【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属管材自由弯曲成形领域，具体涉及一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置。
技术介绍
1、金属弯管是航空航天、汽车、医疗等高端制造领域中最常见的液体输送零部件之一。相比较于拉弯、压弯、推弯等管件平面弯曲方法，管件自由弯曲成形装置具有柔性化、定制化、高效性的特点，能够实现管件在三维空间中的弯曲和扭转，进而加工出适应各行各业不同需求的空间弯管。
2、目前管件自由弯曲成形装置的设计制造已经较为成熟，最常见的三轴自由弯曲成形装置因其操作简单的特点而得到了广泛地使用，但它们通常只能按照“一模一管”的模式进行加工，即一套装置只能加工固定尺寸规格的管件，若想加工不同外径的管件，就需要先更换模具或者设备，这导致了加工效率的降低以及加工成本的增加。此外，现有的自由弯曲成形装置无法调整管件在加工过程中的弯曲变形区长度(以下简称a值)。a值决定了管件自由弯曲成形装置的加工工艺设计，对弯管的成形质量和装置的适用范围有着重要的影响。为了实现管件自由弯曲成形装置的“一模多管”加工并提高空间弯管的成形性能以满足工业界、学术界的相关需求，现在需要一种能够夹持不同外径管件且a值可调的管件自由弯曲成形装置。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置，通过改变弯曲成形模块以及夹持固定模块中夹持机构的径向位置及夹取状态就可以实现对不同外径管件的夹持，管件弯曲成形过程中的a值则通过调整夹持固定模块中弧线限位块和夹持支撑座
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一、一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置
4、包括球面轴承、弯曲成形模块和多个夹持固定模块；弯曲成形模块用于对管坯弯曲段进行夹持，弯曲成形模块通过调节夹持机构ⅰ的径向位置和夹爪张开程度实现对不同外径管坯的夹持；弯曲成形模块与球面轴承通过球面配合固定，外部液压缸通过控制球面轴承的运动间接实现对弯曲成形模块运动的控制；弯曲成形模块后方设置有多个夹持固定模块，多个夹持固定模块呈周向均布于管坯周面，对管坯未弯曲段夹持限位；夹持固定模块的弧形限位块具有沿管坯径向方向运动的自由度，夹持固定模块的夹持支撑座具有沿管坯轴向方向运动的自由度，通过改变弧形限位块在径向方向上的位置以及夹持支撑座在轴向方向上的位置以调节管坯弯曲变形区的长度，进而调节管坯的弯曲成形质量。
5、所述弯曲成形模块包括弯曲模外壳、交叉辊子轴承、外齿圈、主动齿轮、支撑盘、夹爪支撑板和两组夹持机构ⅰ；弯曲模外壳前侧安装有支撑盘，支撑盘和弯曲模外壳之间依次设置有外齿圈和交叉辊子轴承，支撑盘与交叉辊子轴承的内圈固定连接，外齿圈和交叉辊子轴承的外圈共同安装于弯曲模外壳上；支撑盘上通过电机固定板安装有齿轮电机，齿轮电机的输出轴连接有与外齿圈啮合的主动齿轮；支撑盘前部两侧通过丝杠座安装有两根滚珠丝杠，两根滚珠丝杠之间连接有分别连接有位于上部和下部的两个夹爪支撑板，夹爪支撑板垂直于滚珠丝杠布置，并通过丝杠螺母与滚珠丝杠连接；两根滚珠丝杠的两侧安装有两根滑轨ⅰ，每个夹爪支撑板的两端通过滑块ⅰ安装于两根滑轨ⅰ上，通过滑块ⅰ和滑轨ⅰ的配合限制了夹爪支撑板在其他方向上的自由度；每根滚珠丝杠的螺杆通过带轮和同步带与带轮电机的输出轴连接；通过带轮电机驱动滚珠丝杠旋转进而带动丝杠螺母及固定在其上的夹爪支撑板沿径向方向移动；每个夹爪支撑板中间固定有一组夹持机构ⅰ，每组夹持机构ⅰ包括顶块、左夹爪和右夹爪，通过调节顶块的径向位置以及左夹爪、右夹爪的张开程度实现对不同外径管坯的夹持。
6、所述夹持机构ⅰ的左夹爪、右夹爪通过顶块固定于夹爪支撑板中间；左夹爪和右夹爪共同组成一个夹角可变的v型结构，二者通过根部模数相同的齿状结构配合联动；左夹爪和右夹爪根部中间开设有通孔；夹爪电机输出轴依次经夹爪支撑板、顶块伸入右夹爪通孔，右夹爪通孔和夹爪电机输出轴开设有上下对应的销槽，通过在上下销槽内嵌入销实现右夹爪和夹爪电机输出轴的连接；销与右夹爪通孔和夹爪电机输出轴上开设的销槽过渡配合；夹爪轴依次经夹爪支撑板、顶块伸出左夹爪通孔，左夹爪前部通过安装套设于夹爪轴上的卡簧对左夹爪进行轴向限位；两个夹爪与顶块之间分别设置有套装于夹爪轴和夹爪电机输出轴上的推力轴承，以消除旋转运动带来的零件间的摩擦影响；通过夹爪电机实现对右夹爪的直接驱动，左夹爪借助齿状结构实现与右夹爪方向相反的旋转运动。
7、所述交叉辊子轴承的内圈和外圈之间可发生相对转动，在外齿圈与弯曲模外壳固定的条件下，通过驱动主动齿轮绕外齿圈转动的同时驱使支撑盘及安装在上面的夹持机构相对于弯曲模外壳产生周向运动；加工过程中，通过转动主动齿轮保持两组夹持机构ⅰ的中心线连线始终与管坯弯曲半径处于同一直线。
8、所述球面轴承内表面与弯曲模外壳外表面为相互配合的球面；弯曲模外壳外表面设有上下对称的圆形限位柱，球面轴承内表面在与上下圆形限位柱的对应位置开设有矩形通槽；通过圆形限位柱和矩形通槽的配合限制弯曲模外壳相对于球面轴承的周向转动，以防止主动齿轮带动支撑盘旋转的同时出现弯曲模外壳反方向转动的现象。
9、所述夹持固定模块包括气缸连接杆、夹持支撑座、弧形限位块、主传动轴、顶杆以及与弯曲成形模块类似的多个夹持机构ⅱ；夹持支撑座内表面通过主传动轴沿管坯轴向方向等间隔安装有多个夹持机构ⅱ；夹持机构ⅱ通过顶块安装于夹持支撑座内表面，夹持机构ⅱ与夹持机构ⅰ的结构相同，所有夹持机构ⅱ的右夹爪由主传动轴统一传动，主传动轴通过传动轴电机和联轴器驱动；通过主传动轴驱动右夹爪转动，从而带动与右夹爪啮合的左夹爪沿相反方向转动；夹持支撑座外表面安装有与夹持支撑座相对运动的气缸连接杆，二者通过滑轨ⅱ与滑块ⅱ连接，气缸连接件与夹持支撑座之间具有沿管坯轴向方向的相对运动自由度；气缸连接杆末端通过电推杆与夹持支撑座末端连接，电推杆前端通过电推杆轴安装于夹持支撑座末端固定的安装座上，通过电推杆控制夹持支撑座沿气缸连接杆前后滑动；气缸连接杆与多个沿管坯轴向方向均匀分布的外部气缸连接，通过气缸的伸缩带动夹持固定模块整体沿管坯径向方向移动，从而改变夹持固定模块在径向方向上的位置，实现对不同外径管坯的夹持限位。
10、夹持支撑座前端通过顶杆设置有弧形限位块；弧形限位块底部开有安装槽，顶杆顶端嵌入安装槽中，顶杆底端与夹持支撑座之间通过螺纹连接；弧线限位块尾部设置有滑块ⅲ，滑块ⅲ通过与夹持支撑座上滑轨ⅲ的配合实现径向移动，并限制弧线限位块其他方向的自由度；通过调节顶杆在夹持支撑座上的旋入深度改变弧形限位块在径向方向上的位置，使弧形限位块的弧形面抵住弯曲模外壳的内锥面。弯曲模外壳内表面向后延伸形成内径由小到大的内锥面。
11、所述管坯弯曲变形区的长度为a值，a值为夹持固定模块轴向最前方夹爪的前端到弯曲成形模块顶块中心的长度，通过调节弧形限位块的径向位置以及夹持支撑座的轴向位置实现弯管加工过程中a值的调整。
12、所述弯曲成形模块的两组夹持机构ⅰ的夹爪沿管坯轴向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，包括球面轴承(1)、弯曲成形模块(3)和多个夹持固定模块(4)；
2.根据权利要求1所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述弯曲成形模块(3)包括弯曲模外壳(26)、交叉辊子轴承(28)、外齿圈(27)、主动齿轮(21)、支撑盘(25)、夹爪支撑板(10)和两组夹持机构Ⅰ；
3.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述夹持机构Ⅰ的左夹爪(13)、右夹爪(20)通过顶块(18)固定于夹爪支撑板(10)中间；左夹爪(13)和右夹爪(20)共同组成一个夹角可变的V型结构，二者通过根部模数相同的齿状结构配合联动；左夹爪(13)和右夹爪(20)根部中间开设有通孔；
4.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述交叉辊子轴承(28)的内圈和外圈之间可发生相对转动，在外齿圈(27)与弯曲模外壳(26)固定的条件下，通过驱动主动齿轮(21)绕外齿圈(27)转动的同时驱使支撑盘
5.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述球面轴承(1)内表面与弯曲模外壳(26)外表面为相互配合的球面；弯曲模外壳(26)外表面设有上下对称的圆形限位柱，球面轴承(1)内表面在与上下圆形限位柱的对应位置开设有矩形通槽；通过圆形限位柱和矩形通槽的配合限制弯曲模外壳(26)相对于球面轴承(1)的周向转动，以防止主动齿轮(21)带动支撑盘(25)旋转的同时出现弯曲模外壳(26)反方向转动的现象。
6.根据权利要求1所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述夹持固定模块(4)包括气缸连接杆(37)、夹持支撑座(33)、弧形限位块(30)、主传动轴(43)、顶杆(29)以及与弯曲成形模块(3)类似的多个夹持机构Ⅱ；
7.根据权利要求6所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述管坯(2)弯曲变形区的长度为A值，A值为夹持固定模块轴向最前方夹爪的前端到弯曲成形模块顶块中心的长度，通过调节弧形限位块(30)的径向位置以及夹持支撑座(33)的轴向位置实现弯管加工过程中A值的调整。
8.根据权利要求3或6所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，
9.采用权利要求1～8任一所述的可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，通过分别调节弯曲成形模块(3)以及夹持固定模块(4)上各个夹持机构的位置，实现一套弯曲装置加工多种不同外径的管坯(2)；通过调节弧形限位块(30)的径向位置以及夹持支撑座(33)的轴向位置控制管坯(2)弯曲成形过程中的A值大小。
...【技术特征摘要】
1.一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，包括球面轴承(1)、弯曲成形模块(3)和多个夹持固定模块(4)；
2.根据权利要求1所述的一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述弯曲成形模块(3)包括弯曲模外壳(26)、交叉辊子轴承(28)、外齿圈(27)、主动齿轮(21)、支撑盘(25)、夹爪支撑板(10)和两组夹持机构ⅰ；
3.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述夹持机构ⅰ的左夹爪(13)、右夹爪(20)通过顶块(18)固定于夹爪支撑板(10)中间；左夹爪(13)和右夹爪(20)共同组成一个夹角可变的v型结构，二者通过根部模数相同的齿状结构配合联动；左夹爪(13)和右夹爪(20)根部中间开设有通孔；
4.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述交叉辊子轴承(28)的内圈和外圈之间可发生相对转动，在外齿圈(27)与弯曲模外壳(26)固定的条件下，通过驱动主动齿轮(21)绕外齿圈(27)转动的同时驱使支撑盘(25)及安装在上面的夹持机构相对于弯曲模外壳(26)产生周向运动；
5.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述球面轴承(1)内表面与弯曲模外壳(26)外表面为相互配合的球面；弯曲模外壳(26)外表面设有上下对称的圆形限位柱，球面轴承(1)内表面在与...
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