用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材的製作方法

2023-05-28 08:12:51 1

專利名稱：用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材的製作方法
技術領域：
用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材
技術領域：
本實用新型涉及一種雷射印表機、複印機、傳真機或多功能一體機等辦公設備 (OA)，尤其是指這些辦公設備的定影輥或傳動軸。
背景技術：
在印表機、複印機、傳真機或多功能一體機等辦公設備(OA)中，包括有定影器等 部件，而定影輥俗稱加熱輥，是定影器的關鍵部件，一般機型都有上下兩個定影輥10、20，如 圖1所示，其中定影上輥10為內部中空(如圖2所示)，並在其內設有加熱燈管30進行加熱(如 圖3所示)，優質的定影上輥10的管材多為鋁合金材料，在其表面塗有耐高溫的化學塗膜； 因定影器溫度上升的速度直接影響印表機或複印機的列印或複印的速度，所以管壁要求比 較薄，並在內部塗裝耐熱黑塗料進行吸熱，以保證熱量迅速傳導。定影下輥20，目前多為實心的鋁合金棒(如圖4所示)，或中間增加有三個或四個 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，與上輥相對應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薄膜，它的主要作用是對定影上輥施壓，它 本身沒有驅動，其轉動的動力來自定影上輥的磨擦，它與定影上輥的轉動可以將列印、複印 的碳粉圖像通過高溫予以定影並將其送出到列印、複印機的紙盤中。從上面的描述可以知道，定影上輥因要對定影下輥進行施壓，上輥的管壁厚度受 到了一定的制約如果上輥的壁厚設計較厚，可以保證足夠的強度和耐力，在溫度重複的變化(工 作時升溫，停止工作時降溫)及下輥的壓力下，不容易變形且能對下輥有效的驅動；其缺點 就是升溫的速度受到影響，當機器接收到列印或複印的指令時，上輥內的燈管進行加熱，溫 度上升需要一定的時間，操作時有一個等待的過程，同時資源的消耗較大，成本相應增加。如果上輥的壁厚設計過薄，其優點是可以使溫度快速上升，列印、複印時速度很 快，不需要等待，最初時資源的消耗較小，成本降低；但缺點是鋁合金管材本身的強度和耐 力下降，在下輥的壓力及溫度重複的變化下，上輥容易變形或開裂，使用壽命極短，重複更 換定影器時反而造成更多的資源消耗，使消費者的使用成本增加。

實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供了一種既能保證定影輥所需要的 強度和耐力，又能節約資源和降低成本的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，在達到 同樣強度時，本實用新型所需要的材料大大減少。為了解決上述存在的技術問題，本實用新型採用下述技術方案一種用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，為空心圓管，在圓管內壁設有若干 條拉伸成形出來的螺旋線狀加強筋。[0011]在對上述的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材的改進方案中，所述螺旋線狀 加強筋的螺旋角大於O度，小於45度。在對上述的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材的改進方案中，所述螺旋線狀 加強筋的螺旋角在15 30度之間。在對上述的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材的改進方案中，所還螺旋線狀 加強筋有三條或以上。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是它是通過在鋁合金管材的內壁增加 多條螺旋線狀的加強筋，其最大限度的節約製作加熱輥鋁合金管材的材料使用量，而且在 製作費用與使用前的製作費用幾乎持平，這樣既能保證定影輥所需要的強度和耐力，又能 節約資源和降低成本，在達到同樣強度時，本實用新型所需要的材料大大減少，這不但在加 熱輥的上輥應用效果顯著，還能適用在下輥或辦公設備(OA)內部的其它的傳動軸上；本實 用新型的生產效率高、大大降低生產成本。
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述

[0016]圖1是辦公設備常用的定影器的立體圖；[0017]圖2是現階段的定影上輥主體的結構示意圖；[0018]圖3是現階段的定影上輥的結構示意圖；[0019]圖4是現階段的定影下輥的結構一示意圖；[0020]圖5是現階段的定影下輥的結構二示意圖；[0021]圖6是圖5的B-B剖視圖；[0022]圖7是本實用新型的結構示意圖；[0023]圖8是本實用新型的立體圖(對切後)；[0024]圖9是本實用新型對應各個工序的半成品示意圖或加工示意圖；[0025]圖10是本實用新型在拉伸工序的加工示意圖；[0026]圖11是本實用新型在拉伸工序所用到的螺旋型插頭的結構示意圖；[0027]圖12是圖11的螺旋型插頭的牙花的正視圖；[0028]圖13是圖11的螺旋型插頭的牙花的側視圖；[0029]圖14是本實用新型在拉伸工序用來固定內模的鋼絲連接杆從動轉動裝置[0030]圖15是本實用新型用來製成定影上輥後的結構示意圖；[0031]圖16是本實用新型用來製成定影下輥後的結構示意圖。
具體實施方式本實用新型為一種用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，如圖7、8所示，它是 空心圓管1，並在圓管內壁設有若干條拉伸成形出來的螺旋線狀加強筋2，在本實施例中， 有六條螺旋線狀加強筋。加強筋一般至少3條，螺旋角在0度以上，45度以下，通常在15 30度之間時比較合適。本申請人的設計思路是這樣的——為增加鋁合金管材1的強度與耐力，我們首先考慮到了增加加強筋，通過加強筋來提高整體材料的力學性能。在做成定影輥的鋁合金管材內部增加加強筋就能增加鋁合金 管材的強度與耐力，問題在於加強筋通過怎樣的形式和怎樣的工藝來實現？為此，先後嘗 試用如下幾種方式來設置加強筋；一、在鋁合金管材的內壁增加多條軸向的加強筋，這時可以增強其軸向的受力，其 製作工藝可以通過較簡單的方式獲得，但因定影輥的徑向受力比較大，軸向加強筋的作用 不能有效增加鋁合金管的徑向受力；為此曾嘗試通過增加軸向加強筋的數量來增加其徑向 受力，但如果軸向加強筋的數量太多時，與增加鋁合金管材的壁厚差別不大，從而起不到節 約材料資源和降低成本的目的。二、在鋁合金管材的內壁增加多條徑向的加強筋，這樣可以有效增加鋁合金管的 徑向受力，但其軸向的受力較差，而且加工工藝較為複雜，增加了製作成本，導致材料成本 的節約與製作成本的提高基本持平、抵消，所以這種設置徑向加強筋的鋁合金管材製成定 影上輥後雖可以改善加熱輥迅速加熱的問題，但經濟效益不明顯。三、通過對上述兩種增加加強筋方案的研究與實驗，終於探索出一種有效解決鋁 合金管材軸向與徑受力的問題！此技術通過對製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，在鋁合金管材的內壁增加多條螺旋線狀的加強筋，加強筋 的數量與大小可根據不同的要求進行變化。此技術可以最大限度的節約製作加熱輥鋁合金 管材的材料使用量，而且在製作費用與使用前的製作費用幾乎持平，所以既能保證定影輥 所需要的強度和耐力，又能節約資源和降低成本，在達到同樣強度時，本實用新型所需要的 材料大大減少，這不但在加熱輥的上輥應用效果顯著，還能適用在下輥或辦公設備(OA)內 部的其它的傳動軸上；本實用新型的生產效率高、大大降低生產成本。如圖15所示，是將本 實用新型的鋁合金管材製成了定影上輥，而在圖16中，則可以用作定影下輥或傳動軸。本實用新型的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材的製作方法，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、外模具3、4的拉伸機內拉拔出來，在所述的 拉伸內模具3外表面上設有若干條與軸向呈0度以上，45度以下的斜凹槽，這個角度就是拉 伸出來的螺旋線加強筋的螺旋角，在拉伸時拉伸內模具3轉動後在圓管1內壁形成若干條 螺旋線狀的加強筋2 ；4)、矯正在矯正器矯正管材的圓度和直度，以及消除其殘餘應力。將矯正後的鋁合金管材根據所需要的長度切斷，然後再製成定影上輥(如圖15所 示)、定影下輥或傳動軸(如圖16所示)等。上述的熔鑄、擠壓、矯正三個工序跟現階段製作空心鋁合金定影輥基本一致，關鍵 是拉伸工序中的拉伸模具的設計根據不同的OA機型的使用特徵來設計加熱輥鋁合金管材的規格及加強筋的數量 與大小，為此需要設計並製作抽伸所使用的內、外模具3、4，如圖10-13所示。因加強筋設在 管材的內壁，所以重點在於抽伸內模3的設計與製作，首先根據加熱輥主體的長度設定螺 旋線狀加強筋的圈數，即得出螺距，管材的內徑即為螺紋的直徑，根據螺距與直徑計算出螺 紋與軸向的角度，此角度即為抽伸內模3的凹槽與抽伸軸向的角度；螺紋的凸起的規格(加
5強筋的大小)與加強筋的數量根據受力大小設定，此規格即為抽伸內模凹槽的深度D。如一 條長度325mm，內徑Φ 118mm的定影輥管材，螺旋線加強筋設定為2圈，數量為6條，凸起量 為R1，計算出螺紋與軸向的角度約為20度，抽伸內模凹槽為D= 1mm，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。抽伸外模4則根據所需要 的產品外徑設定。因為螺旋線加強筋2是通過抽伸來完成，平常抽伸時，金屬的流動是呈直線方向， 增加螺旋線加強筋後，金屬的流動方向變成直線與旋轉兩個方向，根據力學原理，旋轉流動 的應力不能大於直線流動應力，否則會造成抽伸時材料斷裂；所以抽伸內模凹槽與抽伸軸 向的角度必需大於0度，而小於45度，最好控制在15度-30度之間。拉伸內模具3包括有帶多條螺旋線形凹槽311的內花紋插頭3和插頭座32，如圖 11-13所示，有六條螺線形凹槽，這樣拉伸出來的螺旋線狀加強筋2也有六條，凹槽的深度 為D。在本實施例中，在拉伸工序中，在拉伸內模具3尾端設有鋼絲連接杆5，鋼絲連接 杆5繞其尾部的內模定位塊6的軸孔61轉動，靠在拉伸時產生的力使拉伸內模具3和鋼絲 連接杆5繞內模定位塊6自轉，如圖10所示；當然，也可以施以一定的外力來使用鋼絲連接 杆和拉伸內模具3轉動，但因金屬旋轉流動時產生的應力與抽伸時速度，模具壓縮帶的模 角，模具表面的光潔度，內模凹槽的角度等因素有關，如果在鋼絲連接杆尾部施力來主動驅 動時，鋼絲連接杆的旋轉速度很難計算，無法保證抽伸的順利進行，所以本實施例作為較佳 的實施方案，為了消除抽伸時金屬旋轉流動產生的應力，設計了通過抽伸時旋轉應力來驅 動鋼絲旋轉的從動驅動裝置7，如圖14所示，其包括有將鋼絲連接杆5固定在內模定位塊6 中的滾柱軸承71和用來降低端面承受的磨擦阻力的平面軸承72，它們設置在內模定位塊6 的軸孔61中，其設計思路如下如圖10所示，通常的鋼絲連接杆5是通過螺牙或焊接的方式與內模定位塊6連 接，抽伸時，內模受拉制力作用將鋼絲連接杆尾座緊貼在抽伸機的長度定位面上，在拉力與 磨擦力兩重作用下，鋼絲連接杆無法自轉。為此，改進後的鋼絲連接杆5在定位塊的內部增 加了一個平面軸承72和一個滾柱軸承71，滾柱軸承71將鋼絲連接杆5固定在機器定位塊 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。當抽伸 帶加強筋的管材時，內模凹槽內金屬流動所產生的旋轉應力帶動內模固定鋼絲旋轉，旋轉 的速度取決於抽伸時所產生的應力，旋轉應力平衡後，就可以順利抽制出帶有加強筋的管 材。
權利要求1.一種用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，為空心圓管(1)，其特徵在於在圓管 (1)內壁設有若干條拉伸成形出來的螺旋線狀加強筋(2)。
2.根據權利要求1所述的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，其特徵在於所述 螺旋線狀加強筋(2)的螺旋角大於0度，小於45度。
3.根據權利要求2所述的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，其特徵在於所述 螺旋線狀加強筋(2)的螺旋角在15 30度之間。
4.根據權利要求1、2或3所述的用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，其特徵在於 所述螺旋線狀加強筋(2)有三條或以上。
專利摘要本實用新型為一種用作定影輥或傳動軸主體的鋁合金管材，為空心圓管，在圓管內壁設有若干條拉伸成形出來的螺旋線狀加強筋。它是通過在鋁合金管材的內壁增加多條螺旋線狀的加強筋，其最大限度的節約製作加熱輥鋁合金管材的材料使用量，而且在製作費用與使用前的製作費用幾乎持平，這樣既能保證定影輥所需要的強度和耐力，又能節約資源和降低成本，在達到同樣強度時，本實用新型所需要的材料大大減少，這不但在加熱輥的上輥應用效果顯著，還能適用在下輥或辦公設備(OA)內部的其它的傳動軸上；本實用新型的生產效率高、大大降低生產成本。
文檔編號F16S3/00GK201787319SQ20102052703
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月6日 優先權日2010年9月6日
發明者山崎睦, 樸哲, 袁宗凱 申請人:山崎睦, 樸哲, 袁宗凱