一种用于法兰大径管件弯曲成形加工的内定心机构

摘要

本发明公开了一种用于法兰管件弯曲成形加工的内定心机构。包括底座套筒组件、径向定心组件和限位组件；底座套筒下端安装到机床尾部床身表面，在套筒内沿轴线设有轴向设置的凸轮筒，凸轮筒与套筒部分和径向定心组件组成凸轮副，底座套筒组件的底板开有环形槽，环形槽内通过底板滑道块安装有径向滑道；径向滑道的一端沿径向连接在周向滑道块上，周向滑道块安装在套筒端部设有的周向滑槽内；径向滑道上沿径向套装有径向滑道块，径向滑道块上通过螺纹连接有轴向滑道杆，轴向滑道杆上沿轴向装有轴向滑道块。本发明结构简单，用一个定心机构适应不同直径、不同规格法兰的法兰大径管件弯曲成形，节约加工成本，提高加工精度与加工效率。

权利要求

1.一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，其特征在于，包括底座套筒组件(3)、径向定心组件和限位组件；

底座套筒组件(3)包括底座(16)、底板(17)、套筒(14)和芯棒安装筒(15)，底板(17)竖直固定于底座(16)上，底板(17)侧面中心安装有垂直于底板(17)布置的芯棒安装筒(15)，芯棒安装筒(15)外套设有安装于底板(17)上且与芯棒安装筒(15)同轴安装的套筒(14)；芯棒安装筒(15)外依次套设有与芯棒安装筒(15)同轴安装的凸轮筒(4)和套筒(14)，套筒(14)端部固定于底板(17)侧面；

径向定心组件包括凸轮筒(4)和推杆部件，凸轮筒(4)端部与底板(17)开槽间隙配合，沿凸轮筒(4)轴向等间隔布置有多组推杆部件；

限位组件包括环形槽、底板滑道块(1)、周向滑槽、周向滑道块(2)、径向滑道(10)、径向滑道块(8)、轴向滑道杆(9)和轴向滑道块(11)；底板(17)侧面开设有以侧面中心为圆心的环形槽，沿套筒(14)端部外周面开设有周向滑槽；套筒(14)端部外周面沿径向等间隔布置有多条径向滑道(10)，径向滑道(10)一端通过螺纹与滑动安装于周向滑槽内的周向滑道块(2)连接，径向滑道(10)靠近底板(17)的一侧通过螺纹与滑动安装于环形槽内的底板滑道块(1)连接，径向滑道(10)上沿径向滑动套装有径向滑道块(8)；径向滑道块(8)远离底板(17)的一侧通过螺纹连接有与套筒(14)轴线平行布置的轴向滑道杆(9)，轴向滑道杆(9)上滑动套装有轴向滑道块(11)。

2.根据权利要求1所述的一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，其特征在于，相邻两组推杆部件呈60°角布置；每组所述的推杆部件由一对对称布置的推杆(5)组成，推杆(5)一端端部设置的半球体与凸轮筒(4)外周面设置的凸轮部组成凸轮副，推杆(5)另一端从套筒(14)上设置的小孔穿出后与球槽块(6)通过螺纹连接，推杆(5)在球槽块(6)和套筒(14)之间的位置处套设有复位弹簧(12)，球槽块(6)设置的球槽内通过球铰连接有球(7)。

3.根据权利要求2所述的一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，其特征在于，推杆(5)一端端部的凸缘外径大于套筒(14)的小孔内径，防止推杆(5)径向运动时从小孔脱落。

4.根据权利要求1所述的一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，其特征在于，轴向滑道块(11)为两侧削边后的圆锥销，轴向滑道块(11)的尖端部伸入待加工管件的法兰孔内以限制待加工管件移动。

5.根据权利要求1所述的一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，其特征在于，径向滑道(10)截面为T形；径向滑道(10)另一端通过螺纹连接有防止径向滑道块(8)滑脱的限位帽(13)。

6.根据权利要求1所述的一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，其特征在于，凸轮筒(4)与底板(17)连接的一端连接至电机输出轴，凸轮筒(4)在电机带动下旋转；

每个底板滑道块(1)和径向滑道块(8)的滑动均通过电机控制，并由电机固定径向滑道块(8)和底板滑道块(1)分别在径向滑道(10)上和环形槽上的位置。

7.采用权利要求2所述的用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构的工作方法，其特征在于，

通过控制底板滑道块(1)滑动使多条径向滑道(10)所处位置对应待加工管件的各个法兰孔，径向滑道块(8)沿径向滑道(10)滑动使径向滑道块(8)上的轴向滑道杆(9)对准待加工管件的法兰孔；将待加工管件的法兰孔对准轴向滑道杆(9)沿轴向装入内定心机构；

通过电机控制凸轮筒(4)旋转使凸轮筒(4)通过凸轮部推动推杆(5)上的半球体，推杆(5)带动球槽块(6)沿径向向外运动，直至球槽块(6)上铰接的球(7)贴在待加工管件内壁上，将轴向滑道块(11)沿轴向滑道杆(9)滑入，直至轴向滑道块(11)尖端部伸入待加工管件的法兰孔内，内定心机构加载完毕。

8.根据权利要求7所述的用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构的工作方法，其特征在于，

待加工管件装入内定心机构后，在球抵住待加工管件内壁时，复位弹簧(12)处于拉伸状态；

待加工管件弯曲成形后，通过转动凸轮筒(4)使凸轮筒(4)的凸轮部失去对推杆(5)的支撑力，推杆(5)在复位弹簧(12)收缩力作用下朝凸轮筒(4)移动，从而带动球槽块(6)上铰接的球(7)远离待加工管件内壁，最后将待加工管件从内定心机构卸载。

说明书

一种用于法兰大径管件弯曲成形加工的内定心机构

技术领域

[0001] 本发明属于法兰大径管件弯曲成形技术领域，具体涉及一种用于用于法兰管件弯曲成形加工的内定心机构。

背景技术

[0002] 法兰管件广泛应用于航空航天工程、船舶工程、汽车工程等领域，具有连接可靠，拆卸方便、强度高、密封性能好、适用于管板连接等等优点。在实际应用中，由于整体应用环
境的复杂性、零件结构的复杂性等等限制，使得法兰管件常常需要先对其弯曲加工后进行
安装使用。由于没有专用的定心设备，导致法兰弯管件采用先弯后焊接法兰的加工工艺，先
弯后焊接法兰的加工工艺会导致在弯制好的管件上焊接法兰时难度大，接口难以精确定
位，生产效率低、法兰管件成形质量差。有专用的两端带有法兰的大径管件弯曲成形的内定
心机构的情况下，可在直管状态下装焊法兰，有操作安全、简单的优点；并且利于使用自动
焊提高管件与法兰的装焊质量；可以实现无余量下料，减少管材弯制成型后的较管步骤，缩
短工艺流程，提高生产效率。

[0003] 弯管技术的逐步提升对弯管件的生产起到了推动作用，但是目前尚未有针对两端带有法兰的大径管件弯曲成形的内定心机构，继续使用现有的定心机构将会导致无法正确
定心，加工精度差，甚至发生安全事故等等问题，故针对这个情景研发了一种适用于两端带
有法兰的大径管件弯曲成形的内定心机构。

发明内容

[0004] 为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种用于法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，本发明具有能适应不同直径、不同规格法兰的法兰大径管件弯曲成形的优点。

[0005] 本发明所采取的技术方案如下：

[0006] 一种用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构，包括底座套筒组件、径向定心组件和限位组件；底座套筒组件包括底座、底板、套筒和芯棒安装筒，底板竖直固定于底
座上，底板侧面中心安装有垂直于底板布置的芯棒安装筒，芯棒安装筒外套设有安装于底
板上且与芯棒安装筒同轴安装的套筒；芯棒安装筒外依次套设有与芯棒安装筒同轴安装的
凸轮筒和套筒，套筒端部固定于底板侧面；径向定心组件包括凸轮筒和推杆部件，凸轮筒端
部与底板开槽间隙配合，沿凸轮筒轴向等间隔布置有多组推杆部件。

[0007] 限位组件包括环形槽、底板滑道块、周向滑槽、周向滑道块、径向滑道、径向滑道块、轴向滑道杆和轴向滑道块；底板侧面开设有以侧面中心为圆心的环形槽，沿套筒端部外
周面开设有周向滑槽；套筒端部外周面沿径向等间隔布置有多条径向滑道，径向滑道一端
通过螺纹与滑动安装于周向滑槽内的周向滑道块连接，径向滑道靠近底板的一侧通过螺纹
与滑动安装于环形槽内的底板滑道块连接，径向滑道上沿径向滑动套装有径向滑道块；径
向滑道块远离底板的一侧通过螺纹连接有与套筒轴线平行布置的轴向滑道杆，轴向滑道杆
上滑动套装有轴向滑道块。

[0008] 相邻两组推杆部件呈60°角布置；每组所述的推杆部件由一对对称布置的推杆组成，推杆一端端部设置的半球体与凸轮筒外周面设置的凸轮部组成凸轮副，推杆另一端从
套筒上设置的小孔穿出后与球槽块通过螺纹连接，推杆在球槽块和套筒之间的位置处套设
有复位弹簧，复位弹簧两端分别连接在套筒和球槽块上，球槽块设置的球槽内通过球铰连
接有球。

[0009] 推杆一端端部的凸缘外径大于套筒的小孔内径，防止推杆径向运动时从小孔脱落。

[0010] 轴向滑道块为两侧削边后的圆锥销，轴向滑道块的尖端部伸入加工管件的法兰孔内以限制加工管件移动。

[0011] 径向滑道截面为T形；径向滑道另一端通过螺纹连接有防止径向滑道块滑脱的限位帽。

[0012] 凸轮筒与底板连接的一端连接至电机输出轴，凸轮筒在电机带动下旋转；每个底板滑道块和径向滑道块的滑动均通过电机控制，并由电机固定径向滑道块和底板滑道块分
别在径向滑道上和环形槽上的位置。

[0013] 用于大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构的工作方法：

[0014] 通过控制底板滑道块滑动使多条径向滑道所处位置对应加工管件的各个法兰孔，径向滑道块沿径向滑道滑动使径向滑道块上的轴向滑道杆对准加工管件的法兰孔；将待加
工管件的法兰孔对准轴向滑道杆沿轴向装入内定心机构；

[0015] 通过电机控制凸轮筒旋转使凸轮筒通过凸轮部推动推杆上的半球体，推杆带动球槽块沿径向向外运动，直至球槽块上铰接的球贴在待加工管件内壁上，并通过凸轮的自锁
原理实现自锁，将轴向滑道块沿轴向滑道杆滑入，直至轴向滑道块尖端部伸入加工管件的
法兰孔内，定心机构加载完毕。

[0016] 待加工管件装入内定心机构后，在球抵住待加工管件内壁时，复位弹簧处于拉伸状态；

[0017] 待加工管件弯曲成形后，通过转动凸轮筒使凸轮筒的凸轮部失去对推杆的支撑力，推杆在复位弹簧收缩力作用下朝凸轮筒移动，从而带动球槽块上铰接的球远离待加工
管件内壁，最后将待加工管件从内定心机构卸载。

[0018] 本发明的有益效果：

[0019] 本发明有益于对于两端带有法兰的大径管件进行内定心装夹，由于大径管件带有的法兰结构尺寸较大，外定心机构由于其特性决定其尺寸需大于管件与法兰结构尺寸，难
以找到合适尺寸的外定心机构，即便找到合适的机构也会导致刚性较差，从而导致加工精
度变低。其次本结构能适应多段弯曲一次装夹，在每一个弯曲段加工结束后不需重新调整
管子的角度，提高了弯管件的生产效率。

附图说明

[0020] 图1为本发明内定心机构的主视图。

[0021] 图2为本发明内定心机构的A‑A剖视图。

[0022] 图3为本发明内定心机构的立体图。

[0023] 图4为本发明内定心机构的径向定心组件。

[0024] 图5为本发明内定心机构的限位组件。

[0025] 图6为本发明内定心机构的底座套筒组件。

[0026] 图中：底板滑道块1、周向滑道块2、底座套筒组件3、凸轮筒4、推杆5、球槽块6、球7、径向滑道块8、轴向滑道杆9、径向滑道10、轴向滑道块11、复位弹簧12、限位帽13、套筒14、芯
棒安装筒15、底座部16、底板17。
具体实施方案

[0027] 下面结合附图说明为本发明作详细说明

[0028] 如图1所示，本发明包括底座套筒组件3、径向定心组件和限位组件。

[0029] 如图6所示，底座套筒组件3包括套筒14、芯棒安装筒15、底座16、底板17，底座套筒组件3的底座16安装在弯管机床尾部床身表面，凸轮筒4沿套筒14穿过芯棒安装筒15轴向安
装进底板17的开槽内，套筒14沿周向开有一系列小孔，小孔与凸轮筒4的凸轮部、周向分布
的推杆5的尾部的半球体共同组成凸轮副；周向分布的球槽块6通过螺纹连接在推杆5另一
侧，球7通过球铰连接在球槽块6的球槽内。

[0030] 如图5所示，底板17上沿套筒轴线周向开有环形槽，环形槽内设有三个互相独立的底板滑道块1，沿周向分布有三个互相独立的径向滑道10，径向滑道10通过螺纹连接在底板
滑道块1内的螺纹孔内；三个沿周向分布的限位帽13通过螺纹连接在径向滑道10一端，径向
滑道10的另一端通过螺纹连接在三个沿周向分布的周向滑道块2的螺纹孔内，周向滑道块2
安装在套筒14的周向滑槽内；每个径向滑道10上沿径向安装有一径向滑道块8，每个径向滑
道块8上通过螺纹连接安装有一套筒14轴线平行布置的轴向滑道杆9，每个轴向滑道杆9上
沿轴向装有一个轴向滑道块11。

[0031] 三个周向分布的底板滑道块1通过过渡配合安装在底座套筒组件3的底板17周向滑道槽内，并通过电机实现底板滑道块1在滑道槽中的周向移动，三个周向分布的周向滑道
块2通过过渡配合安装在套筒14开有的周向滑道槽内。轴向滑道块11以过渡配合安装在轴
向滑道杆9上。

[0032] 如图4所示，凸轮筒4通过过渡连接在底座套筒组件3底板开槽内，由电动机驱动凸轮筒4沿轴向转动，凸轮筒4的凸轮部与推杆5、套筒14上的小孔共同组成凸轮副，使由推杆
5、球槽块6、球7、弹簧构成的径向定心组件只可沿径向直线往复运动。

[0033] 如图2和图3所示，径向滑道10截面为T形，保证径向滑道块8上面安装的轴向滑道杆9轴线与套筒14轴线平行；径向滑道10上安装的限位帽13与套筒14共同作用以限制径向
滑道块8从径向滑道10上沿径向往复运动时滑落。通过操控电机使底板滑道块1滑动时，安
装在套筒14根部的周向滑道块2作为随动件，随着径向滑道10的运动沿周向运动，并使得径
向滑道10的轴线方向始终指向套筒14的轴线。径向滑道块8由电机驱动在径向滑道10上运
动，并由电机固定径向滑道块8在径向滑道10上的位置。

[0034] 轴向滑道块11在法兰管件弯曲加工时随着法兰管件整体沿轴向运动而一起沿轴向滑道杆9向前运动，法兰管件在加工过程沿轴向前进时，球7相对管件内壁相对滚动，如加
工段过长，法兰管件需向前运动较长距离，可考虑增加凸轮筒4、凸轮副、推杆5、球槽块6、球
7的数量，以达到增大定心距离的作用。

[0035] 具体实施例：

[0036] 本发明的大径法兰管件弯曲成形加工的内定心机构在加载过程中，首先控制操纵三个控制底板滑道块1的电动机，使三个底板滑道块1运动到合适的位置上，然后调整多条
径向滑道10上的径向滑道块8分别对应各个法兰孔，将要加工的法兰管件的法兰孔对准轴
向滑道杆9沿轴向装入定心机构内，控制操控凸轮筒4旋转的电动机运动使得凸轮筒4通过
凸轮推动推杆5，推杆5带动球槽块6与球7沿径向向外运动，直到球7贴在法兰管内壁上，并
通过凸轮的自锁原理实现自锁，将轴向滑道块11沿轴向滑道杆9滑入，直到与法兰管件的法
兰孔接触，定心机构加载完毕。