管件也常常出现管壁质量问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种弯管辅助工装，极大程度避免弯曲后的管体出现弯曲减薄量、圆度偏差和管壁褶皱等质量问题。本实用新型的另一目的是提供一种薄壁管弯管工装，包括上述弯管辅助工装。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种弯管辅助工装，包括用以伸入待弯管体的芯塞和芯轴；所述芯轴的一端铰接于所述芯塞的端部；所述芯轴的另一端设有用以伸入待弯管体的起弯点的下游且抵贴于待弯管体的内壁的弧面。
7.优选地，所述芯轴的端部和所述芯塞的端部球铰接。
8.优选地，所述芯轴包括轴体和分别连接于所述轴体的两端的芯球和铰接球；所述铰接球球铰接于所述芯塞；所述弧面为所述芯球的球面。
9.优选地，所述芯球内设有安装孔；所述轴体的端部插入且固定于所述安装孔内。
10.优选地，所述安装孔具体为螺纹孔；所述轴体的端部设有与所述螺纹孔配合的外螺纹。
11.优选地，所述芯塞与所述芯轴的连接处设有用以约束所述芯轴的摆动角度的限位壁。
12.优选地，所述芯塞的端部内设有与所述芯塞同轴分布的限位孔；所述限位孔自所述芯塞的端面向内渐缩；所述限位壁为所述限位孔的内壁。
13.优选地，所述芯塞内设有铰接腔和安装于所述铰接腔内的弹性复位件；所述弹性复位件的一端连接于所述铰接腔内、另一端与所述芯轴连接。
14.本实用新型还提供一种薄壁管弯管工装，包括弯管胎具和如上所述的弯管辅助工装。
15.优选地，所述弯管胎具包括弯管轮、导向轮、反变形轮和成型于所述弯管轮、所述导向轮、所述反变形轮三者间隙之间的弯管槽；所述导向轮和所述反变形轮设于所述弯管槽的同侧；所述弯管轮设于导向轮的对侧。
16.相对于上述背景技术，本实用新型所提供的弯管辅助工装包括用以伸入待弯管体的芯塞和芯轴。
17.该弯管辅助工装中，芯轴的其中一端铰接于芯塞的端部、另一端设有用以伸入待弯管体的起弯点的下游且抵贴于待弯管体的内壁的弧面。
18.该弯管辅助工装应用于管类零件的弯制工艺时，芯塞和芯轴可伸入待弯管体的起弯点的下游，也就是说，该弯管辅助工装比现有技术所提供的弯管模具在待弯管体内的伸入量更大，能够令芯轴端部的弧面贴合于待弯管体最易变形和起皱的部分管段的内壁。结合芯塞的端部与芯轴的端部铰接，弧面能够始终在待弯管体最易变形和起皱的部分管段内起支撑作用。
19.因此，相较于现有技术而言，本实用新型所提供的弯管辅助工装利用伸入至起弯管下游的弧面向待弯管体提供持续有效的支撑作用，避免弯曲后的管类零件出现管壁起皱现象、出现弯曲减薄量、圆度偏差和管壁褶皱等质量问题。换言之，本实用新型所提供的弯管辅助工装可提高管类零件在弯曲制作过程中的生产效率和产品质量。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为现有技术中弯管模具和待弯管体的装配示意图；
22.图2为现有技术中薄壁管弯管工装和待弯管体的装配示意图；
23.图3为本实用新型实施例所提供的弯管辅助工装的结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例所提供的弯管辅助工装和待弯管体的装配示意图；
25.图5为本实用新型实施例所提供的薄壁管弯管工装和待弯管体的装配示意图。
26.其中，01
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待弯管体、011
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起弯点、02
‑
弯管模具、1
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芯塞、2
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芯轴、21
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轴体、22
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芯球、23
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铰接球、3
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限位孔、4
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铰接腔、5
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复位弹簧、6
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弯管轮、7
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导向轮、8
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反变形轮、9
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第一夹块、10
‑
第二夹块。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体
实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
29.请参考图1至图5，图1为现有技术中弯管模具和待弯管体的装配示意图；图2为现有技术中薄壁管弯管工装和待弯管体的装配示意图；图3为本实用新型实施例所提供的弯管辅助工装的结构示意图；
30.图4为本实用新型实施例所提供的弯管辅助工装和待弯管体的装配示意图；图5为本实用新型实施例所提供的薄壁管弯管工装和待弯管体的装配示意图。
31.本实用新型提供一种弯管辅助工装，包括用以伸入待弯管体01的芯塞1和芯轴2；其中，芯轴2的其中一个端部与芯塞1的端部铰接，芯轴2的另外一个端部设有弧面。
32.该弯管辅助工装用于待弯管体01的弯管工艺时，芯轴2和部分芯塞1均伸入待弯管体01内，起到支撑待弯管体01的作用。芯塞1和芯轴2伸入待弯管体01时，弧面向待弯管体01的起弯点011逐渐伸入并越过前述起弯点011，实现在起弯点011的下游与待弯管体01的内壁贴合。
33.经分析和研究，在薄壁管弯制过程中，如图1所示，薄壁管最易出问题的位置通常处于自薄壁管的起弯点011往后、长度为l的范围内。其中，l的数值通常为5mm～15mm。现有技术中所使用的弯管模具02呈柱状，只能伸入薄壁管的起弯点011处，不能继续向起弯点011后伸入，因此这一弯管模具02实际上对薄壁管的最易出问题的位置不能起到有效的支撑作用，导致薄壁管在弯曲后出现质量问题的风险极大。
34.相比之下，本实用新型所提供的弯管辅助工装应用于薄壁管的弯制工艺时，因芯塞1的端部与芯轴2的端部铰接，起到转动连接芯轴2的作用，因此，该弯管辅助工装可以将芯塞1和芯轴2伸入待弯管体01即薄壁管后，令芯轴2的弧面越过起弯点011且伸入至起弯点011以后的5mm～15mm这一距离内。因芯轴2可以在待弯管体01弯曲变形时跟随待弯管体01转动，因此，在待弯管体01的弯曲变形过程中，该弯管辅助工装利用弧面始终在待弯管体01最易变形和起皱的部分管段内起支撑作用。
35.可见，本实用新型所提供的弯管辅助工装能够在待弯管体01最易变形和起皱的部分管段内向待弯管体01提供持续有效的支撑作用，避免弯制后的管壁出现起皱现象，令弯制后的管体的壁厚和横截面椭圆度达到标准要求，提高了生产效率和产品质量。
36.下面结合附图和实施方式，对本实用新型所提供的弯管辅助工装做更进一步的说明。
37.由于待弯管体01在弯制过程中，芯轴2绕芯塞1转动的方向应与待弯管体01的管壁的弯曲方向相同，否则不但无法改善待弯管体01的产品质量，还会影响待弯管体01的正常弯制作业。为此，针对上述实施例中，芯轴2的端部和芯塞1的端部可采用球铰接的方式实现连接，令芯轴2可绕芯塞1的端部实现任一方向的旋转。
38.例如，芯轴2和芯塞1二者中，其中一者的端部设有球状空腔，另外一者的端部设为球状，前述两个端部装配后实现芯轴2以芯塞1的端部为原点的任意方向的旋转。当然，基于芯塞1和芯轴2二者的结构配合关系，芯轴2以芯塞1的端部为原点旋转时，向各个方向的旋转角度均处于一定数值范围内。
39.上述芯轴2的轴向端部的尺寸可大于芯轴2的轴向中部的尺寸，尤其是位于芯轴2的端部的弧面的尺寸大于芯轴2的轴向中部的尺寸。针对这一结构，位于芯轴2的端部的弧面可以有效支撑待弯管体01在起弯点011下游的易变形和起皱的部分管壁，而连接芯塞1和
弧面之间的部分芯轴2则可以避让待弯管体01的弯曲范围，有利于待弯管体01的其余管壁自由弯曲。
40.特别的，芯轴2可设置为两端粗、中间细的直杆状结构。芯轴2的其中一个轴向端部设有弧面，用于伸入待弯管体01的起弯点011的下游并支撑待弯管体01的内壁；芯轴2的另外一个轴向端部可设置为球状，用以与芯塞1的端部内的球型空腔配合，实现芯轴2和芯塞1的球铰接。
41.例如，上述芯轴2具体可包括轴体21、芯球22和铰接球23；前述芯球22和铰接球23分别设于轴体21的两端，二者可与轴体21以一体成型的方式固定连接，也可以采用装配的方式固定连接于轴体21的两端。
42.其中，本实用新型所采用的弧面即为芯球22的球面，相应地，铰接球23则用于实现轴体21和芯塞1的球铰接。
43.针对芯球22的尺寸，可为待弯管体01的内径的97％，通常比待弯管体01的内径小0.5mm～1.5mm。因芯球22的直径对待弯管体01在弯制过程中的质量影响大，芯球22的直径过小会造成待弯管体01的弯曲部位的外侧壁面扁平，而芯球22的直径过大则会增大芯球22和待弯管体01的内壁的摩擦，导致擦伤待弯管体01的内壁。根据具有不同型号的待弯管体01选择合适的芯球22可提高该待弯管体01的弯制质量。
44.至于轴体21的长度，可以结合轴体21相对于芯塞1的端部的转动范围以及芯球22在插入待弯管体01时相对于起弯点011的超前值e设置。可参考图4，超前值e指的是芯球22进入待弯管体01且越过待弯管体01的起弯点011后，芯球22与起弯点011之间的距离。超前值e通常可设置为18mm。
45.超前值e是影响弯管质量的一个重要因素。若芯球22的超前值过大，则弯制过程中会造成芯球22挤裂待弯管体01的管壁，若芯球22的超前值过小，则芯球22起不到防扁防皱的作用，待弯管体01被弯曲后，其弯曲部位的管壁还是会起皱。经试验和分析，上述超前值e可按照下述公式进行计算：
[0046][0047]
其中，e为超前值，单位为mm；r为待弯管体01处于目标弯曲状态下时其弯曲部位的截面中性层的半径，单位为mm；d1为待弯管体01的内径；z为待弯管体01的内径与芯球22的外径之差，单位为mm。
[0048]
需要说明的是，该公式计算所得数值为参考值，实际加工中，可以针对个别待弯管体01先进行试弯，根据试弯效果调整这一超前值，随后再根据调整后的超前值弯制同批的其余待弯管体01。
[0049]
针对上述芯轴2，芯球22和轴体21二者优先采用可拆卸地装配方式实现固定连接，例如，芯球22内可设置安装孔，而轴体21的端部用于插入并固定于安装孔内。安装孔可具体设置为光孔，轴体21的端部通过过盈配合的方式与前述安装孔固定连接。此外，安装孔也可设置为螺纹孔，相应地，轴体21的端部设有与前述螺纹孔配合的外螺纹。
[0050]
利用芯球22和轴体21的装配连接，可以根据不同待弯管体01的内径选择合适的芯球22组装该弯管辅助工装，从而降低成本，方便拆卸和维护。
[0051]
为了实现更好的技术效果，本实用新型所提供的弯管辅助工装中，芯塞1和芯轴2
二者的连接处设有用以约束芯轴2的摆动角度的限位壁。以芯轴2的端部呈球状且芯塞1的端部设有球状空腔为例，限位壁可设置于芯塞1的球状空腔。
[0052]
至于限位壁的具体结构形状，可以根据限位壁对芯塞1和芯轴2二者的具体转动约束来设置。例如，当芯塞1和芯轴2二者球铰接时，限位壁呈筒状；当芯塞1和芯轴2二者定轴铰接时，限位壁可设为两个相对分布的面状结构。
[0053]
示例性的，芯塞1的端部内设有与芯塞1同轴分布的限位孔3，该限位孔3的径向尺寸自芯塞1的端面向内渐缩，而本实用新型所涉及的限位壁则指的是该限位孔3的内壁。
[0054]
可参考图3，以图3的方位而言，限位孔3的右端孔径大于限位孔3的左端孔径；限位孔3的左端孔径连通于设于芯塞1内的铰接腔4。该限位孔3的内壁呈圆台状筒面，这一筒面的母线与图3的水平线的夹角决定了芯轴2绕芯塞1的端部的旋转范围。例如，这一筒面的母线与图3的水平线的夹角越大时，则限位孔3的右端孔径越大，芯轴2绕芯塞1的端部的旋转范围越大。
[0055]
在本实用新型所提供的另一种具体实施例中，该弯管辅助工装的芯塞1内设有铰接腔4和安装于铰接腔4内的弹性复位件。其中，弹性复位件的一端固定于铰接腔4内、另一端与芯轴2固定连接。
[0056]
该弯管辅助工装伸入待弯管体01且待弯管体01尚未被弯曲时，该弯管辅助工装的芯塞1和芯轴2沿同一方向延伸，此时弹性复位件处于初始状态，与芯轴2之间无作用力。该弯管辅助工装伸入待弯管体01且待弯管体01被弯曲时，该弯管辅助工装的芯轴2随待弯管体01同步偏转，待弯管体01被弯曲而芯轴2绕芯塞1转动，此时，芯轴2向弹性复位件施加作用力。一旦该弯管辅助工装抽出已经被弯曲的待弯管体01，芯轴2在弹性复位件的作用下绕芯塞1的端部转动，实现自复位。
[0057]
上述弹性复位件包括且不限于复位弹簧5等与芯轴2直接连通的弹性零部件。
[0058]
在上述实施例的基础上，本实用新型还提供一种薄壁管弯管工装，包括弯管胎具和如上的弯管辅助工装。
[0059]
该薄壁管弯管工装中，弯管胎具可包括弯管轮6、导向轮7、反变形轮8和成型于弯管轮6、导向轮7、反变形轮8三者间隙之间的弯管槽；导向轮7和反变形轮8设于弯管槽的同侧；弯管轮6设于导向轮7的对侧。
[0060]
如图5所示，以待弯管体01和插入该待弯管体01内的弯管辅助工装所在直线为分界线，弯管胎具的弯管轮6设于前述分界线的右侧，而导向轮7和反变形轮8设于前述分界线的左侧。其中，弯管轮6为主动轮，导向轮7和反变形轮8均为从动轮。以图5所示的装配位置来看，弯管轮6在动力设备的作用下顺时针旋转，进而带动待弯管体01和插入该待弯管体01内的弯管辅助工装向下移动的同时向左侧偏转，在待弯管体01的作用下，导向轮7和反变形轮8二者均逆时针旋转。
[0061]
该弯管胎具中，反变形夹轮向待弯管体01施加反向预压力，使待弯管体01的内壁与弯管辅助工装的弧面紧密贴合，起到强化待弯管体01的弯曲部位的管壁、抵消待弯管体01弯曲时的椭圆变形趋势的作用。
[0062]
使用该薄壁管弯管工装对待弯管体01进行弯制时，首先将弯管辅助工装插入待弯管体01内，令弯管辅助工装的弧面伸入并越过待弯管体01的起弯点011，具体可根据待弯管体01的弯曲半径将弧面调整至合适位置处。然后启动弯管胎具，令弯管胎具的弯管轮6和反
变形轮8挤压待弯管体01，实现待弯管体01的弯曲变形。
[0063]
上述弯制过程中，待弯管体01的头部两侧设有第一夹块9和第二夹块10，二者用于对待弯管体01的头部定型，避免待弯管体01的头部出现弯曲变形。其中，待弯管体01的头部指的是图5所示的下端。
[0064]
此外，对待弯管体01进行弯制时，可以根据实际生产的情况向弯管轮6、导向轮7、反变形轮8和待弯管体01之间添加润滑油，以降低摩擦阻力，有利于待弯管体01的变形。在针对同一批待弯管体01进行弯制前，还可以提前试验出待弯管体01在弯曲后的回弹量，针对这一回弹量调整弯管辅助工装的结构参数和弯管胎具的工作参数，从而待弯管体01的回弹量。
[0065]
以上对本实用新型所提供的薄壁管弯管工装和弯管辅助工装进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。