[发明专利]一种航空用大规格空心型材拉伸矫直设备及其芯棒

说明书

本申请公开了一种芯棒，包括至少两个芯棒单体，每个所述芯棒单体均包括大头段和小头段，所述大头段上设有凸台以使所述大头段和所述小头段之间形成止口，所述小头段的端部沿其高度方向的两侧面均为斜面，所述小头段的高度与空心型材的矩形孔高度相符，所述大头段的高度大于所述空心型材的矩形孔高度。本申请所提供的芯棒进行了轻量化设计，将芯棒设置为至少两件，减轻了单件芯棒的重量，有利于人工装拆卸时的便捷性，提高生产效率，降低操作人员的劳动强度，消除安全隐患。本申请还公开了一种包括上述芯棒的航空用大规格空心型材拉伸矫直设备。

技术领域

本申请涉及拉伸矫直设备领域，特别是涉及一种芯棒。此外，本申请还涉及一种包括上述芯棒的航空用大规格空心型材拉伸矫直设备。

背景技术

国防建设特殊用途用大规格铝空心型材，定尺长度1.8米，基于功能需要，其形位尺寸精度要求极高，要求弯曲度全长不超过1.5mm，弯曲+扭拧不超过3.0mm，，远大于GB或T14846《铝及铝合金挤压空心型材尺寸偏差》的超高精级要求。

如图1所示，为产品规格EL3277A、合金状态为2D70T6511的航空挂架用超高精空心型材的截面形状。EL3277A为具有占据截面大部分空间的矩形孔，矩形孔的四周的壁厚显著薄。由于外形尺寸大、壁薄，淬火后制品变形较大，淬火残余应力大，需要对制品进行拉伸矫直，消除上下弯、侧弯、扭拧等变形缺陷及降低或消除淬火残余应力。但是，现有的拉伸矫直机通过拉伸头的上、下钳板直接夹持空心型材毛坯进行拉伸，夹持部分的空腔坍塌导致难以拉伸；在矩形孔填充芯棒，由于夹持面不平会导致局部受力，拉伸时易发生夹头断裂、打滑而致不能有效开展拉伸矫直操作；在矩形孔填充芯棒、凹槽处填充垫块，上下平面的摩擦力不足以支撑空心型材矫直所需要的拉力，易发生夹头断裂。对于该类空心型材，应尽可能一次性拉伸矫直完成，如操作中出现打滑、断头，则需要重新切头、切尾后再进行拉伸矫直，将大幅增加几何废料，降低成品率。

对于超大规格空心型材，其所需垫块或芯棒往往截面尺寸大，重量大，人力搬运困难，装配稳定性差，导致装卸效率低，严重影响生产时间节拍，造成空心型材因得不到及时拉伸矫直而出现淬火残余应力不能得到有效消除，外形缺陷不得到有效矫正。因此，设计人员应尽可能使拉伸垫块或芯棒轻量化。

实心的扁棒或圆棒可用上、下钳板直接夹持，不需要辅助垫块或芯棒以改善夹持时空心型材毛坯截面上的受力均匀性，即可获得较好的矫直效果。而异形空心型材、空心型材等如果直接夹持，会造成夹持部分出现破裂而断头，导致不能正常拉伸；或会造成截面上的受力不均，不能实现前述的各项矫直功能或目的，甚至恶化毛坯的外形尺寸或截面尺寸。

对于有凹槽以及占据截面大部分空间的矩形孔的空心型材而言，如前所述，不能采取上、下钳板直接夹持的方式进行拉伸矫直。一般地，通过在凹槽处放置与其尺寸完全或基本匹配的全尺寸垫块，在矩形孔放入与其尺寸完全或基本匹配的全尺寸芯棒，以使空心型材毛坯件在钳板的夹持下，上横梁和下横梁能与垫块和芯棒有更大的贴合面，增大受力面积。垫块和芯棒的材料及其强度、垫块和芯棒的高度、宽度的选择十分关键，往往因设计不当造成制品拉伸报废。就本实例空心型材而言，通常的夹持方法是：将上横梁置于水平，向上，上钳板的齿面与上横梁贴合；在空心型材的凹槽处加铝垫块，下钳板的齿面与铝垫块贴合，空心型材毛坯的矩形孔填充芯棒。其问题在于，上横梁、下横梁与钳板的接触面积小，其摩擦力不足以支撑整个空心型材毛坯所需要的拉伸力，拉伸时易出现打滑或易断头。

其次，本空心型材的矩形孔截面积大，使用单一的芯棒，其重量不适合人工搬运或频繁搬运。如使用龙门吊等机械装置吊运装配操作时，将会大幅度降低装配的稳定性、准确性和生产效率。

综上所述，如何提升空心型材拉伸矫直后的直线度，以减小扭拧度、弯曲度等外形缺陷，并最大限度消除淬火残余应力，减少操作人员劳动强度，提高空心型材综合性能是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

申请内容