球頭芯棒設(shè)計(jì)

摘 要：彎管技術(shù)普遍應(yīng)用于空調(diào)、汽車、航空航天、船舶制造等多種行業(yè)。彎管質(zhì)量的好壞直接影響行業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理性、安全性、可靠性等。因此，對(duì)于冷態(tài)彎管，合理設(shè)計(jì)彎管芯棒，提高彎管質(zhì)量非常必要。

關(guān)鍵詞：冷態(tài)彎管；設(shè)計(jì)；彎管芯棒；彎管質(zhì)量

1 彎管過程及工藝分析

如圖1所示，夾緊塊夾緊管件頭部，與彎管模共同轉(zhuǎn)動(dòng)，在位于管子彎曲起點(diǎn)的導(dǎo)板控制下，最終迫使管件彎曲到理想狀態(tài)。其中進(jìn)給裝置除進(jìn)行管子進(jìn)給外，還可以控制管子徑向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制管子空間角度。彎管芯棒所在位置即為圖中進(jìn)給方向豎直段所在位置。

對(duì)于管件而言，管子進(jìn)入模具前后分三種狀態(tài)：過切點(diǎn)前，過切點(diǎn)時(shí)，過切點(diǎn)后。

過切點(diǎn)前：均為原始狀態(tài)，未發(fā)生彎曲，彎曲未開始。

過切點(diǎn)時(shí)：隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)行，到達(dá)切點(diǎn)的管件位置不斷的進(jìn)行彎曲，彎曲進(jìn)行時(shí)。

過切點(diǎn)后：管件按照已經(jīng)彎曲好的狀態(tài)隨著運(yùn)動(dòng)，自身不再變化，彎曲已結(jié)束。

按彎曲過程，分析可知，切點(diǎn)處即為彎管的最為關(guān)鍵位置，也就是芯棒所處位置。

為彎出理想的管件，就應(yīng)采取相應(yīng)的措施來放置上述缺陷的產(chǎn)生，其中，有芯彎管就是最常用的有效方法之一。

2 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：彎曲半徑為55mm。彎管形式：纏繞式彎管。（如圖2）

3 設(shè)計(jì)過程及原理

首先根據(jù)航標(biāo)對(duì)其機(jī)構(gòu)、各個(gè)零部件間裝配關(guān)系，彎曲角度逐一進(jìn)行分析。

3.1 彎曲角度分析

根據(jù)球頭芯棒的工作原理，若提高旋轉(zhuǎn)角度，首先就要在干涉位置進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)圖中分析，第一次干涉在圖3中左邊圖形位置（圖中圓圈內(nèi)），球頭旋轉(zhuǎn)處干涉，第二次可能產(chǎn)生的干涉位置如圖3中右邊圖形位置（圖中圓圈內(nèi)），相鄰球頭之間接觸。發(fā)生干涉。因此確定初步改進(jìn)位置為：（1）球頭旋轉(zhuǎn)中心位置（2）球頭處。

3.2 設(shè)計(jì)更新

3.2.1 球頭旋轉(zhuǎn)中心位置改進(jìn)

如圖所示，圖中即為球頭芯棒干涉位置，為增加其旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)干涉的位置向兩側(cè)偏移，留出足夠的旋轉(zhuǎn)空間。

3.2.2 球頭處改進(jìn)

如圖4所示，圖中即為相鄰球頭干涉位置，若增加旋轉(zhuǎn)角度，須在彎曲時(shí)，將下方球頭包裹在上方的球頭中，這就要求旋轉(zhuǎn)上球頭的最小半徑大于下球頭的旋轉(zhuǎn)最大半徑，才能保證球頭芯棒工作時(shí)候，上面的球頭包裹住下側(cè)球頭。

需要說明的是，在此次設(shè)計(jì)中，將上球頭的旋轉(zhuǎn)中心與下側(cè)球頭的球心重合，使兩球頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)保持恒定間隙，這一點(diǎn)是本次設(shè)計(jì)的核心點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上，為加強(qiáng)芯棒整體強(qiáng)度，降低芯棒變形導(dǎo)致的影響，采用小間隙設(shè)計(jì)，兩球頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，間隙設(shè)計(jì)為0.05-0.1。上球頭受力時(shí)，若產(chǎn)生變形，將抵靠在下一個(gè)球頭上，這樣，芯棒的整體強(qiáng)度將會(huì)進(jìn)一步提高。

3.2.3 找正裝置

找正裝置在目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，并沒有設(shè)計(jì)，但在目前現(xiàn)場使用是需求的，其原因是工人操作過程中，一個(gè)導(dǎo)管彎曲完成之后，換新管時(shí)，需要從芯棒穿過去，如果沒有找正裝置，芯棒頭部下垂，換管時(shí)需要另外一個(gè)人扶正，才能完成換管。

原理為：如圖5所示，正常狀態(tài)時(shí)，鋼珠在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的球槽內(nèi)部，當(dāng)在外力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將促使鋼珠移動(dòng)，彈簧壓緊。球頭彎曲到工作位置，工作結(jié)束后，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)球頭，當(dāng)鋼珠到達(dá)球槽時(shí)，在彈簧的作用下，進(jìn)入球槽內(nèi)，芯棒處于正常水平狀態(tài)，頭部不會(huì)下垂。

這種彎管芯棒在進(jìn)行管件彎曲時(shí)，能夠隨著彎曲的行程自動(dòng)調(diào)整彎曲角度，并且保證管件內(nèi)部強(qiáng)度，使管件在彎曲時(shí)不會(huì)產(chǎn)生變形或褶皺現(xiàn)象，非常吻合管件彎曲的理想狀態(tài)，是一種非常實(shí)用的彎曲夾具，具有很好的使用和推廣價(jià)值。