專利名稱：金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種竹節(jié)形金屬管的加工方法及裝置，具體涉及一種將金屬直管通過內(nèi)滾壓成型加工成竹節(jié)狀中空管的方法及裝置。所述金屬管主要包括鋁管、銅管以及鋼管等管材，尤其針對(duì)鋁管。
背景技術(shù)：
返樸歸真是現(xiàn)代人的一種新的追求。竹子以其挺撥、秀氣、古樸典雅深受古今中外人士的青睞，人們喜愛采用竹子編制各種裝飾用品或生活用品，以顯示其文化和修養(yǎng)，竹籬笆就是其中的一種。但是由于自然資源的潰乏，大量砍伐竹子不僅會(huì)破壞生態(tài)平衡，而且給人們的生活環(huán)境帶來危害。
隨著社會(huì)進(jìn)步以及技術(shù)的發(fā)展，目前在國內(nèi)外裝飾市場(chǎng)中，仿竹的工業(yè)產(chǎn)品大量出現(xiàn)，其中最常用的是塑料仿竹制品。這種制品在日本以及東南亞一帶國家中比較流行。但是由于處理塑料廢舊品會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，所以，近年來，許多國家開始對(duì)這類塑料制品加以限制。因而竹節(jié)形鋁管就成了替代塑料竹管的較好選擇。
現(xiàn)有技術(shù)中，將鋁合金中空管加工成竹節(jié)形鋁管通常有兩種方法，第一種是液壓脹型法，即利用液壓膨脹原理，向管內(nèi)旋加高壓液壓，通過膨脹擠壓與管外的模型配合，使管壁變形成竹節(jié)狀。這種方法密封要求高，生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，因此實(shí)踐中很少使用。第二種是橡膠脹型法，即將橡膠塊置入鋁管內(nèi)，通過兩端的擠壓使橡膠塊側(cè)向膨脹與管外的模型配合，迫使管壁變形成竹節(jié)狀。這種方法必須提供足夠的擠壓力，否則變形可能不到位，另外，橡膠塊太厚，會(huì)導(dǎo)致側(cè)向膨脹力不足，太薄不易保持定位準(zhǔn)確性。上述兩種方法都是利用內(nèi)膨脹原理通過擴(kuò)壓與管外模型配合使管壁變形成竹節(jié)狀。但這類方法的缺點(diǎn)是1、對(duì)于小直徑細(xì)長比大的鋁合金中空管材的仿竹節(jié)加工難度較大；2、仿竹節(jié)的外觀輪廓質(zhì)量不高，尤其是當(dāng)竹節(jié)向外凸起較高時(shí)仿竹節(jié)的逼真度較差；3、設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
本發(fā)明的目的是提供一種新的金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型方法及裝置。該方法及裝置是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又合適的機(jī)械加工方法及裝置，特別適合加工小直徑細(xì)長比大的金屬中空管材。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明方法采用的技術(shù)方案是一種金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型方法，其內(nèi)容為(1)、在中空金屬直管外側(cè)的被加工部位，緊貼管外壁環(huán)繞圓周方向設(shè)置一副仿竹節(jié)形的凹型模具；(2)、在中空金屬直管內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)部位，沿管內(nèi)壁圓周方向均勻設(shè)置一組仿竹節(jié)形的凸型滾輪，每個(gè)滾輪由一根滾輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承；在管內(nèi)中心位置設(shè)置一凸輪軸，在凸輪軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，利用凸輪表面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心矢量的大小和方向的變化，先推動(dòng)各滾輪軸向外作徑向移動(dòng)，使各滾輪與管內(nèi)壁接觸，然后帶動(dòng)滾輪軸公轉(zhuǎn)，迫使?jié)L輪在管內(nèi)壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；在反向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，凸輪表面讓位于滾輪軸，使?jié)L輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述一組仿竹節(jié)形的凸型滾輪至少由三個(gè)組成，且在圓周方向勻布。
2、上述方案中，為了便于操作，可以將上述凹型模具設(shè)計(jì)成由上下兩個(gè)半模拼合而成，其中，上下兩個(gè)半模中，一個(gè)固定，另一個(gè)活動(dòng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明裝置采用的技術(shù)方案是一種金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型裝置，包括一副仿竹節(jié)形的凹型模具，該凹型模具有一圓筒形內(nèi)模面，內(nèi)模面的筒壁上環(huán)繞圓周方向設(shè)置仿竹節(jié)形的凹型模腔；一個(gè)內(nèi)滾壓芯棒，該芯棒主要由滾輪、滾輪軸、滾架、凸輪軸構(gòu)成，滾架為一中空支架，其架體周向外緣至少均布三個(gè)滾輪，每個(gè)滾輪由一根滾輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承，滾輪軸兩端座落在滾架上所設(shè)的滑槽中，滾輪位于滾架周向的凹腔中，滾輪的輪緣設(shè)有仿竹節(jié)凸筋；凸輪軸由凸輪與軸體兩部分構(gòu)成，其中，凸輪置于滾架的中空腔內(nèi)，凸輪針對(duì)滾輪軸設(shè)有弧面或斜面，該弧面或斜面同時(shí)作用于滾輪軸兩端；弧面或斜面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的矢量大小和方向，滿足正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)矢量的大小增加，反向轉(zhuǎn)時(shí)減少的變化。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
1、上述方案中，所述滾輪的輪緣上有兩個(gè)仿竹節(jié)凸筋，其中，兩個(gè)仿竹節(jié)凸筋中，一個(gè)大，另一個(gè)小，這種設(shè)計(jì)可以使?jié)L壓的仿竹節(jié)更加逼真。
2、為了便于操作，將凹型模具設(shè)計(jì)成由上下兩個(gè)半模拼合而成。
3、上述方案中，所述滾架上所設(shè)的滑槽為斜槽，這樣由于滾壓的方向與滾輪軸滑動(dòng)方向更加合理，可以使?jié)L輪的滾壓效果更好。當(dāng)然，滑槽采用徑向直槽也是可以的。
4、上述方案中，為了使?jié)L壓芯棒可夠加工更長的金屬管，可以在凸輪軸端加一根驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸與凸輪軸的軸體固定連接。
5、上述方案中，轉(zhuǎn)動(dòng)滾壓芯棒可以采用手動(dòng)和機(jī)動(dòng)兩種方式，其中，機(jī)動(dòng)時(shí)可以在驅(qū)動(dòng)軸另一端設(shè)置電機(jī)，該電機(jī)經(jīng)減速器與驅(qū)動(dòng)軸連接。
本發(fā)明工作原理是將金屬直管，如鋁管，套在內(nèi)滾壓芯棒上(此時(shí)滾輪應(yīng)處于縮進(jìn)狀態(tài))，一副仿竹節(jié)形的凹型模具加裝在鋁管外，定位壓緊，使鋁管、內(nèi)滾壓芯棒和凹型模具相對(duì)固定，其中，內(nèi)滾壓芯棒和滾輪與凹型模具內(nèi)模面上的仿竹節(jié)凹型腔對(duì)齊。正向轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸，凸輪外緣上的弧面或斜面同時(shí)推動(dòng)各滾輪軸沿滑槽向外側(cè)移動(dòng)(滾輪軸帶動(dòng)滾輪由b點(diǎn)逐步向a點(diǎn)移動(dòng)，見圖3所示)，帶動(dòng)各滾輪向外擴(kuò)張。當(dāng)滾輪擴(kuò)張到一定程度，與鋁管內(nèi)壁接觸，接著凸輪軸帶動(dòng)滾輪軸和滾架正向公轉(zhuǎn)，滾輪接觸到鋁管內(nèi)壁即開始滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合。完成滾壓后，反向轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸，凸輪表面讓位于滾輪軸，使?jié)L輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間(滾輪軸帶動(dòng)滾輪由a點(diǎn)向b點(diǎn)復(fù)位，見圖3所示)，此時(shí)可以將內(nèi)滾壓芯棒抽出，完成一個(gè)竹節(jié)成型。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用內(nèi)滾壓加外靠模方法，成型過程中管壁無任何切削傷痕，加工質(zhì)量高，外觀輪廓清晰，仿竹節(jié)形的逼真度高。不會(huì)在加工過程中劃傷和切削管材內(nèi)壁，使管壁變薄或因存在切屑使竹節(jié)鼓起變形。
2、本發(fā)明構(gòu)思巧妙，加工設(shè)備簡單，成本低，安全可靠。
3、本發(fā)明方法不僅能夠?qū)⒍坦芗庸こ芍窆?jié)形管材，更重要的是能夠?qū)?xì)長管進(jìn)行仿竹節(jié)形加工。這在本領(lǐng)域中是一種創(chuàng)新和突破。根據(jù)理論計(jì)算，本發(fā)明可以加最小管徑為20mm，最大長度超過6m以上的鋁管材。
4、本發(fā)明方法適合加工凸起較高的環(huán)形竹節(jié)形結(jié)構(gòu)。


附圖1為本發(fā)明內(nèi)滾壓成型原理圖；附圖2為本發(fā)明內(nèi)滾壓裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；附圖3為本發(fā)明內(nèi)滾壓及斜向滑槽示意圖；附圖4為本發(fā)明滾壓成型的仿竹節(jié)形鋁管外形圖。
以上附圖中1、滾輪；2、滾輪軸；3、凸輪軸；4、上半模；5、下半模；6、滾架；7、端蓋；8、鋁管；9、凹腔；10、螺釘；11、法蘭；12、弧面；13、滑槽。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見附圖1和圖2所示，一種鋁管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型方法，其內(nèi)容為(1)、在中空鋁管8外側(cè)的被加工部位，緊貼管外壁環(huán)繞圓周方向設(shè)置一副仿竹節(jié)形的凹型模具。凹型模具由上下兩個(gè)半模4、5拼合而成，其中，下半模5固定，上半模4活動(dòng)拼合。
(2)、在中空鋁管8內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)部位，沿管內(nèi)壁圓周方向均勻設(shè)置三個(gè)仿竹節(jié)形的凸型滾輪1，每個(gè)滾輪1由一根滾輪軸2轉(zhuǎn)動(dòng)支承；在管內(nèi)中心位置設(shè)置一凸輪軸3，在凸輪軸3正向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，利用凸輪表面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心矢量的大小和方向的變化，先推動(dòng)各滾輪軸2向外作徑向移動(dòng)，使各滾輪1與管內(nèi)壁接觸，然后帶動(dòng)滾輪軸2公轉(zhuǎn)，迫使?jié)L輪1在管內(nèi)壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；在反向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，凸輪表面讓位于滾輪軸2，使?jié)L輪軸2連帶滾輪1有徑向退回的空間。
實(shí)施例二參見附圖1～圖3所示，一種鋁管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型裝置，由一副仿竹節(jié)形的凹型模具、一個(gè)內(nèi)滾壓芯棒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其中凹型模具由上半模4和下半模5拼合而成，下半模5作為固定拼模，上半模4作為活動(dòng)拼模。上半模4與下半模5拼合后構(gòu)成一圓筒形內(nèi)模面，內(nèi)模面的筒壁上環(huán)繞圓周方向設(shè)置仿竹節(jié)形的凹型模腔。
內(nèi)滾壓芯棒由滾輪1、滾輪軸2、滾架6、凸輪軸3構(gòu)成。滾架6為一中空支架，在本例中為環(huán)形支架，其架體周向外緣均布三個(gè)滾輪1。每個(gè)滾輪1由一根滾輪軸2轉(zhuǎn)動(dòng)支承，滾輪軸2兩端座落在滾架6上所設(shè)的滑槽13中(滑槽13可以是斜向滑槽，見圖3所示，也可以是徑向直槽，見圖1，本例采用斜向滑槽)，滾輪1位于滾架6周向的凹腔9中，滾輪1的輪緣設(shè)有兩個(gè)仿竹節(jié)凸筋，其中，一個(gè)稍大，一個(gè)稍小，使仿竹節(jié)形的逼真度更高。凸輪軸3由凸輪與軸體兩部分構(gòu)成，其中，凸輪置于滾架6的中空腔內(nèi)，凸輪針對(duì)滾輪軸2設(shè)有弧面12，該弧面12同時(shí)作用于滾輪軸2兩端?；∶?2相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的矢量大小和方向，滿足正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)矢量的大小增加，反向轉(zhuǎn)時(shí)減少的變化。滾架6一端用螺釘10固定法蘭11，法蘭11上有一段帶螺紋的軸，該軸與支承軸連接；另一端用端蓋7固定，端蓋7中央設(shè)孔，凸輪軸3中的軸體從該孔穿過，以接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)軸、減速器和電機(jī)組成，該驅(qū)動(dòng)軸與凸輪軸3的軸體通過螺紋連接，驅(qū)動(dòng)軸的另一端通過減速器與電機(jī)連接。
權(quán)利要求
1.一種金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型方法，其特征在于(1)、在中空金屬直管外側(cè)的被加工部位，緊貼管外壁環(huán)繞圓周方向設(shè)置一副仿竹節(jié)形的凹型模具；(2)、在中空金屬直管內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)部位，沿管內(nèi)壁圓周方向均勻設(shè)置一組仿竹節(jié)形的凸型滾輪，每個(gè)滾輪由一根滾輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承；在管內(nèi)中心位置設(shè)置一凸輪軸，在凸輪軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，利用凸輪表面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心矢量的大小和方向的變化，先推動(dòng)各滾輪軸向外作徑向移動(dòng)，使各滾輪與管內(nèi)壁接觸，然后帶動(dòng)滾輪軸公轉(zhuǎn)，迫使?jié)L輪在管內(nèi)壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；在反向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，凸輪表面讓位于滾輪軸，使?jié)L輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)滾壓成型方法，其特征在于上述一組仿竹節(jié)形的凸型滾輪至少由三個(gè)組成，且在圓周方向勻布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)滾壓成型方法，其特征在于上述凹型模具由上下兩個(gè)半模拼合而成，其中，上下兩個(gè)半模中，一個(gè)固定，另一個(gè)活動(dòng)拼合。
4.一種金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于包括一副仿竹節(jié)形的凹型模具，該凹型模具有一圓筒形內(nèi)模面，內(nèi)模面的筒壁上環(huán)繞圓周方向設(shè)置仿竹節(jié)形的凹型模腔；一個(gè)內(nèi)滾壓芯棒，該芯棒主要由滾輪、滾輪軸、滾架、凸輪軸構(gòu)成，滾架為一中空支架，其架體周向外緣至少均布三個(gè)滾輪，每個(gè)滾輪由一根滾輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承，滾輪軸兩端座落在滾架上所設(shè)的滑槽中，滾輪位于滾架周向的凹腔中，滾輪的輪緣設(shè)有仿竹節(jié)凸筋；凸輪軸由凸輪與軸體兩部分構(gòu)成，其中，凸輪置于滾架的中空腔內(nèi)，凸輪針對(duì)滾輪軸設(shè)有弧面或斜面，該弧面或斜面同時(shí)作用于滾輪軸兩端；弧面或斜面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的矢量大小和方向，滿足正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)矢量的大小增加，反向轉(zhuǎn)時(shí)減少的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于所述滾輪的輪緣上有兩個(gè)仿竹節(jié)凸筋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于所述兩個(gè)仿竹節(jié)凸筋中，一個(gè)大，另一個(gè)小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于所述凹型模具由上下兩個(gè)半模拼合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于所述滾架上所設(shè)的滑槽為斜槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于還包括一驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸與凸輪軸的軸體固定連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)滾壓成型裝置，其特征在于該驅(qū)動(dòng)軸與減速器和電機(jī)連接。
全文摘要
一種金屬管竹節(jié)形的內(nèi)滾壓成型方法及裝置，其特點(diǎn)為緊貼管外壁設(shè)置一副仿竹節(jié)形的凹型模具；沿管內(nèi)壁周向均布一組仿竹節(jié)形的凸型滾輪，在管內(nèi)中心位置設(shè)凸輪軸，正轉(zhuǎn)中，利用凸輪表面弧形，先推動(dòng)滾輪滑槽向外移動(dòng)，與管內(nèi)壁接觸，然后迫使?jié)L輪在管內(nèi)壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；反轉(zhuǎn)中，凸輪表面讓位于，使?jié)L輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是1.采用內(nèi)滾壓加外靠模方法，成型中管壁無切削傷痕，加工質(zhì)量高，外觀輪廓清晰，仿竹節(jié)形的逼真度高。2.構(gòu)思巧妙，加工設(shè)備簡單，成本低。3.能夠?qū)?xì)長管材進(jìn)行仿竹節(jié)形加工，最小管徑為20mm，最大長度超過6m，在本領(lǐng)域中是一種創(chuàng)新和突破。
文檔編號(hào)B21D15/00GK1569355SQ20041001479
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者張梅珍 申請(qǐng)人:張梅珍