专利名称：铝合金大直径薄壁管数控弯曲的偏心芯头及其设计方法
技术领域：
本发明涉及机械加工领域，具体是一种铝合金大直径薄壁管数控弯曲芯模偏心芯头及其设计方法。
背景技术：
随着铝合金管直径的增加以及弯曲半径的减小，铝合金大直径薄壁管在数控弯曲中发生起皱的可能性将越来越大。目前，工业界常采用减小管材与模具间接触间隙的方法， 减小管材起皱的可能性，但是，这又将增大管材的减薄和扁化程度。在铝合金大直径薄壁管数控弯曲成形过程中，芯模参数对管材的起皱、减薄和扁化均将产生重要的影响。传统的薄壁管数控弯曲的芯模芯头结构，普遍采用对称式结构(
图1)，该结构的特点是球心0位于芯头的中心，芯头间采用球窝式结构连接，芯头能随着管材的弯曲变形作一定角度的转动。 该结构的缺点是，由于对称式结构的特点，芯头与芯头间在转动时发生干涉的范围较大，弯曲过程中芯头可转动的角度范围不大，管材在弯曲中无法实现与小弯曲半径的变形协调； 同时，由于对称式芯头结构容易产生与管材外弧面的过度接触，从而增大管材的壁厚减薄程度。在申请号为200710018458. X的发明专利申请文件中公开了一种柔性弯管芯模的设计，该设计的芯模虽然可以增加芯模在弯管过程中的转动程度，但是，该发明仍然采用对称式结构芯头，因此对于铝合金大直径薄壁管的数控弯曲过程无法适用。因此，改进芯模的几何结构，并获得合理的芯模几何结构参数的设计方法，将成为提高铝合金大直径薄壁管数控弯曲过程成形质量的有效方法。
发明内容
为克服现有技术中所采用的对称式结构芯头不适用于铝合金大直径薄壁管数控弯曲的不足，本发明提出了一种铝合金大直径薄壁管数控弯曲的偏心芯头及其设计方法。本发明包括偏心芯头、芯模芯杆和芯头间联接件，芯头间采用球窝式结构连接，其特征在于，偏心芯头的球心在芯头体内的位置不在芯头的几何中心，偏心芯头的偏心程度 δ为δ = h/k (1)
在上式中，h为偏心芯头球心到偏心芯头大端的距离，k为偏心芯头的厚度。由式 (1)可知，在相同偏心芯头厚度条件下，h越小，偏心芯头的偏心程度越大。此外，偏心芯头间采用球窝式结构连接。根据偏心芯头转动的几何协调条件，确定出决定偏心芯头转动角度范围的偏心芯头几何结构关键参数，包括偏心芯头厚度k，偏心芯头外半径Cltl，偏心芯头内半径(V，偏心芯头偏心距离h。其具体设计过程是第一步，在给定管材的直径D，壁厚t以及弯曲半径Rtl条件下，确定偏心芯头的个数η和厚度k。偏心芯头的个数η和厚度k为
权利要求
1.一种铝合金大直径薄壁管数控弯曲的偏心芯模，包括芯头、芯模芯杆(1)和芯头间联接件(3)，芯头间采用球窝式结构连接；其特征在于，该偏心芯头0)，的球心在芯头体内的位置不在芯头的几何中心处；偏心芯头O)的偏心程度S为δ = h/k [1]在式[1]中，h为偏心芯头(2)球心到芯头大端的距离，k为芯头的厚度。
2.一种如权利要求1所述铝合金大直径薄壁管数控弯曲的偏心芯头O)的设计方法， 其特征在于，具体设计过程是第一步，在给定管材的直径D，壁厚t以及弯曲半径R0条件下，确定偏心芯头O)的个数η和厚度k ；偏心芯头O)的个数η和厚度k为
全文摘要
本发明是一种铝合金大直径薄壁管数控弯曲的偏心芯头及其设计方法，包括偏心芯头(2)、芯模芯杆(1)和芯头间联接件(3)，偏心芯头间采用球窝式结构连接；偏心芯头(2)的球心在芯头体内的偏心度δ为δ＝h/k，其中h为偏心芯头球心到芯头大端的距离，k为偏心芯头的厚度。确定偏心芯头的内半径d0′和外半径d0和芯头最大转角θ2对应的x2，建立偏心距离h与偏心芯头最大转角θ2关系，通过有限元模拟确定偏心芯头(2)间的最大转角θ2的范围，进而确定h的取值范围。本发明减少了芯头间转动的干涉区域以及芯头与管材外弧面的过度干涉，适于管材在各种弯曲半径下的弯曲成形，在不增大管材扁化程度时，能够减小管材起皱的可能性以及减薄程度。
文档编号G06F17/50GK102161059SQ20091002344
公开日2011年8月24日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者李光俊, 李恒, 李成, 詹梅, 闫晶 申请人:成都飞机工业(集团)有限责任公司, 西北工业大学