[发明专利]一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种数控弯管加工模具，具体是一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模。

二、背景技术

由于具有截止频率低、工作带宽宽、特性阻抗低、损耗小、耐功率大等优点，双脊矩形管弯曲件被作为重要的波导管连接件，广泛应用于航空、航天、雷达及卫星等通讯领域。然而由于双脊矩形管本身具有空心、带有脊槽及截面惯性矩大等特点，导致弯曲过程中管材在脊槽及内外腹板处局部刚性不足，容易产生截面变形、壁厚变化及回弹等缺陷，严重影响双脊矩形管的成形精度。使用芯模可有效防止上述缺陷的产生。由于双脊矩形管具有脊槽结构，决定了现有的普通矩形管绕弯成形所使用的芯模难以用于双脊矩形管的绕弯成形过程。

目前双脊矩形管绕弯过程中常用弹簧钢片、松香、橡胶、尿素、低熔点合金等作为芯模进行填充。弹簧钢带的填充及取出比较费时费力，使用不方便，而且容易划伤管件的内表面。松香质硬脆、易碎裂，破碎后的细小颗粒尖利异常，容易破坏管子内部的粗糙度，甚至导致波导管产生畸变。低熔点合金质脆，抗弯扭能力差，易粘附波导管且在内壁形成腐蚀源使其不易清除。尿素填料需要严格控制环境温度及填料灌装凝固冷却后的放置时间，否则凝固填料极易熔化，起不到芯模的作用。因此有必要开发一种新型的芯模结构，以适应现代工业对双脊矩形管精确绕弯成形的生产要求。

三、发明内容

为了克服双脊矩形管绕弯成形易截面变形及拉裂的缺陷，并适应双脊矩形管具有脊槽这一结构特征，本发明提出了一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，该芯模可以有效地消除起皱和拉裂，并减少弯曲过程的截面畸变。

本发明包括芯棒、芯头、尾芯头及圆柱销。其中：

芯棒为叉形件，由芯棒夹块和芯棒体组成，是实现本发明的重要零件。芯棒外形尺寸略小于双脊矩形管内尺寸。芯棒体为叉形件，长方体尾部可以通过螺钉孔实现与机床的连接；两个叉形前端各有一个阶梯状表面，且阶梯状表面方向指向外侧；在阶梯状表面的中间部位是芯棒体定位凹槽，定位凹槽上设有定位销孔；凹槽的两侧为芯棒体定位凸台，凸台上设有螺钉孔用以安装紧固螺钉。芯棒夹块有定位凸台和定位凹槽，形状为F形；在芯棒夹块的凹槽部分钻有螺钉孔，用于安装紧固螺钉。在中间定位凸台的中心有一个定位销孔，用于定位芯棒夹块和芯棒体的位置，确保芯棒体和芯棒夹块装配后各面平齐，定位销与定位销孔的配合为过渡配合。芯棒夹块与芯棒体通过销钉和螺钉进行连接。芯棒体和芯棒夹块前端有圆柱窝，组装后芯棒圆柱窝直径略大于芯棒叉形前端厚度尺寸的1/2，深度均为芯棒叉形前端宽度尺寸的1/4。芯棒体和芯棒夹块前端分别有上下两段圆弧，其曲率半径为芯棒前端厚度的1/2，位置确定原则是上端圆弧与芯头相交，而下端圆弧确定原则为将下一个芯头旋转15°与圆弧相交。

芯头由插块芯头和插槽芯头组成。芯头数量根据双脊矩形管的弯曲角度和单个芯头的相对旋转角度确定。插槽芯头和插块芯头的一端为圆柱头，另一端为芯头体。插块芯头圆柱头有定位凸台，其宽度和高度均约为1mm，相应插槽的芯头圆柱头有定位凹槽。插块芯头和插槽芯头通过定位凸台和定位凹槽进行配合。圆柱头一端与芯头体端面平齐，其宽度等于芯棒圆柱窝的宽度。芯头体内侧开有与芯棒夹块一样的圆柱窝，圆柱窝与下一组芯头的圆柱头进行配合。芯头体外径等于芯棒厚度，宽度为芯棒宽度的1/2。圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其宽度等于圆柱窝宽度的一半。芯头的上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交，下端圆弧确定原则为将下一个芯头旋转15°与芯头相交。这样就保证了下一个芯头相对可以旋转15°。芯头装配好后，后一组芯头圆柱头位于前一组芯头的圆柱窝内，圆柱头借助圆柱窝的约束进行固定，并在圆柱窝内产生相对旋转运动。

在多个芯头中，尾芯头没有圆柱窝，芯头体和圆柱头外径与插槽芯头的对应外径相同。芯头体高度等于芯棒的宽度尺寸，圆柱头宽度约为芯头体宽度的1/2，并且该圆柱头为完整的。芯头体在圆心向圆柱头相反方向偏移一定距离进行切割形成端面。

装配时：

1)安装第一节芯头。将尾芯头的圆柱头装入一个插槽芯头的圆柱窝中，然后扣上插块芯头，保持尾芯头圆柱头与芯头圆柱窝同心；

2)安装第二节芯头。将第一节芯头的圆柱头装入一个插槽芯头的圆柱窝中，然后扣上插块芯头。以后依照上述方法安装其余各节芯头及尾芯头，得到两条芯头链。

3)安装芯棒。将最前端芯头的圆柱头装入芯棒体的圆柱窝中，扣上芯棒夹块，保持芯棒圆柱窝的销孔与最前端芯头圆柱头的销孔同心；取定位销装入芯棒体与芯棒夹块的定位销孔中，最后通过螺钉孔的紧固螺钉进行固定，完成芯棒的组装，获得最终的柔性叉形芯模。