一种用于管材弯曲成形的全填充芯棒的制作方法

本实用新型涉及金属管件弯曲成形技术领域，尤其是涉及一种用于管材弯曲成形的全填充芯棒。

背景技术：

航空航天、汽车、船舶、化学工业中大量使用三维空间弯曲成形技术加工的管路。管路的空间三维弯曲成形技术有很多，如数控弯管机(绕弯成形)、三维自由弯曲技术等。管材弯曲成形时，弯曲弧段内侧起皱、外侧拉裂、横截面椭圆畸变是常见的成形缺陷，需要尽量克服，其中常见的工艺方法是在管材型腔内部填充填料或芯棒。

管材弯曲成形时，常见的填料有低熔点合金(铅、锡等)、聚氨酯、砂子等。常见的芯棒结构有刚性芯棒、活节芯棒等。

现有技术中的芯棒结构填充到管材型腔中，填充的致密度不可控，无法灵活调节，并且无法接近全填充的状态。对于薄壁管材弯曲成形，起皱和横截面椭圆畸变非常严重，需要型腔内部的芯棒处于全填充的状态，并且弯曲时能够在空间各方向灵活摆动。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供用于管材弯曲成形的全填充芯棒，以提高芯棒在管材型腔中的填充密度，实现接近全填充的效果，提高成形质量。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于管材弯曲成形的全填充芯棒，包括：若干个摆动式活节，每个所述摆动式活节中心带有通孔，所述摆动式活节设置为由两个球冠曲面围成的三维实体；

软链条，所述软链条穿过所述通孔将所述摆动式活节串联连接；

安装端，所述安装端与管材弯曲成形设备连接；

管材弯曲成形时，芯棒置于管材型腔中，随着管材在空间中完成三维弯曲变形，芯棒结构也将随动变形，并完成导向、支撑以及传动作用。本实用新型芯棒能抑制管材弯曲内侧壁起皱倾向，实现薄壁管材小横截面畸变、高尺寸精度的高质量成形。

优选的，还包括调节部件，所述调节部件设置于软链条末端，用于调节软链条的张紧程度，进而调节摆动式活节之间配合的压紧力。

优选的，所述安装端与摆动式活节之间通过支撑段连接。

优选的，所述支撑段设置为包括直行筒部和球冠曲部；所述直行筒部与所述安装端连接，所述球冠曲部的曲面设置为与所述摆动式活节的内曲面匹配。

优选的，每个所述摆动式活节是由两个直径相同的球冠曲面围成的三维实体，并在两球冠曲面球心连线方向设置所述通孔。

优选的，调节所述摆动式活节的两个所述球冠曲面球心距以改变整个柔性芯棒结构在管材型腔中的填充致密度。

优选的，所述摆动式活节为金属材质或非金属材质的摆动式活节，所述软链条为金属材质或非金属材质的软链条，所述安装端为金属材质或非金属材质的安装端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

第一.本实用新型的摆动式活节为球冠面，可以提高芯棒在管材型腔中的填充密度，实现接近全填充的效果，而且较高的芯棒填充密度，有利于抑制弯管起皱和横截面椭圆畸变等成形缺陷，进而提高成形质量；

第二.芯棒由多个芯球(或活节)组成，芯球(或活节)之间的接触面形状、大小和空间取向决定了配合精度以及整个芯棒摆动的灵活性，本实用新型的摆动式活节为球冠面，提高芯棒在三维空间摆动和弯曲的灵活性与柔性；球冠面(无平底)可以提高活节之间的配合精度，增加芯棒摆动的灵活性；

第三.本实用新型的芯棒结构简单，活节的制造和装配工序短，操作方便。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的管材空间三维弯曲全填充柔性芯棒结构原理示意图；

图2为本实用新型实施例的芯棒结构中摆动式活节原理示意图；图2a为主视图，图2b为俯视图；

图3为空间三维弯曲的管路示意图；

图中标记：1-摆动式活节；2-软链条；3-管材；4-安装端；5-调节螺母；6-支撑段。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应该理解，这些实施例仅用于说明本实用新型，而不用于限定本实用新型的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。

为了更好的说明本实用新型，下方结合附图对本实用新型进行详细的描述。

目前已公布的现有技术中，刚性芯棒结构能够实现管材型腔的全填充，但是当管材发生弯曲变形时无法随之摆动，柔性差，不适用于薄壁管材小弯曲半径成形。活节芯棒结构柔性好，可以在管材弯曲成形时随动变形，但由于柔性结构的限制，无法实现管材型腔的全填充。并且，活节芯棒结构较难实现三维空间任意方向的柔性摆动。

一种用于管材弯曲成形的全填充芯棒，参见图1-3，包括：若干个摆动式活节1，每个所述摆动式活节1中心带有通孔，所述摆动式活节1设置为由两个球冠曲面围成的三维实体；

软链条2，所述软链条穿过所述通孔将所述摆动式活节1串联连接；

安装端4，所述安装端4与管材3弯曲成形设备连接。

可以理解，本实用新型的软链条指具有软特性的链条，可以实现任意角度弯曲。

进一步的，还包括调节部件，所述调节部件可以选用现有技术中的调节螺母5，所述调节螺母5设置于软链条末端，用于调节软链条的张紧程度，进而调节摆动式活节之间配合的压紧力。软链条可调节的张紧程度可以在保证芯棒全填充的同时适当兼顾摆动的灵活性。此处，调节部件可设置在软链条2至少的一个末端处，本实施例是设置于软链条靠近安装端的末端，当然也可设置于另一个末端，或者两端，只要能实现调节软链条的张紧程度。

参见图1，所述安装端与摆动式活节之间可通过支撑段6连接，所述支撑段6可以设置为包括直行筒部和球冠曲部，所述直行筒部与所述安装端连接，并且可以用于支撑直管段，所述球冠曲部的曲面设置为与所述摆动式活节的内曲面匹配，所述支撑段6的轴心处也设置有可供软链条穿过通孔，以将所述摆动式活节与支撑段连接起来。

进一步的，每个所述摆动式活节1是由两个直径相同的球冠曲面围成的三维实体，并在两球冠曲面球心连线方向设置所述通孔。此处直径相同是指两个球冠曲面的球直径相同，以保证全填充效果和所述摆动式活节之间的配合精度。

进一步的，调节所述摆动式活节1的两个所述球冠曲面球心距以改变整个柔性芯棒结构在管材型腔中的填充致密度，以适用于不同的管道弯曲情况。当两个所述球冠曲面球心距减小时，填充致密度增大，极限情况下当两个所述球冠曲面球心距为零(两个所述球冠曲面重合)时，填充致密度100％(全填充)。填充致密度需根据管材成形参数确定，较小的壁厚和较小的弯曲半径需要较高的填充致密度。

进一步的，摆动式活节1、软链条2、安装端4包括但不局限于金属材质，如橡胶、聚氨酯等非金属材质。

所述的全填充柔性芯棒结构，摆动式活节1、软链条2、安装端4、调节螺母5装配完成之后，固定到管材弯曲成形设备上并置于管材3的型腔中。当管材3在空间中发生三维弯曲变形时，芯棒将随着管材3弯曲而随动变形，并起到支撑、导向以及传动作用，实现薄壁管材精确弯曲成形。

本实用新型芯棒在实现管材型腔全填充的同时，可以在三维空间任意方向自由摆动，柔性良好，通用性强，且结构简单便于加工和装配；能够有效抑制超薄壁管材弯曲起皱、横截面椭圆畸变等成形缺陷，实现薄壁管材精确成形。

下方结合具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例

参考图1，柔性芯棒结构具有多个摆动式活节1，参考图2，摆动式活节1由两个直径相同的球冠曲面构成，两球冠曲面球心连线方向加工通孔，通孔直径应保证软链条2顺利穿过。球冠直径小于管材3的内直径，调节两球冠的球心距可以控制每个摆动式活节1的大小和芯棒结构在管材型腔中的填充密度。摆动式活节1中心通孔穿过软链条2将所有摆动式活节1串联一起。软链条2末端设置调节螺母5，用于调节软链条2的张紧程度，进而调节摆动式活节1之间配合的压紧力。柔性芯棒结构安装端4固定在管材弯曲成形设备上(如三维自由弯曲设备、数控绕弯设备等)。管材3弯曲成形时，柔性芯棒结构置于管材3型腔中，随着管材3在空间中完成三维弯曲变形，柔性芯棒结构也将随动变形，并完成支撑、导向以及传动作用。参考图3，管材3经三维空间弯曲成形后，可制备出复杂形状的三维管路。

本实用新型的芯棒结构解决了薄壁管三维空间弯曲中芯棒结构变形柔性和填充密度无法兼顾的问题，可实现相对壁厚(管材壁厚与外直径的比值)≤0.01的超薄壁管材的弯曲成形。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。