用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法

1.本发明属于管材弯曲成型技术领域，特别涉及一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法。


背景技术：

2.并联式弯管机是近年来出现的一种新式管材弯曲成型装置，而弯曲模是并联弯管机中的一个重要部件。将弯曲模通过螺栓固定在动平台上，管材从弯曲模中间的圆孔穿过，通过动平台的转动与弯曲模的限位实现管材的弯曲成型。可以根据不同的管材直径更换不同的弯曲模。
3.目前的并联弯管机弯曲模在管材弯曲成型方面还存在一些不足，主要是弯曲模为固定管径，需要根据加工对象的不同更换不同的弯曲模，弯曲模的更换需要人为拆卸，流程复杂，存在安全隐患，对安装也有一定要求，并且弯曲模制造较为困难，需要单独存放。
4.根据上述问题，本发明提出一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，该装置可以实现自动改变弯曲模直径，省去额外的制造过程和安装过程，提高弯曲模对不同直径管材的适应能力，提高加工效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法，采用双滑块机构原理设计出由基板、传动单元、限位单元、限位单元保持架、液压缸和动平台组成的可变管径弯曲模，并通过液压缸驱动控制基板前后移动实现弯曲模的展开或收缩，同时还可以利用液压缸的自锁功能实现对弯曲模直径的锁定，使得弯曲模可灵活适应不同直径的管材，从而提高加工效率并降低制造成本。
6.本发明采用的技术方案是一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其包括动平台、液压缸、传动单元、基板、限位单元保持架和限位单元，所述动平台的上方设于所述基板，所述动平台和基板均呈圆环结构状，且所述动平台和基板中间处均设有能使管材穿过的圆孔；所述限位单元保持架设于所述动平台与所述基板之间，且所述限位单元保持架包括保持立柱和保持圆环，所述保持立柱绕所述保持圆环的圆环中心均布设于所述保持圆环上，且所述保持立柱的第一端与所述动平台固定连接，所述保持立柱的第二端与所述保持圆环固定连接，所述多个限位单元均布环绕设于所述限位单元保持架上，所述每个限位单元均位于所述相邻两个保持立柱之间，且所述每个限位单元底部端面的下端均通过转动副与所述保持圆环转动连接，所述传动单元绕所述基板的中心轴线均布设于所述基板上，且所述每个传动单元均包括下部连杆和上部连杆，所述下部连杆的第一端与所述基板固定连接，且所述下部连杆的第二端通过第一转动副与所述上部连杆的第一端转动连接，所述上部连杆的第二端通过第二转动副与所述限位单元底部的上端转动连接；所述液压缸设于所述基板与所述动平台之间，且所述液压缸的固定端与所述动平台固定连接，所述液压缸的驱动端与所述基板固定连接，驱动所述液压缸伸缩能带动所述限位单元绕所述保持圆环转
动，通过所述限位单元的展开及收缩，用于实现弯曲模直径的改变，以适应不同管径的管材。
7.进一步地，当所述限位单元的左侧面与所述基板的中心轴线平行时，弯曲模处于展开状态；当所述限位单元的顶部端面与所述基板的中心轴线平行时，弯曲模处于收缩状态。
8.优选地，所述限位单元为平面对称结构，且所述限位单元为楔形结构，所述限位单元的横截面为矩形横截面，所述限位单元的矩形横截面沿所述限位单元的高度方向形成渐缩结构，且所述限位单元底部端面中长边边长等于短边边长的5倍，所述限位单元顶部端面中长边边长等于短边边长的5倍。
9.优选地，所述动平台的中心轴线与所述基板的中心轴线重合，且所述保持圆环的圆环中心处于所述动平台的中心轴线上。
10.优选地，所述第一转动副轴线平行于所述第二转动副轴线，且所述第二转动副平行于所述限位单元底部端面的短边边沿。
11.优选地，所述传动单元中上部连杆的第一端处还置有轴承，所述上部连杆的第一端通过螺栓与所述下部连杆的第二端转动连接。
12.本发明的第二方面，提供一种根据前述用于并联式弯管机的可变管径弯曲模的，其包括以下步骤：
13.s1、将弯曲模中的动平台安装于弯管机上；
14.s2、驱动所述液压缸伸出带动所述基板移动，继而实现所述限位单元逐渐展开，当弯曲模直径调整至适应于管材直径值时，所述液压缸停止动作；
15.s3、将管材从所述基板中间处的圆孔、限位单元保持架以及动平台中间处的圆孔中穿过；
16.s4、驱动所述液压缸缩回带动所述基板移动，继而实现所述限位单元逐渐收缩，使得所述每个限位单元的顶部端面与管材的外壁相接触，完成对管材的固定限位；
17.s5、启动弯管机，实现对管材的弯曲成型。
18.本发明的特点和有益效果是：
19.1、本发明提供的一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法，采用双滑块机构原理设计出由基板、传动单元、限位单元、限位单元保持架、液压缸和动平台组成的可变管径弯曲模，并通过液压缸驱动控制基板前后移动实现弯曲模的展开或收缩，同时还可以利用液压缸的自锁功能实现对弯曲模直径的锁定，使得弯曲模可灵活适应不同直径的管材，从而提高加工效率。
20.2、本发明提供的一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法，采用液压缸为驱动元件，驱动力大，且具有自锁功能，无需其他装置即可实现对弯曲模直径的锁定，具有结构简单、易于实现等优点。
21.3、本发明提供的一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法，弯曲模直径可自由变换，无需制造不同直径的弯曲模，方便快捷，弥补传统弯曲模需要手动更换的缺陷；弯管机加工过程中，弯曲模可自由变换直径，有利于连续加工不同直径的管材，为加工变直径管材提供了更多可能。
附图说明
22.图1为本发明的可变管径弯曲模的整体结构示意图；
23.图2为本发明的传动单元、限位单元、限位单元保持架和基板的连接示意图；
24.图3为本发明弯曲模的展开状态示意图；
25.图4为本发明弯曲模的收缩状态示意图；
26.图5为本发明弯曲模的中间展开状态示意图；
27.图6为本发明的限位单元示意图；
28.图7为本发明的弯曲成型方法流程图。
29.主要附图标记：
30.动平台1；液压缸2；传动单元3；下部连杆31；上部连杆32；基板4；限位单元保持架5；保持立柱51；保持圆环52；限位单元6。
具体实施方式
31.为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
32.本发明提供一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，如图1～图5所示，其包括动平台1、液压缸2、传动单元3、基板4、限位单元保持架5和限位单元6，动平台1的上方设于基板4，动平台1和基板4均呈圆环结构状，且动平台1和基板4中间处均设有能使管材穿过的圆孔；限位单元保持架5设于动平台1与基板4之间，且限位单元保持架5包括保持立柱51和保持圆环52，保持立柱51绕保持圆环52的圆环中心均布设于保持圆环52上，且保持立柱51的第一端与动平台1固定连接，保持立柱51的第二端与保持圆环52固定连接，多个限位单元6均布环绕设于限位单元保持架5上，每个限位单元6均位于相邻两个保持立柱51之间，且每个限位单元6底部端面的下端均通过转动副与保持圆环52转动连接，传动单元3绕基板4的中心轴线均布设于基板4上，且每个传动单元3均包括下部连杆31和上部连杆32，下部连杆31的第一端与基板4固定连接，且下部连杆31的第二端通过第一转动副与上部连杆32的第一端转动连接，上部连杆32的第二端通过第二转动副与限位单元6底部的上端转动连接；液压缸2设于基板4与动平台1之间，且液压缸2的固定端与动平台1固定连接，液压缸2的驱动端与基板4固定连接，驱动液压缸2伸缩能带动限位单元6绕保持圆环52转动，通过限位单元6的展开及收缩，用于实现弯曲模直径的改变，以适应不同管径的管材。当限位单元6的左侧面与基板4的中心轴线平行时，弯曲模处于展开状态；当限位单元6的顶部端面与基板4的中心轴线平行时，弯曲模处于收缩状态。
33.如图6所示，限位单元6为平面对称结构，且限位单元6为楔形结构，限位单元6的横截面为矩形横截面，限位单元6的矩形横截面沿限位单元6的高度方向形成渐缩结构，且限位单元6底部端面中长边边长a61等于短边边长a62的5倍，限位单元6顶部端面中长边边长a63等于短边边长a64的5倍，即a61＝5a62，a63＝5a64。
34.在一种优选方式中，动平台1的中心轴线与基板4的中心轴线重合，且保持圆环52的圆环中心处于动平台1的中心轴线上。第一转动副轴线平行于第二转动副轴线，且第二转动副平行于限位单元6底部端面的短边边沿。
35.在一种优选方式中，传动单元中上部连杆32的第一端处还置有轴承，上部连杆32
的第一端通过螺栓与下部连杆31的第二端转动连接。
36.本发明的另一方面，如图7所示，提供一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模的弯曲成型方法，其包括以下步骤：
37.s1、将弯曲模中的动平台1安装于弯管机上；
38.s2、驱动液压缸2伸出带动基板4移动，继而实现限位单元6逐渐展开，当弯曲模直径调整至适应于管材直径值时，液压缸2停止动作；
39.s3、将管材从基板4中间处的圆孔、限位单元保持架5以及动平台1中间处的圆孔中穿过；
40.s4、驱动液压缸2缩回带动基板4移动，继而实现限位单元6逐渐收缩，使得每个限位单元6的顶部端面与管材的外壁相接触，完成对管材的固定限位；
41.s5、启动弯管机，实现对管材的弯曲成型。
42.本发明的具体操作步骤如下：
43.本发明提供一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法，如图1～6所示，其包括动平台1、液压缸2、传动单元3、基板4、限位单元保持架5和限位单元6，限位单元保持架5设于动平台1与基板4之间，多个限位单元6均布环绕设于限位单元保持架5上，且每个限位单元6底部端面的下端均通过转动副与限位单元保持架5中的保持圆环52转动连接，传动单元3绕基板4的中心轴线均布设于基板4上，且每个传动单元3均包括下部连杆31和上部连杆32，下部连杆31的第一端与基板4固定连接，且下部连杆31的第二端通过第一转动副与上部连杆32的第一端转动连接，上部连杆32的第二端通过第二转动副与限位单元6底部的上端转动连接，液压缸2设于基板4与动平台1之间，驱动液压缸2伸缩能带动限位单元6绕保持圆环52转动，通过限位单元6的展开及收缩，用于实现弯曲模直径的改变，以适应不同管径的管材。
44.在具体工作过程中，限位单元保持架5与动平台1刚性连接，限位单元保持架5能保证动平台1与限位单元6转轴之间的相对位置不变，通过驱动液压缸2伸缩，控制基板4前进或后退，基板4带动传动单元3，实现弯曲模的收缩和展开，进而实现对不同直径管材的限位。同时，该弯曲模为对称结构，受力良好，且传动单元主要为二力构件，受力形式简单，可降低对材料和加工精度的要求。
45.本发明基于双滑块机构原理设计限位单元及其传动装置，运动方式灵活、运动范围大，可以在弯曲加工过程中变换弯曲模直径，实现对不同直径管材的连续加工，为加工变直径管材提供了更多可能性。同时采用液压缸为驱动元件，驱动力大，且具有自锁功能，无需其他装置即可实现对弯曲模直径的锁定，具有结构简单、易于实现等优点。此外根据实际工况对限位单元和传动单元进行拓扑优化，使得主要受力构件具有更好的受力性能，满足弯曲加工过程中的强度要求和刚度要求，保证加工产品的良品率。
46.以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其特征在于，其包括动平台、液压缸、传动单元、基板、限位单元保持架和限位单元，所述动平台的上方设于所述基板，所述动平台和基板均呈圆环结构状，且所述动平台和基板中间处均设有能使管材穿过的圆孔；所述限位单元保持架设于所述动平台与所述基板之间，且所述限位单元保持架包括保持立柱和保持圆环，所述保持立柱绕所述保持圆环的圆环中心均布设于所述保持圆环上，且所述保持立柱的第一端与所述动平台固定连接，所述保持立柱的第二端与所述保持圆环固定连接，多个所述限位单元均布环绕设于所述限位单元保持架上，每个所述限位单元均位于相邻两个所述保持立柱之间，且每个所述限位单元底部端面的下端均通过转动副与所述保持圆环转动连接，所述传动单元绕所述基板的中心轴线均布设于所述基板上，且每个所述传动单元均包括下部连杆和上部连杆，所述下部连杆的第一端与所述基板固定连接，且所述下部连杆的第二端通过第一转动副与所述上部连杆的第一端转动连接，所述上部连杆的第二端通过第二转动副与所述限位单元底部的上端转动连接；所述液压缸设于所述基板与所述动平台之间，且所述液压缸的固定端与所述动平台固定连接，所述液压缸的驱动端与所述基板固定连接，驱动所述液压缸伸缩能带动所述限位单元绕所述保持圆环转动，通过所述限位单元的展开及收缩，用于实现弯曲模直径的改变，以适应不同管径的管材。2.根据权利要求1所述的用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其特征在于，当所述限位单元的左侧面与所述基板的中心轴线平行时，弯曲模处于展开状态；当所述限位单元的顶部端面与所述基板的中心轴线平行时，弯曲模处于收缩状态。3.根据权利要求1所述的用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其特征在于，所述限位单元为平面对称结构，且所述限位单元为楔形结构，所述限位单元的横截面为矩形横截面，所述限位单元的矩形横截面沿所述限位单元的高度方向形成渐缩结构，且所述限位单元底部端面中长边边长等于短边边长的5倍，所述限位单元顶部端面中长边边长等于短边边长的5倍。4.根据权利要求1所述的用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其特征在于，所述动平台的中心轴线与所述基板的中心轴线重合，且所述保持圆环的圆环中心处于所述动平台的中心轴线上。5.根据权利要求1所述的用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其特征在于，所述第一转动副轴线平行于所述第二转动副轴线，且所述第二转动副平行于所述限位单元底部端面的短边边沿。6.根据权利要求1所述的用于并联式弯管机的可变管径弯曲模，其特征在于，所述传动单元中上部连杆的第一端处还置有轴承，所述上部连杆的第一端通过螺栓与所述下部连杆的第二端转动连接。7.一种根据权利要求1～6之一所述的用于并联式弯管机的可变管径弯曲模的弯曲成型方法，其特征在于，其包括以下步骤：s1、将弯曲模中的动平台安装于弯管机上；s2、驱动所述液压缸伸出带动所述基板移动，继而实现所述限位单元逐渐展开，当弯曲模直径调整至适应于管材直径值时，所述液压缸停止动作；
s3、将管材从所述基板中间处的圆孔、限位单元保持架以及动平台中间处的圆孔中穿过；s4、驱动所述液压缸缩回带动所述基板移动，继而实现所述限位单元逐渐收缩，使得所述每个限位单元的顶部端面与管材的外壁相接触，完成对管材的固定限位；s5、启动弯管机，实现对管材的弯曲成型。

技术总结
本发明涉及一种用于并联式弯管机的可变管径弯曲模及其弯曲成型方法，其包括动平台、液压缸、传动单元、基板、限位单元保持架和限位单元，传动单元和限位单元圆周环绕设于基板的内侧，传动单元中下部连杆与基板连接，下部连杆与上部连杆转动连接，限位单元与上部连杆转动连接，且限位单元与限位单元保持架转动连接，限位单元保持架与动平台连接，液压缸两端分别与基板和动平台刚性连接，且液压杆位于基板一侧。本发明采用双滑块机构原理设计出一种可变管径弯曲模，并通过液压缸伸缩实现弯曲模的展开或收拢，使得弯曲模能够适应不同直径的管材，提高加工效率。提高加工效率。提高加工效率。


技术研发人员：朱嘉晨 张振 李佳航 马俊智 史凯伦 刘星雨 鲍梦媛 陈子明
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/12