一种在自由弯曲成形过程中防止管材异常转动的装置和方法

技术特征：
1.一种在自由弯曲成形过程中防止管材异常转动的装置，其特征在于，包括防转块(6)，防转块(6)设置在推杆(7)和管材(5)之间，防转块(6)尾部和推杆(7)之间通过压紧弹簧(10)连接；防转块(6)尾端面和推杆(7)前端面设置有扇形啮齿防转结构，防转块(6)尾端面和推杆(7)前端面被压紧在一起的时候，防转块(6)和推杆(7)之间不会相对转动；防转块(6)的前端面和管材(5)尾端面被压紧在一起的时候，防转块(6)的前端面作用于管材(5)尾端面，能够阻止防转块(6)和管材(5)之间相对转动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在防转块(6)尾部和推杆(7)的端部均设置能够容纳压紧弹簧(10)的环形槽，压紧弹簧(10)的两端分别放置在防转块(6)尾端和推杆(7)的环形槽中。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，防转块(6)为圆柱体结构，在圆柱中轴位置设置有导向柱(11)，导向柱的一端固定在防转块(6)，另一端可活动的插入推杆(7)端部的沉孔中，在防转块(6)和推杆(7)分离以及压合在一起的时候起导向作用。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，防转块(6)尾端面和推杆(7)前端面设置有扇形啮齿防转结构，其单个啮齿圆心角为1
°
，相邻啮齿角度间隔1
°
，成形时通过轻微相对转动，防转块(6)尾端和推杆(7)前端啮齿一一嵌合，形成机械约束作用。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，防转块(6)前端设置有防转齿(1)，防转齿(1)靠近管材的前端面具有3
°
前倾角，当推进装置(8)推动推杆(7)向前运动一定距离d使防转块(6)与推杆(7)啮合，防转块(6)前端轻微嵌入管材(5)尾端，抵消弯曲模(2)对管材(5)造成的异常转动力矩，从而防止管材(5)异常转动的发生。6.根据权利要求1-5任一所述装置的防止管材异常转动的方法，其特征在于，在管材(5)需要自由转动的位置，推进装置(8)停止推进并后退一定距离d，防转块(6)在压紧弹簧(10)的弹力和导向柱(11)引导作用下保持与管材(5)尾部的嵌合，同时防转块(6)尾端与推杆(7)前端的啮齿啮合脱离，使防转块(6)处于可随管材(5)的转动而转动的状态，同时使管材处于可自由旋转状态，从而可根据弯曲成形工艺需要正常进行主动偏转避干涉；当重新进入需防止管材(5)产生异常旋转的成形区间时，推进装置(8)推动推杆(7)先向前运动一定距离d使防转块(6)与推杆(7)重新啮合后，管材的自由转动再次被限制，可继续开展后续弯曲成形过程。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，具体过程如下：(1)首先建立管坯及自由弯曲设备工作部件的三维实体模型，并导入运动仿真软件，通过模拟弯曲变形时管材(5)的运动过程，获得成形时管材(5)的运动数据以及相对成形机构的位置信息，并划分需防止管材(5)发生异常转动和管材(5)自由转动的运动位置或区间；(2)当自由弯曲成形处于需防止管材(5)发生异常转动的运动区间时，推进装置(8)正常向前推进，弯曲模(2)偏离平衡位置对管材(5)产生进给阻力使复位弹簧(10)压紧，防转块(6)尾部与推杆(7)前端形成啮合，防转块(7)转动被限制，同时防转块(7)前端防转齿(12)轻微嵌入管材(5)尾端，产生抑制管材(5)周向异常转动的效果；(3)当管材(5)弯曲成形至已成形段管材(5)即将与成形机构发生干涉，需解除管材(5)尾端约束使其处于可自由转动状态的位置时，推进装置(8)带动推杆(7)向后运动一定距离d，在复位弹簧(10)和导向螺栓(11)的作用下防转块(6)与推杆(7)脱离啮合，且可实现自由转动，同时防转块(6)前端仍保证对管材(5)的作用，此时防转块(6)即不会发生相对管材
(5)尾端的转动，又可在主动偏转避干涉等操作进行时跟随管材(5)任意转动；(4)当管材(5)完成自由转动至目标位置后，推进装置(8)推动推杆(7)首先向前推进一定距离d，使防转块(6)与推杆(7)重新啮合，随后可继续进行后续自由弯曲成形过程。

技术总结
本发明公开了一种在自由弯曲成形过程中防止管材异常转动的装置和方法，包括防转块，防转块设置在推杆和管材之间，防转块尾部和推杆之间通过压紧弹簧连接；防转块尾端面和推杆前端面设置有扇形啮齿防转结构，防转块尾端面和推杆前端面被压紧在一起的时候，防转块和推杆之间不会相对转动；防转块的前端面设置有防转齿，防转齿作用于管材尾端面，能够防止防转块和管材之间相对转动。本发明所提出的装置和方法，结合了推进机构的运动控制和推进装置的结构设计，不会对管材造成过度破坏且防转操作的实行和解除操作灵活，具有更强的可实施性。具有更强的可实施性。具有更强的可实施性。


技术研发人员：陶杰 张浩 郭训忠 程诚
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.01.22
技术公布日：2022/4/29