本发明专利技术公开了一种用于飞机发动机金属导管弯曲的弹性双支撑变径芯棒。包括支架收纳管、弹性外支架和内液压部件；内液压部件中，弹性膜内腔充满有液体，弹性膜尾端开口，开口经管接头和输液管连接相通，输液管另一端外接液压系统；弹性外支架是由拉杆和弹性网状结构构成的柔性整体，拉杆分依次连接的弹性牵引段、直段和拉环三部分，弹性网状结构主要由多层波浪形金属条圆周和多个抗疲劳弹性连接件网状连接构成；支架收纳管套装在弹性外支架/内液压部件之外。本发明专利技术直径可变，能适应不同尺寸的飞机发动机金属弯管加工需要，节约生产成本，有效防止弯曲过程中起皱和截面扁化成形缺陷。
An Elastic Dual-Supported Variable Diameter Mandrel for Bending Metal Pipe of Aircraft Engine
【技术实现步骤摘要】
一种用于飞机发动机金属导管弯曲的弹性双支撑变径芯棒
本专利技术涉及飞机发动机专用薄壁弯管抗起皱、抗截面扁化成形的弯曲模具设计
，特别涉及一种用于飞机发动机金属导管弯曲的弹性双支撑变径芯棒。
技术介绍
薄壁金属弯管是目前轻量化、集中化输送管线中不可或缺的重要构件，在航空航天产业中应用尤为广泛。飞机发动机上的导管数目繁多，为了节省空间需要将其弯曲成各种形状，避免在有限空间中发生干涉。相比于普通弯管，飞机发动机专用金属导管壁厚更薄、弯曲角度更大，在成形过程中更容易产生弯曲内侧管壁材料堆积起皱，其弯曲部分横截面的扁化畸变也会更加明显。这些成形缺陷将造成输送压力不稳定等不利影响。目前主要通过一种弯曲模具——芯棒实现飞机发动机专用薄壁弯管抗起皱、抗截面扁化成形，使用时将芯棒伸入待弯管坯，从内部对弯曲段提供支撑。芯棒作为防治成形缺陷的有效模具，其结构的改进和创新对提高飞机发动机专用金属导管弯曲加工质量、提高生产效率、降低成本具有重要意义。生产中广泛使用多球节柔性芯棒，通过球铰连接将具有不完整球形支撑面的球节，可随管朝空间任意方向弯曲。其不足表现在：(1)支撑横截面的尺寸固定，加工不同直径的弯管则需要换用不同直径的芯棒，然而在航空航天等应用领域，大直径薄壁弯管往往是定制单件生产的，对应的芯棒也无法重复利用，这大大增加了芯棒的使用及存放成本；(2)每一球节的外表面与弯管内壁实际呈线接触，大直径薄壁弯管成形中仅依靠线接触难以保证支撑效果，两处线接触的间隙仍可能发生缺陷；(3)受球节结构和球铰连接方式所限，多球节柔性芯棒难以在弯曲角度较大(90°～180°)的场合下使用，芯棒球节可能干涉，而通过增大球节间隙避免干涉实际上是以牺牲弯曲外侧支撑强度为代价的。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于飞机发动机金属导管弯曲的弹性双支撑变径芯棒，实现径向尺寸的可变性，使同一芯棒能适用于不同直径的弯管加工，有效降低生产成本，能够提高弯曲加工质量，防止弯曲折皱。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术包括支架收纳管、弹性外支架和内液压部件；内液压部件包括输液管、管接头和弹性膜，弹性膜内腔充满有液体，弹性膜尾端开口，开口经管接头和输液管的一端连接相通，输液管另一端外接液压系统，输液管用于向弹性膜内腔充液；弹性外支架是由拉杆和弹性网状结构构成的柔性整体，拉杆分依次连接的弹性牵引段、直段和拉环三部分，弹性网状结构主要由多层波浪形金属条圆周和多个抗疲劳弹性连接件网状连接构成；波浪形金属条圆周为绕一圈圆周闭环的波浪形金属条，多个波浪形金属条圆周套装在弹性膜外，相邻波浪形金属条圆周之间通过多个抗疲劳弹性连接件连接，抗疲劳弹性连接件两端分别连接在相邻两个波浪形金属条圆周的波浪形波峰之间，形成可径向弹性扩张和压缩的网状；拉杆的弹性牵引段具有多股金属弹性牵引条，每一股弹性牵引条的一端与远离管接头的弹性网状结构边缘处的波浪形金属条圆周一个波峰固连，每一股弹性牵引线的另一端均连接到直段的一端，直段的另一端固连拉环；支架收纳管套装在弹性外支架/内液压部件之外。在弹性网状结构处于扩展状态时，所述的支架收纳管空套在拉杆和直段外；在弹性网状结构处于收缩时，支架收纳管空套在弹性膜外，对弹性膜起到限位作用。所述的弹性牵引段、波浪形金属条圆周和抗疲劳弹性连接件为金属条结构，所述的直段、拉环为金属丝结构。所述的抗疲劳弹性连接件为S型弯折的金属条结构。所述的弹性膜与弹性网状结构的内壁固连，能随之弹性扩张和收缩。所述的弹性膜与弹性外支架的内壁固连，能随之发生弹性形变。使用时，弹性外支架从支架收纳管中膨出紧贴管坯内壁，起到支撑作用，所述的弹性膜中可充液并在弯曲加工过程中保持液压作为补充支撑。所述的弹性外支架包括拉杆和弹性网状结构。对管坯内壁起到支撑作用的是弹性网状结构，它具有直径方向的充分弹性，当它的径向尺寸变大时，轴向尺寸会因为网状结构的联动而变小。所述的弹性网状结构由多层波浪形金属条圆周，以及多个抗疲劳弹性连接件固连形成，上述构件之间优选的固连方式为焊接。所述的拉杆的作用是便于操控弹性网状结构的收放，拉杆上有弹性牵引段、直段和拉环，弹性牵引段与弹性网状结构优选通过焊接固连。本专利技术装置下在一定使用直径范围内，弹性网状结构在待弯的金属导管管坯内已经扩展到紧贴管坯内壁，也仍然具有径向扩张的趋势，能为管壁提供支撑。所述的内液压部件包括输液管、管接头和弹性膜。所述的弹性膜固连附着在弹性网状结构内部，能随弹性网状结构一同扩张和压缩。弹性膜靠近拉杆的一端封闭，远离拉杆的一端设有管接头，管接头连接输液管，输液管和本专利技术以外的液压系统相连，本专利技术使用过程中，外部的液压系统可通过输液管向弹性膜内腔中充液，利用液压补充支撑效果，弹性膜能较好地解决充液的密封问题，充分保证支撑液压稳定以及填充的液体不污染工作环境。所述的支架收纳管外径远小于用于弯曲加工的管坯内径，使用前能携带弹性外支架伸入飞机发动机金属导管管坯内部。所述的支架收纳管用于在芯棒使用前后收纳所述的弹性外支架，所述的弹性外支架在收纳时处于弹性压缩状态。本专利技术在使用前，所述的弹性网状结构在所述的支架收纳管中处于弹性压缩状态。使用本专利技术时，从所述的拉杆所在端将携带弹性外支架的支架收纳管伸入待弯管坯，使支架收纳管近似位于管坯进入弯曲加工后的弯曲段处。固定拉杆，向拉杆所在端抽出支架收纳管，或是固定支架收纳管，向所述的输液管所在端轻推拉杆，支架收纳管中处于压缩状态的弹性网状结构就会依靠自身的弹性膨出，紧贴管坯内壁。在本专利技术适用的直径范围内，紧贴管坯的弹性网状结构仍具有向外扩张的趋势，外支架自身的弹性为管坯弯曲段提供了内部支撑的第一层预应力。膨出的弹性外支架带动其内部附着的弹性膜扩张形成弹性膜内腔，通过输液管将弹性膜内腔充满液体，使得弹性膜紧贴管坯内壁并具有一定向外扩张的趋势，再保持弹性膜内腔压力。利用液压为管坯弯曲段提供内部支撑的第二层预应力。且根据实际加工需要，弹性膜内腔的液压可以调整大小。使用完成后，先将弹性膜内腔泄压，弹性膜内腔的液体可以通过输液管流出。随后，固定支架收纳管，向拉杆所在端拉动拉杆，即可将弹性外支架压缩收入支架收纳管内，便于将本专利技术从弯管内部取出。现有的实验及数值模拟结果显示，大直径薄壁弯管抗起皱、抗截面扁化成形中，仅需对弯曲段内部施加一个较小的应力即可有效防止缺陷，这一应力可由外支架和内液压联合起来充分提供，不存在支撑力度不够的情况。本专利技术的有益效果：本专利技术通过具有弹性网状结构的外支架实现芯棒的径向尺寸的变化，同一芯棒可以满足一定直径范围内所有尺寸管坯的弯曲成形，以此降低生产成本和芯棒存放保管成本。本专利技术在弹性外支架的基础上，内部添加充液腔，使芯棒与弯管内壁的接触近似为面接触，加强支撑效果，提高大直径薄壁弯管的成形质量。本专利技术解决了多球节芯棒弯曲角度受限的问题，结构无相互干涉，充分适用于大弯曲角度的弯管加工。本专利技术的使用直径可变，能适应不同尺寸的大直径薄壁弯管加工需要，节约生产成本；通过弹性外支架径向扩张的弹力和弹性膜内腔的液压联合对弯管提供支撑，有效防止弯曲过程中起皱和截面扁化成形缺陷。附图说明图1为本专利技术弹性双支撑变径芯棒整体结构示意图。图2为本专利技术弹性外支架结构示意图。图3为本专利技术弹性外支架处于压缩收纳状态时的示意图。图4为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于飞机发动机金属导管弯曲的弹性双支撑变径芯棒，其特征在于：包括支架收纳管(1)、弹性外支架(2)和内液压部件(3)；内液压部件(3)包括输液管(4)、管接头(5)和弹性膜(6)，弹性膜(6)内腔充满有液体，弹性膜(6)尾端开口，开口经管接头(5)和输液管(4)的一端连接相通，输液管(4)另一端外接液压系统，输液管(4)用于向弹性膜(6)内腔充液；弹性外支架(2)是由拉杆(12)和弹性网状结构(13)构成的柔性整体，拉杆(12)分依次连接的弹性牵引段(9)、直段(10)和拉环(11)三部分，弹性网状结构(13)主要由多层波浪形金属条圆周(7)和多个抗疲劳弹性连接件(8)网状连接构成；波浪形金属条圆周(7)为绕一圈圆周闭环的波浪形金属条，多个波浪形金属条圆周(7)套装在弹性膜(6)外，相邻波浪形金属条圆周(7)之间通过多个抗疲劳弹性连接件(8)连接，抗疲劳弹性连接件(8)两端分别连接在相邻两个波浪形金属条圆周(7)的波浪形波峰之间，形成可径向弹性扩张和压缩的网状；拉杆(12)的弹性牵引段(9)具有多股金属弹性牵引条，每一股弹性牵引条的一端与远离管接头(5)的弹性网状结构(13)边缘处的波浪形金属条圆周(7)一个波峰固连，每一股弹性牵引线的另一端均连接到直段(10)的一端，直段(10)的另一端固连拉环(11)；支架收纳管(1)套装在弹性外支架(2)/内液压部件(3)之外。...
【技术特征摘要】
1.一种用于飞机发动机金属导管弯曲的弹性双支撑变径芯棒，其特征在于：包括支架收纳管(1)、弹性外支架(2)和内液压部件(3)；内液压部件(3)包括输液管(4)、管接头(5)和弹性膜(6)，弹性膜(6)内腔充满有液体，弹性膜(6)尾端开口，开口经管接头(5)和输液管(4)的一端连接相通，输液管(4)另一端外接液压系统，输液管(4)用于向弹性膜(6)内腔充液；弹性外支架(2)是由拉杆(12)和弹性网状结构(13)构成的柔性整体，拉杆(12)分依次连接的弹性牵引段(9)、直段(10)和拉环(11)三部分，弹性网状结构(13)主要由多层波浪形金属条圆周(7)和多个抗疲劳弹性连接件(8)网状连接构成；波浪形金属条圆周(7)为绕一圈圆周闭环的波浪形金属条，多个波浪形金属条圆周(7)套装在弹性膜(6)外，相邻波浪形金属条圆周(7)之间通过多个抗疲劳弹性连接件(8)连接，抗疲劳弹性连接件(8)两端分别连接在相邻两个波浪形金属条圆周(7)的波浪形波峰之间，形成可径向弹性扩张和压缩的网状；拉杆(12)的弹性牵引段(9)具有多股金属弹性牵引条，每一股弹性牵引条的一端与远离管接头(5)的弹性网状结构(13)边缘处的波浪形金属条圆周(7)一个波峰固连，每一股弹性牵引线的另一端均连接到直段(10)的一端，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张树有，付梦宇，王自立，伊国栋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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