專利名稱：用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材及其制作方法
用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)或多功能一體機(jī)等辦公設(shè)備(OA)，尤 其是指這些辦公設(shè)備的定影輥或傳動(dòng)軸。
背景技術(shù)：
在打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)或多功能一體機(jī)等辦公設(shè)備(OA)中，包括有定影器等 部件，而定影輥俗稱加熱輥，是定影器的關(guān)鍵部件，一般機(jī)型都有上下兩個(gè)定影輥10、20，如 圖1所示，其中定影上輥10為內(nèi)部中空(如圖2所示)，并在其內(nèi)設(shè)有加熱燈管30進(jìn)行加熱(如 圖3所示)，優(yōu)質(zhì)的定影上輥10的管材多為鋁合金材料，在其表面涂有耐高溫的化學(xué)涂膜； 因定影器溫度上升的速度直接影響打印機(jī)或復(fù)印機(jī)的打印或復(fù)印的速度，所以管壁要求比 較薄，并在內(nèi)部涂裝耐熱黑涂料進(jìn)行吸熱，以保證熱量迅速傳導(dǎo)。定影下輥20，目前多為實(shí)心的鋁合金棒(如圖4所示)，或中間增加有三個(gè)或四個(gè) 支撐(俗稱為三矢管或四矢管)的鋁合金管材(如圖5、6所示，為三矢管鋁合金管材)。將 定影輥主體的鋁合金管材加工成定影下輥時(shí)，與上輥相對(duì)應(yīng)的部分包有一層橡膠層，一般 呈紅色，在橡膠層上包有一層薄的耐高溫的化學(xué)薄膜，它的主要作用是對(duì)定影上輥施壓，它 本身沒(méi)有驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自定影上輥的磨擦，它與定影上輥的轉(zhuǎn)動(dòng)可以將打印、復(fù)印 的碳粉圖像通過(guò)高溫予以定影并將其送出到打印、復(fù)印機(jī)的紙盤中。從上面的描述可以知道，定影上輥因要對(duì)定影下輥進(jìn)行施壓，上輥的管壁厚度受 到了一定的制約如果上輥的壁厚設(shè)計(jì)較厚，可以保證足夠的強(qiáng)度和耐力，在溫度重復(fù)的變化(工 作時(shí)升溫，停止工作時(shí)降溫)及下輥的壓力下，不容易變形且能對(duì)下輥有效的驅(qū)動(dòng)；其缺點(diǎn) 就是升溫的速度受到影響，當(dāng)機(jī)器接收到打印或復(fù)印的指令時(shí)，上輥內(nèi)的燈管進(jìn)行加熱，溫 度上升需要一定的時(shí)間，操作時(shí)有一個(gè)等待的過(guò)程，同時(shí)資源的消耗較大，成本相應(yīng)增加。如果上輥的壁厚設(shè)計(jì)過(guò)薄，其優(yōu)點(diǎn)是可以使溫度快速上升，打印、復(fù)印時(shí)速度很 快，不需要等待，最初時(shí)資源的消耗較小，成本降低；但缺點(diǎn)是鋁合金管材本身的強(qiáng)度和耐 力下降，在下輥的壓力及溫度重復(fù)的變化下，上輥容易變形或開(kāi)裂，使用壽命極短，重復(fù)更 換定影器時(shí)反而造成更多的資源消耗，使消費(fèi)者的使用成本增加。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種既能保證定影輥所需要的強(qiáng)度 和耐力，又能節(jié)約資源和降低成本的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，在達(dá)到同樣 強(qiáng)度時(shí)，本發(fā)明所需要的材料大大減少。本發(fā)明的另一目的是提供了上用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方 法。為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，為空心圓管，在該圓管內(nèi)壁設(shè)有若 干條拉伸成形出來(lái)的螺旋線狀加強(qiáng)筋。在對(duì)上述用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的改進(jìn)方案中，所述螺旋線狀加 強(qiáng)筋的螺旋角大于O度，小于45度。在對(duì)上述用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的改進(jìn)方案中，所述螺旋線狀加 強(qiáng)筋的螺旋角在15 30度之間。在對(duì)上述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的改進(jìn)方案中，所述螺旋線狀 加強(qiáng)筋有三條或以上。一種用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法，包括有如下步驟1)、熔鑄將溶融的鋁合金在模腔中澆鑄出實(shí)心鋁棒；2)、擠壓將鋁棒在擠壓模中擠壓出空心的圓管；3)、拉伸圓管在帶拉伸內(nèi)、外模具的拉伸機(jī)內(nèi)拉拔出來(lái)，在所述的拉伸內(nèi)模具外 表面上設(shè)有若干條與軸向呈0度以上，45度以下的斜凹槽，在拉伸時(shí)拉伸內(nèi)模具轉(zhuǎn)動(dòng)后在 圓管內(nèi)壁形成若干條螺旋線狀的加強(qiáng)筋；4)、矯正在矯正器中矯正管材的圓度和直度，以及消除其殘余應(yīng)力。在對(duì)上述用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法的改進(jìn)方案中，在拉 伸工序中，在拉伸內(nèi)模具尾端設(shè)有鋼絲連接桿，鋼絲連接桿繞其尾部的內(nèi)模定位塊的軸孔 轉(zhuǎn)動(dòng)；在所述鋼絲連接桿尾部設(shè)有用來(lái)驅(qū)動(dòng)鋼絲連接桿旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。在對(duì)上述用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法的改進(jìn)方案中，該從 動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置包括有將鋼絲連接桿固定在內(nèi)模定位塊中的滾柱軸承和用來(lái)降低端面承受的 磨擦阻力的平面軸承，它們?cè)O(shè)置在內(nèi)模定位塊的軸孔中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是它是通過(guò)對(duì)制作加熱輥主體的管材的固 有加工工藝中“抽伸”(或稱拉拔)工藝的改進(jìn)，在鋁合金管材的內(nèi)壁增加多條螺旋線狀的 加強(qiáng)筋，其最大限度的節(jié)約制作加熱輥鋁合金管材的材料使用量，而且在制作費(fèi)用與使用 前的制作費(fèi)用幾乎持平，這樣既能保證定影輥所需要的強(qiáng)度和耐力，又能節(jié)約資源和降低 成本，在達(dá)到同樣強(qiáng)度時(shí)，本發(fā)明所需要的材料大大減少，這不但在加熱輥的上輥應(yīng)用效果 顯著，還能適用在下輥或辦公設(shè)備(OA)內(nèi)部的其它的傳動(dòng)軸上；本發(fā)明的生產(chǎn)效率高、大 大降低生產(chǎn)成本。下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述
圖1是辦公設(shè)備常用的定影輥的立體圖；圖2是現(xiàn)階段的定影上輥主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)階段的定影上輥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)階段的定影下輥的結(jié)構(gòu)一示意圖；圖5是現(xiàn)階段的定影下輥的結(jié)構(gòu)二示意圖；圖6是圖5的B-B剖視圖；圖7是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的立體圖(對(duì)切后)；
圖9是本發(fā)明對(duì)應(yīng)各個(gè)工序的半成品示意圖或加工示意圖；圖10是本發(fā)明在拉伸工序的加工示意圖；圖11是本發(fā)明在拉伸工序所用到的螺旋型插頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖11的螺旋型插頭的牙花的正視圖；圖13是圖11的螺旋型插頭的牙花的側(cè)視圖；圖14是本發(fā)明在拉伸工序用來(lái)固定內(nèi)模的鋼絲連接桿從動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；圖15是本發(fā)明用來(lái)制成定影上輥后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本發(fā)明用來(lái)制成定影下輥后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明為一種用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，如圖7、8所示，它是空心 圓管1，并在圓管內(nèi)壁設(shè)有若干條拉伸成形出來(lái)的螺旋線狀加強(qiáng)筋2，在本實(shí)施例中，有六 條螺旋線狀加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋一般至少3條，螺旋角大于0度，小于45度，通常在15 30度 之間時(shí)比較合適。本申請(qǐng)人的設(shè)計(jì)思路是這樣的——為增加鋁合金管材1的強(qiáng)度與耐力，我們首先考慮到了增加加強(qiáng)筋，通過(guò)加強(qiáng)筋 來(lái)提高整體材料的力學(xué)性能。在做成定影輥的鋁合金管材內(nèi)部增加加強(qiáng)筋就能增加鋁合金 管材的強(qiáng)度與耐力，問(wèn)題在于加強(qiáng)筋通過(guò)怎樣的形式和怎樣的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)？為此，先后嘗 試用如下幾種方式來(lái)設(shè)置加強(qiáng)筋一、在鋁合金管材的內(nèi)壁增加多條軸向的加強(qiáng)筋，這時(shí)可以增強(qiáng)其軸向的受力，其 制作工藝可以通過(guò)較簡(jiǎn)單的方式獲得，但因定影輥的徑向受力比較大，軸向加強(qiáng)筋的作用 不能有效增加鋁合金管的徑向受力；為此曾嘗試通過(guò)增加軸向加強(qiáng)筋的數(shù)量來(lái)增加其徑向 受力，但如果軸向加強(qiáng)筋的數(shù)量太多時(shí)，與增加鋁合金管材的壁厚差別不大，從而起不到節(jié) 約材料資源和降低成本的目的。二、在鋁合金管材的內(nèi)壁增加多條徑向的加強(qiáng)筋，這樣可以有效增加鋁合金管的 徑向受力，但具軸向的受力較差，而且加工工藝較為復(fù)雜，增加了制作成本，導(dǎo)致材料成本 的節(jié)約與制作成本的提高基本持平、抵消，所以這種設(shè)置徑向加強(qiáng)筋的鋁合金管材制成定 影上輥后雖可以改善加熱輥迅速加熱的問(wèn)題，但經(jīng)濟(jì)效益不明顯。三、通過(guò)對(duì)上述兩種增加加強(qiáng)筋方案的研究與實(shí)驗(yàn)，終于探索出一種有效解決鋁 合金管材軸向與徑受力的問(wèn)題！此技術(shù)通過(guò)對(duì)制作加熱輥主體的管材的固有加工工藝中 “抽伸”(或稱拉拔)工藝的改進(jìn)，在率合金管材的內(nèi)壁增加多條螺旋線狀的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋 的數(shù)量與大小可根據(jù)不同的要求進(jìn)行變化。此技術(shù)可以最大限度的節(jié)約制作加熱輥鋁合金 管材的材料使用量，而且在制作費(fèi)用與使用前的制作費(fèi)用幾乎持平，所以既能保證定影輥 所需要的強(qiáng)度和耐力，又能節(jié)約資源和降低成本，在達(dá)到同樣強(qiáng)度時(shí)，本發(fā)明所需要的材料 大大減少，這不但在加熱輥的上輥應(yīng)用效果顯著，還能適用在下輥或辦公設(shè)備(OA)內(nèi)部的 其它的傳動(dòng)軸上；本發(fā)明的生產(chǎn)效率高、大大降低生產(chǎn)成本。如圖15所示，是將本發(fā)明的鋁 合金管材制成了定影上輥，而在圖16中，則可以用作定影下輥或傳動(dòng)軸。本發(fā)明的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法，包括有如下步驟1)、熔鑄將溶融的鋁合金在模腔中澆鑄出實(shí)心鋁棒；
2)、擠壓將鋁棒在擠壓模中擠壓出空心的圓管；3)、拉伸(拉拔)圓管2在帶拉伸內(nèi)、外模具3、4的拉伸機(jī)內(nèi)拉拔出來(lái)，在所述的 拉伸內(nèi)模具3外表面上設(shè)有若干條與軸向呈0度以上、45度角以下的斜凹槽，這個(gè)角度就是 拉伸出來(lái)的螺旋線加強(qiáng)筋的螺旋角，在拉伸時(shí)拉伸內(nèi)模具3轉(zhuǎn)動(dòng)后在圓管1內(nèi)壁形成若干 條螺旋線狀的加強(qiáng)筋2 ；4)、矯正在矯正器矯正管材的圓度和直度，以及消除其殘余應(yīng)力。將矯正后的鋁合金管材根據(jù)所需要的長(zhǎng)度切斷，然后再制成定影上輥(如圖15所 示)、定影下輥或傳動(dòng)軸(如圖16所示)等。上述的熔鑄、擠壓、矯正三個(gè)工序跟現(xiàn)階段制作空心鋁合金定影輥基本一致，關(guān)鍵 是拉伸工序中的拉伸模具的設(shè)計(jì)根據(jù)不同的OA機(jī)型的使用特征來(lái)設(shè)計(jì)加熱輥鋁合金管材的規(guī)格及加強(qiáng)筋的數(shù)量 與大小，為此需要設(shè)計(jì)并制作抽伸所使用的內(nèi)、外模具3、4，如圖10-13所示。因加強(qiáng)筋設(shè)在 管材的內(nèi)壁，所以重點(diǎn)在于抽伸內(nèi)模3的設(shè)計(jì)與制作，首先根據(jù)加熱輥主體的長(zhǎng)度設(shè)定螺 旋線狀加強(qiáng)筋的圈數(shù)，即得出螺距，管材的內(nèi)徑即為螺紋的直徑，根據(jù)螺距與直徑計(jì)算出螺 紋與軸向的角度，此角度即為抽伸內(nèi)模3的凹槽與抽伸軸向的角度；螺紋的凸起的規(guī)格(加 強(qiáng)筋的大小)與加強(qiáng)筋的數(shù)量根據(jù)受力大小設(shè)定，此規(guī)格即為抽伸內(nèi)模凹槽的深度D。如一 條長(zhǎng)度325mm，內(nèi)徑Φ 18mm的定影輥管材，螺旋線加強(qiáng)筋設(shè)定為2圈，數(shù)量為6條，凸起量為 R1，計(jì)算出螺紋與軸向的角度約為20度，抽伸內(nèi)模凹槽為D = Imm,凹槽與模具外徑形成邊 比較銳利，需要倒圓角，模具整體拋光，保證材料合理的流動(dòng)。抽伸外模4則根據(jù)所需要的 產(chǎn)品外徑設(shè)定。因?yàn)槁菪€加強(qiáng)筋2是通過(guò)抽伸來(lái)完成，平常抽伸時(shí)，金屬的流動(dòng)是呈直線方向， 增加螺旋線加強(qiáng)筋后，金屬的流動(dòng)方向變成直線與旋轉(zhuǎn)兩個(gè)方向，根據(jù)力學(xué)原理，旋轉(zhuǎn)流動(dòng) 的應(yīng)力不能大于直線流動(dòng)應(yīng)力，否則會(huì)造成抽伸時(shí)材料斷裂；所以抽伸內(nèi)模凹槽與抽伸軸 向的角度必需在0度以上，但小于45度，最好控制在15度-30度之間。拉伸內(nèi)模具3包括有帶多條螺旋線形凹槽311的內(nèi)花紋插頭3和插頭率32，如圖 11-13所示，有六條螺線形凹槽，這樣拉伸出來(lái)的螺旋線狀加強(qiáng)筋2也有六條，凹槽的深度 為D。在本實(shí)施例中，在拉伸工序中，在拉伸內(nèi)模具3尾端設(shè)有鋼絲連接桿5，鋼絲連接 桿5繞其尾部的內(nèi)模定位塊6的軸孔61轉(zhuǎn)動(dòng)，靠在拉伸時(shí)產(chǎn)生的力使拉伸內(nèi)模具3和鋼絲 連接桿5繞內(nèi)模定位塊6自轉(zhuǎn)，如圖10所示；當(dāng)然，也可以施以一定的外力來(lái)使用鋼絲連接 桿和拉伸內(nèi)模具3轉(zhuǎn)動(dòng)，但因金屬旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力與抽伸時(shí)速度，模具壓縮帶的模 角，模具表面的光潔度，內(nèi)模凹槽的角度等因素有關(guān)，如果在鋼絲連接桿尾部施力來(lái)主動(dòng)驅(qū) 動(dòng)時(shí)，鋼絲連接桿的旋轉(zhuǎn)速度很難計(jì)算，無(wú)法保證抽伸的順利進(jìn)行，所以本實(shí)施例作為較佳 的實(shí)施方案，為了消除抽伸時(shí)金屬旋轉(zhuǎn)流動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力，設(shè)計(jì)了通過(guò)抽伸時(shí)旋轉(zhuǎn)應(yīng)力來(lái)驅(qū) 動(dòng)鋼絲旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置7，如圖14所示，其包括有將鋼絲連接桿5固定在內(nèi)模定位塊6 中的滾柱軸承71和用來(lái)降低端面承受的磨擦阻力的平面軸承72，它們?cè)O(shè)置在內(nèi)模定位塊6 的軸孔61中，其設(shè)計(jì)思路如下如圖10所示，通常的鋼絲連接桿5是通過(guò)螺牙或焊接的方式與內(nèi)模定位塊6連 接，抽伸時(shí)，內(nèi)模受拉制力作用將鋼絲連接桿尾座緊貼在抽伸機(jī)的長(zhǎng)度定位面上，在拉力與
6磨擦力兩重作用下，鋼絲連接桿無(wú)法自轉(zhuǎn)。為此，改進(jìn)后的鋼絲連接桿5在定位塊的內(nèi)部增 加了一個(gè)平面軸承72和一個(gè)滾柱軸承71，滾柱軸承71將鋼絲連接桿5固定在機(jī)器定位塊 的中心，避免鋼絲與孔周圍的磨擦，平面軸承72將端面承受的磨擦阻力降到最低。當(dāng)抽伸 帶加強(qiáng)筋的管材時(shí)，內(nèi)模凹槽內(nèi)金屬流動(dòng)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)應(yīng)力帶動(dòng)內(nèi)模固定鋼絲旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn) 的速度取決于抽伸時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，旋轉(zhuǎn)應(yīng)力平衡后，就可以順利抽制出帶有加強(qiáng)筋的管 材。
權(quán)利要求
一種用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，為空心圓管(1)，其特征在于在圓管(1)內(nèi)壁設(shè)有若干條拉伸成形出來(lái)的螺旋線狀加強(qiáng)筋(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，其特征在于所述 螺旋線狀加強(qiáng)筋(2)的螺旋角大于0度，小于45度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，其特征在于所述 螺旋線狀加強(qiáng)筋(2)的螺旋角在15 30度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，其特征在于 所述螺旋線狀加強(qiáng)筋(2)有三條或以上。
5.一種如權(quán)利要求1所述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法，包括 有如下步驟1)、熔鑄將溶融的鋁合金在模腔中澆鑄出實(shí)心鋁棒；2)、擠壓將鋁棒在擠壓模中擠壓出空心的圓管(2)；3)、拉伸圓管(2)在帶拉伸內(nèi)、外模具(3、4)的拉伸機(jī)內(nèi)拉拔出來(lái)，在所述的拉伸內(nèi)模 具(3)外表面上設(shè)有若干條與軸向呈0度以上、45度角以下的凹槽，在拉伸時(shí)拉伸內(nèi)模具 (3)轉(zhuǎn)動(dòng)后在圓管(1)內(nèi)壁形成若干條螺旋線狀的加強(qiáng)筋(2)；4)、矯正在矯正器中矯正管材的圓度和直度，以及消除其殘余應(yīng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法，其特征 在于在拉伸工序中，在拉伸內(nèi)模具(3)尾端設(shè)有鋼絲連接桿(5)，鋼絲連接桿(5)繞其尾 部的內(nèi)模定位塊(6)的軸孔61轉(zhuǎn)動(dòng)；在所述鋼絲連接桿(5)尾部設(shè)有用來(lái)驅(qū)動(dòng)鋼絲連接 桿(5)旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(7)。
7.權(quán)利要求6所述的用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材的制作方法，其特征在 于該從動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(7)包括有將鋼絲連接桿(5)固定在內(nèi)模定位塊(6)中的滾柱軸承 (71)和用來(lái)降低端面承受的磨擦阻力的平面軸承(72)，它們?cè)O(shè)置在內(nèi)模定位塊(6)的軸孔 (61)中。
全文摘要
本發(fā)明為一種用作定影輥或傳動(dòng)軸主體的鋁合金管材，為空心圓管，在圓管內(nèi)壁設(shè)有若干條拉伸成形出來(lái)的螺旋線狀加強(qiáng)筋。它是通過(guò)對(duì)制作加熱輥主體的管材的固有加工工藝中“抽伸”(或稱拉拔)工藝的改進(jìn)，在鋁合金管材的內(nèi)壁增加多條螺旋線狀的力強(qiáng)筋，其最大限度的節(jié)約制作加熱輥鋁合金管材的材料使用量，而且在制作費(fèi)用與使用前的制作費(fèi)用幾乎持平，這樣既能保證定影輥所需要的強(qiáng)度和耐力，又能節(jié)約資源和降低成本，在達(dá)到同樣強(qiáng)度時(shí)，本發(fā)明所需要的材料大大減少，這不但在加熱輥的上輥應(yīng)用效果顯著，還能適用在下輥或辦公設(shè)備(OA)內(nèi)部的其它的傳動(dòng)軸上；本發(fā)明的生產(chǎn)效率高、大大降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B21D15/04GK101975331SQ20101027996
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者山崎睦, 樸哲, 袁宗凱 申請(qǐng)人:袁宗凱;山崎睦;樸哲