浅谈薄壁管数控弯曲的操作方法

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈薄壁管数控弯曲的操作方法 摘要：薄壁弯管的批量生产，一 般是在数控弯管机上冷弯成型的，无论 是有芯弯曲还是无芯弯曲，由于薄壁弯 管管壁失稳临界力较低，弯曲部位常出 现瘪皱等变形缺陷，这种缺陷产生不但 会削弱管子的强度，降低承载能力，而 且容易造成管内介质流动速度不均匀， 产生涡流和弯曲部位积聚污垢等影响管 路的正常使用。文章讲述了薄壁管数控 弯曲的操作方法。 中国论文网 /8/view-12934677.htm 关键词：薄壁管；数控弯管机； 有芯弯曲；褶皱；冷弯成型 文献标识 码：A 中图分类号：TG386 文章编号： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1009-2374（2016）36-0088-02 DOI：10.13535/ki.11- 4406/n.2016.36.044 1 技术问题的产生 在目前使用的设备是数控弯管机， 而在弯曲薄壁管时注意选用合适的模具， 模具结构其主要工作部分由弯曲模、导 向模、夹持模、防皱板、芯棒、束头等 组成。 对于动车组等使用的不锈钢管和 铜管通常采用冷弯法，冷弯法是在常温 下使管子弯曲成型，冷弯的弯曲半径应 不小于管子直径的 1.5 倍，由于管子具 有很大的弹性，此时施加的外力弯曲时 消除后，管子会回弹一个角度，所以一 定的过弯量一定要有。 数控弯管机冷弯法的工作原理： 弯管模具装在数控弯管机上，具体工艺 方法是：弯曲模装在数控弯管机的主轴 上，夹持模装在数控弯管机夹钳上，当 数控弯管机启动时夹持模把管子固定在 弯曲模的槽内，同时导向模与弯曲模及 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 防皱板夹紧管子，芯棒插入管子内部， 当弯曲模主轴回转时，管子就随之转动 缠绕在其周向，得到所需要的弯曲半径。 2 薄壁管弯制的缺陷机理 （1）管材内表面出现瘪皱； （2）管材弯曲位置外壁变薄；（3）管 材截面形状畸变。 3 缺陷机理分析 3.1 管子弯曲外侧变薄、内侧褶 皱分析 管子在弯曲时，其圆角区外侧管 壁受拉应力 1 而变薄，内侧管壁受压 应力 2 而增厚，离中心层越远变化量 越大，由于管壁太薄导致薄壁管材在承 受弯曲时，产生内侧管壁起皱现象，沿 纵向压缩变形的需要产生横向变形，受 到压力作用的管壁的材料已满足不了， 当变形量过大时，外侧管壁会拉裂，内 侧管壁会出现褶皱，使工件报废。 3.1.1 弯曲半径、芯棒伸出量、 弯曲速度以及采用的弯管方法等导致了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 管子弯曲处管壁减薄，弯曲半径的大小 对弯管的影响可以用下式表示： 由上式可见，当管径 D 一定时， 弯曲半径 R 越大，越接近于 T2，外侧 管壁减薄的越小，在弯曲中管壁上所受 的拉力越小，而断面的椭圆变形和内侧 管壁的褶皱变形也就越小。 3.1.2 弯曲速度对管壁减薄、内 侧褶皱也有重要的影响，壁厚变薄趋向 于减小，是由于弯曲速度在较小范围内 增加时，当弯曲速度增加到一定值时， 壁厚变薄率达到最小值，如继续增加弯 曲速度，壁厚变薄率将增加；对于弯曲 内侧褶皱，速度越小，对于管材受挤压 变形量越慢，越不容易产生褶皱。 3.1.3 夹持力对内侧褶皱的影响 也非常大，当夹持力与芯棒伸出量配合 调整时，如果夹持力不够，就会造成管 子在弯曲时回缩，形成倒弯曲情况，在 弯曲内侧就会出现死褶，在夹持模位置 形成磨损，甚至会造成损坏芯棒的影响。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 3.2 管子断面成椭圆分析 由于管子弯曲过程中，向中部作 用力由外缘拉应力和内缘压应力的合力， 导致管子弯曲部位在水平面上的直径变 化，垂直面上的直径增加，水平面上的 直径减小，出现椭圆形，椭圆变形程度 称为椭圆度。 根据要求：管子弯曲好后截面畸 变量 U5%。 4 操作方法解决方案 4.1 模具安装的操作方法 4.1.1 夹持模安装。安装夹持模 时，将夹持模内侧凹槽的花纹位置用清 洗剂清洗干净，保证没有油污，增加与 管子外表面的摩擦力，同时在调整夹持 模夹持力时，通过试验数据得出，用扭 矩扳手进行紧固，保证夹持力 110Nm，能够满足夹持模的夹持力。 4.1.2 导向模安装。安装导向模 时，由于管子的外径公差在0.05mm 的 公差范围内，调整模具要保证满足批量 管子的生产，所以在调整导向模的夹紧 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 力时，用 0.05mm 的塞尺垫于导向模与 弯曲模的贴合位置，然后调整顶紧螺栓， 保持一定的压紧力。 4.1.3 芯棒选用及位置调整。芯 棒的选用：在弯制薄壁铜管时由于管子 较软，需要管子外侧的承载面积大，所 以应选用多节球头芯棒；在弯制不锈钢 管时，为了减小芯棒与管子内壁的摩擦 力，应尽量减小芯棒与管材的接触面积， 所以应选用柱塞式芯棒。 安装芯棒时，应尽最大可能地增 大芯棒伸出量，这样就可以扩大芯棒与 芯头对管子弯曲段内壁支撑的范围，使 之所受到的切向拉应力合力减小，以达 到减小端面畸变的目的，而芯棒相对于 弯曲点的位置对于管子内侧褶皱非常重 要，芯棒相对于弯曲点朝前一定位置 e（芯棒工作端进入管子弯曲段） ，通过 试验测的超前量 e=6mm，所以在芯棒 调整中应保证超前量 e，制作工装确保 超前量 e，图示如下： 使用方法：在调整芯棒前端超出 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 量时，将此工装安装在弯管机上，弯曲 模顶端定位点与弯曲模前端对齐，夹持 模夹紧弯管，然后用扳手调整芯棒后端 的调整螺栓，使得芯棒前端与工装的芯 棒定点对齐，这样芯棒位置就调整完成。 4.1.4 防皱板安装。防皱板是安 装在弯曲模和导向模中间的位置，将防 皱板安放到数控弯管机上，然后用万能 角度尺测量防皱板与导向模的夹角应保 证在 35之间，因为管子弯曲时会在 管子末端有一个向防皱模方向的分力， 如果将防皱模与导向板的夹角调整小于 3，则管子末端与防皱模的压力使得管 子不能向前移动造成管子外侧减薄率增 加，如果将防皱模与导向板的夹角调整 大于 5，则管子内壁就会出现与防皱板 有间隙，使得管子内侧产生褶皱。 4.2 工艺参数的设定 4.2.1 为了改善弯曲成型薄壁管 的弯制，在机械冷弯时可采用顶墩力， 即在管子的末端增加轴向推力 F，这样 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 在数控弯管机上有一个扭力值，而通过 试验测得顶墩力应保证在 6%的扭力值， 这样就会减轻模具的受力状态，提高薄 壁管弯曲的成功率。 4.2.2 通过原理分析弯曲速度的 设定也具有非常大的影响，在程序编制 过程中使旋转轴的弯曲速度控制在 40%，通过试验得出此速度是最合理速 度。 4.2.3 将模具的规格尺寸正确设 置在合理的范围，并将数据正确输入数 控弯管机。 5 效果评价 （1）调整模具时间由原来的平 均 3 人 4 小时减少