一种金属弯管截面畸变测量机构的制作方法

本发明涉及一种金属弯管截面畸变测量机构。

背景技术：

金属管件通过确定合理的支点和受力点并施加一定的弯矩或弯曲力，使之弯曲成型。管件弯曲成型过程中，弯曲变形区外侧受切向拉应力，管壁减薄，甚至拉裂；内侧受切向压应力，管壁增厚，甚至失稳起皱；两者的合力产生径向向内的压应力，使截面扁化畸变，甚至塌陷。卸载后，由于弯管内部存在残余应力，及弹性变形的回复，产生回弹现象。可见，管件弯曲成型过程中容易出现拉裂、起皱、截面畸变和回弹等问题，是一个多成型缺陷的复杂成型过程。

金属弯管应用于不同的领域时，对其成形性能指标，如壁厚减薄率、壁厚增厚率、褶皱度、椭圆度和回弹精度等，都有相应的标准或要求。每根金属管件弯曲成型后，都要对其进行相关成形性能指标的测量。其中，弯管截面畸变，可借助3d全局坐标测量仪等专用设备进行测量其椭圆度，但是成本高，还需要设计专门的夹具。也可采用手工定位测量，但是精度不高、效率低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种操作简单、模块化程度高、操作效率高的金属弯管截面畸变测量机构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金属弯管截面畸变测量机构，包括底板，所述的底板上安装有金属弯管截面短轴测量机构和金属弯管面长轴测量机构组成的测量机构。

所述的金属弯管截面短轴测量机构包括安装在所述的底板上的移动滑块，所述的移动滑块上安装有第二电机，所述的第二电机的输出轴与齿轮相连；所述的底板上安装有齿条，所述的齿条与齿轮啮合相连；所述的移动滑块前端中间位置安装有顶杆，所述的顶杆上安装有第一红外线探头，与所述的第一红外线探头相对位置的所述底板上安装有标向杆；

所述的金属弯管面长轴测量机构包括安装在所述的底板底部的第三电机，所述的第三电机通过联轴器与螺杆相连；所述的螺杆通过测高板上安装的内螺纹轴承螺合相连；所述的测高板底部安装有第二红外线探头；所述的底板上的标向杆穿过测高板位于测高板的上表面。

所述的金属弯管截面短轴测量机构的移动滑块包括长方形滑块本体，所述的长方形滑块本体中间位置一体成型安装有凸台，所述的长方形滑块本体底部两端分别一体成型安装有滑块柱，所述的凸台上开设有顶杆安装通孔和锁紧螺钉安装孔；所述的滑块柱上开设有滑轨安装孔；所述的长方形滑块本体上表面开设有电机安装孔；所述的长方形滑块本体通过电机安装孔和螺钉安装有第二电机；

所述的顶杆的底部开设有红外线探头安装孔和定位锁紧孔；所述的红外线探头安装孔内安装有第一红外线探头；

所述的标向杆由上端第一圆柱体、中间第二圆柱体和下端半圆柱体一体制造而成，所述的半圆柱体下端开设有作为红外线探头测距靶面用的平面，所述的平面上方的第二半圆柱体上开设有螺纹，所述的第二半圆柱体的顶部安装有键。

所述的金属弯管面长轴测量机构上测高板上开设有内螺纹轴承安装孔，标向杆安装通孔，短轴测量机构的顶杆移动滑槽。

所述的底板的中间位置的下底面安装有电机安装平台，所述的底板和所述的电机安装平台上贯通开设有电机安装阶梯孔和联轴器安装孔，所述的联轴器安装孔位于电机安装阶梯孔的中间；所述的底板上的电机安装平台两侧的其中一侧上底面位置所沿底板长度方向开设有顶杆移动轨道，所述的顶杆移动轨道两侧沿底板长度方向分别开设有滑块移动槽，所述的滑块移动槽的外侧沿底板长度方向开设有齿条安装平台；所述的底板上靠近中间位置还开设有标向杆安装键槽，且所述的标向杆安装键槽与顶杆移动轨道在底板长度方向上成一直线开设；所述的底板的底部开设有滑轨安装架，且所述的滑轨安装架安装在靠近滑动块滑槽的长度方向上两端端点位置和滑块移动槽长度方向上两端端点的位置；所述的滑轨安装架上开设有滑轨安装通孔；所述的滑轨安装通孔内安装有滑轨。

本发明的有益效果如下：

(1)通过移动滑块的移动带动顶杆底部的红外线探头对焦标向杆，对弯管截面的短轴长度进行测量，结构稳定，操作简单。

(2)移动滑块由双电机驱动，再通过齿轮齿条传动，结构稳定可靠。顶杆和标向杆的高度，可根据所需测量的金属弯管的外径进行变更调整，操作简单，通用性强。

(3)电机带动螺杆旋转，螺杆通过内螺纹轴承和测高板连接，从而带动测高板上的红外线探头的高度的变化，实现红外线探头的高度调节和截面长轴的测量，结构稳定，操作简单。

(4)标向杆约束测高板的旋转自由度，只保留其滑动自由度，从而实现测高板的高度调节，结构稳定可靠。测高板的长度，可根据所需测量的金属弯管的外径进行变更调整，操作简单，通用性强。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中去掉弯管后的短轴测量机构的放大结构示意图；

图3是图1中去掉弯管后的短轴测量机构的底板下底面的放大示意图；

图4是图1中去掉弯管后的长轴测量机构的放大结构示意图；

图5是图1中去掉弯管后的长轴测量机构的底板下底面的放大示意图；

图6是图2中移动滑块的放大示意图；

图7是图2中顶杆的放大示意图；

图8是图2中标向杆的放大示意图；

图9是图4中测高板的结构示意图；

图10是图1中的底板结构示意图。

具体实施方式

本实施例的一种金属弯管截面畸变测量机构，如图1-10所示，包括底板5，所述的底板5上安装有金属弯管截面短轴测量机构1和金属弯管面长轴测量机构2组成的测量机构。

所述的金属弯管截面短轴测量机构1包括安装在所述的底板5上的移动滑块11，所述的移动滑块11上安装有第二电机18，所述的第二电机18的输出轴与齿轮15相连；所述的底板5上安装有齿条16，所述的齿条16与齿轮15啮合相连；所述的移动滑块11前端中间位置安装有顶杆12，所述的顶杆12上安装有第一红外线探头13，与所述的第一红外线探头13相对位置的所述底板5上安装有标向杆14；

所述的金属弯管面长轴测量机构2包括安装在所述的底板5底部的第三电机26，所述的第三电机26通过联轴器25与螺杆23相连；所述的螺杆23通过测高板21上安装的内螺纹轴承24螺合相连；所述的测高板21底部安装有第二红外线探头22；所述的底板5上的标向杆14穿过测高板21位于测高板21的上表面。

所述的金属弯管截面短轴测量机构1的移动滑块11包括长方形滑块本体116，所述的长方形滑块本体116中间位置一体成型安装有凸台117，所述的长方形滑块本体116底部两端分别一体成型安装有滑块柱113，所述的凸台117上开设有顶杆安装通孔111和锁紧螺钉安装孔112；所述的滑块柱113上开设有滑轨安装孔114；所述的长方形滑块本体116上表面开设有电机安装孔115；所述的长方形滑块本体116通过电机安装孔115和螺钉安装有第二电机18；

所述的顶杆12的底部开设有红外线探头安装孔121和定位锁紧孔122；所述的红外线探头安装孔121内安装有第一红外线探头13；

所述的标向杆14由上端第一圆柱体141、中间第二圆柱体142和下端半圆柱体143一体制造而成，所述的半圆柱体143下端开设有作为红外线探头测距靶面用的平面144，所述的平面144上方的第二半圆柱体142上开设有螺纹145，所述的第二半圆柱体142的顶部安装有键146。

所述的金属弯管面长轴测量机构2上测高板21上开设有内螺纹轴承安装孔211，标向杆安装通孔212，短轴测量机构1的顶杆移动滑槽213。

所述的底板5的中间位置的下底面安装有电机安装平台59，所述的底板5和所述的电机安装平台59上贯通开设有电机安装阶梯孔591和联轴器安装孔592，所述的联轴器安装孔592位于电机安装阶梯孔591的中间；所述的底板(5上的电机安装平台59两侧的其中一侧上底面位置所沿底板5长度方向开设有顶杆移动轨道55，所述的顶杆移动轨道55两侧沿底板5长度方向分别开设有滑块移动槽56，所述的滑块移动槽56的外侧沿底板5长度方向开设有齿条安装平台57；所述的底板5上靠近中间位置还开设有标向杆安装键槽58，且所述的标向杆安装键槽58与顶杆移动轨道55在底板5长度方向上成一直线开设；所述的底板5的底部开设有滑轨安装架54，且所述的滑轨安装架54安装在靠近滑块移动槽56长度方向上两端端点的位置；所述的滑轨安装架54上开设有滑轨安装通孔541；所述的滑轨安装通孔541内安装有滑轨17。

安装调试时，首先安装短轴测量机构1。先将移动滑块11放置在底板5上，并使移动滑块11的两端滑块柱113处于滑块移动槽56内；将滑轨17依次穿过底板5底部的一个滑轨安装架54的滑轨安装通孔541、滑块柱113上的滑轨安装孔114和另一个与已经穿过的滑轨安装通孔541在底板5长度方向上成一直线的滑轨安装架54的滑轨安装通孔543后，两端用螺母固定。然后将两根齿条16预安装在底板5上的齿条安装平台57上，将两个齿轮15分别和两个第二电机18连接后，将两个第二电机18分别安装在移动滑块11的长方形滑块本体116上平面的两端，再调整齿轮15和齿条16的位置，使两者啮合相连，之后固定齿条16位置。再将顶杆12安装在移动滑块11的顶杆安装通孔111内，将红外探头13安装在顶杆12的红外探头安装孔121内。将标向杆14安装于底板5的标向杆安装键槽58内，使标向杆14上第二圆柱体142的键146和底板5上的标向杆安装键槽58对应，并使标向杆14的平面144伸出底板5的下面。之后调整顶杆12和标向杆14的高度，使红外探头13对准标向杆14作为红外探头测距靶面用的平面144，最后在标向杆14的第二圆柱体142上的螺纹145处拧入螺母固定，在移动滑块11的锁紧螺钉安装孔112与顶杆12的定位锁紧孔122内装入锁紧螺钉定位。

然后，安装长轴测量机构2。先将第三电机26、联轴器25和螺杆23依次连接，然后将第三电机26安装在底板5的电机安装平台59上，并在电机安装阶梯孔591内拧入螺钉固定。再将第二红外线探头22装入测高板21上，将内螺纹轴承24装入内螺纹轴承安装孔211后，将螺杆23和标向杆14装入测高板21上，并使顶杆12位于测高板21的短轴测量机构1的移动滑槽213内。

测量时，先将弯管4穿过测高板21和底板5之间的位置后水平放置于底板5上，使弯管4的弯曲内侧朝向定位机3，弯曲外侧朝向短轴测量机构1。首先，第二电机18转动，带动齿轮15旋转，齿轮15在齿条16上传动，带动移动滑块11在滑轨17上移动，从而带动顶杆12上的红外线探头13移动。等移动滑块11移动至碰到弯管4，第二电机18停止转动。然后，第三电机26转动，通过联轴器25带动螺杆23旋转，测高板21在标向杆14的约束下，只保留上下的移动自由度，从而带动测高板21上的第二红外线探头22上下移动。等测高板21移动至接触到弯管4，第三电机26停止转动，第二红外线探头22测量到底板28的距离，即可测量出金属弯管截面的长轴长度；第一红外线探头13即可测量到红外线探头13与标向杆14上作为红外线探头测距靶面用的平面141之间的距离，再减去第一圆柱体141的半径和红外线探头13至移动滑块11的凸台117的前端面的距离，即可测得金属弯管4的截面短轴长度。最后，根据测量得到的弯管4的截面长轴和短轴的长度，以及已知的管件的原始外径，即可得到该弯管4的截面椭圆度。

本实施例的一种金属弯管截面畸变测量机构中，(1)通过移动滑块的移动带动顶杆底部的红外线探头对焦标向杆，对弯管截面的短轴长度进行测量，结构稳定，操作简单。(2)移动滑块由双电机驱动，再通过齿轮齿条传动，结构稳定可靠。顶杆和标向杆的高度，可根据所需测量的金属弯管的外径进行变更调整，操作简单，通用性强。(3)电机带动螺杆旋转，螺杆通过内螺纹轴承和测高板连接，从而带动测高板上的红外线探头的高度的变化，实现红外线探头的高度调节和截面长轴的测量，结构稳定，操作简单。(4)标向杆约束测高板的旋转自由度，只保留其滑动自由度，从而实现测高板的高度调节，结构稳定可靠。测高板的长度，可根据所需测量的金属弯管的外径进行变更调整，操作简单，通用性强。