薄壁小弯曲半径管弯管模及工艺探讨1.doc

薄壁小弯曲半径管弯管模及工艺探讨张玉英 （潍坊科技学院，山东 寿光 262700）摘要：介绍了管子在冷态弯曲时的变形情况；薄壁小弯曲半径管子在普通液压弯管机上弯曲的模具结构及工作原理，并分析了芯棒的合理选用和正确使用的方法。关键词：应力 弯曲 芯棒 防皱板 相对弯曲半径 相对壁厚一、前 言生产中常遇到一些薄壁弯曲半径较小的管件，在只有普通液压弯管机的情况下弯制成合格产品比较困难。目前，弯管内侧起皱和截面畸变现象尚难用分析方法进行定量计算，只能在工艺上采取一些措施来提高弯管质量。因此，为掌握该类型管件的一些弯曲工艺方法和加工技巧进行工艺上的探讨是十分必要的。二、工艺分析管子在弯曲时，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(见图1)。当变形量过大时，外侧管壁会裂纹，内侧管壁会出现皱折，使工件报废。管子弯曲后，不但壁厚出现不均匀现象，其横截面形状也由圆形变为近似椭圆形(见图2)。弯曲变形越大，这种畸变越严重。在生产中需要弯制40 x 1.2钢管，弯曲半径R56mm(见图3)。，该件技术要求内壁不起皱，外壁无裂纹，近似椭圆度不得超过管子外径的10。计算该件的相对壁厚SD为： SD=1.240=0.03 其中：S管子壁厚D管子外径根据资料介绍，当相对壁厚为0.03时，其最小弯曲半径为R=3.6D=144mm。而该件要求的弯曲半径为R56，显然弯曲半径偏小，给弯曲成形带来一定困难。为弯制出理想的管件，防止上述缺陷的产生，在工艺上就应采取相应措施。最主要的方法是：在弯曲胎模上附加防皱板，合理的选用芯棒并正确使用芯棒。三、模具结构及工作原理3.1模具结构模具结构见图4：其主要工作部分由弯曲胎模、导向板、夹持块、防皱板及芯棒等组成。 3.2工作原理弯管模装在液压弯管机上，具体的工艺方法是：弯曲胎模l装在液压弯管机的主轴上，夹持块2装在液压弯管机的夹钳上。当液压弯管机开动时，夹持块2把管子固定在弯曲胎模的槽内。同时，导向板3与弯曲胎模1及防皱板4夹紧管子。芯棒5插入管子内。当弯曲胎模随主轴回转时，管子就随之转动缠绕在其周向，得到所需要的弯曲半径。四、主要工作零件设计4.1弯曲胎模弯曲胎模厚度尺寸按液压弯管机技术参数设计。设计时注意在外径上留单面夹紧间 隙0.5mm。弯曲胎模材料选用T8A钢，热处理硬度5055HRC。4.2防皱板防皱板可消除或者减小管圆弧内侧波浪形皱折，并且可减小圆弧外侧壁的减薄量,从而达到弯制成薄壁小弯曲半径管件的目的。防皱板对防止管件内侧起皱起着关键的作用。其选用材料最好是耐磨性较好的，这里 选用Crl2钢。热处理硬度5055HRC。防皱板在加工时要与弯曲胎模配研，使其相贴及相切位置吻合好。4.3夹持块夹持块在与弯曲胎模夹紧管子处留有夹紧余量lmm。其材料选用T8A钢，热处理硬度5055HRC。4.4导向板弯管模管子的导向装置可采用导向轮或导向板两种方式。根据以往的实践经验，导向板导向较导向轮导向效果更佳，其夹紧时接触面积更大。材料选用T10A钢，热处理硬度5055HRC。4.5芯棒 一般来说，冷态弯管有无芯弯管和有芯弯管两种方式。而有芯弯管芯棒又分软式芯棒和硬式芯棒两种结构。应该采取哪种方式，可参考下列公式进行选择：(1)当相对弯曲半径列D3，相对壁厚s/DO.05时，可采用无芯弯管方式。(2)当相对弯曲半径1R/D3，而相对壁厚科D0.05时；或当相对弯曲半径R/D3，而相对壁厚O.025S/D0.05时，可采用硬式芯棒弯管方式。(3)当相对弯曲半径RD及相对壁厚都很小时，即不满足上述任何条件，而弯曲角度又很大时，弯管过程最好采用软式芯棒。以弯曲管件401.2实验为例，其弯曲半径为R56。计算其相对弯曲半径R/D=56/40=14，相对壁厚S/D=1.2/40=O.03。依据上述公式，只满足使用硬芯棒的一部分条件，选用软式芯棒更为合理。但软芯棒制造复杂，且抽芯较困难。考虑到该产品在不起皱，不裂纹的情况下允许一定的椭圆度，能满足产品的使用要求和不影响美观即可，因此尽量选用硬式芯棒。使用硬式芯棒可以通过修研芯棒头部形状及调整芯棒位置来达到弯制出满意的管件的目的。芯棒与管件内径间隙为0.8mm。芯棒材料为T10A钢，热处理硬度5055HRC。 五、芯棒的正确使用芯棒插入管子弯曲处的超前值e(见图4)及芯棒的形状是影响弯管质量的两个重量因素。如果芯棒超前值过大，即芯棒伸出过长，可能会挤裂管外壁；如果插入量不足，又起不到防变扁的作用，圆弧内侧壁还可能起皱。芯棒插入管子的内侧弯曲处的超前值e可用下列公式粗略计算：式中：e管子插入管内开始弯曲处的超前值R1截面中心层弯曲半径D2管子的内径C管子内壁与芯棒之间的间隙以上述实例R1=76，D2=37.6，C=0.8,计算出e=12。此值可作为试弯时的初始参考值，在调试过程中再加调整。芯棒可作成球头、勺形等形状。球头制作容易，这里选用球头芯棒。球头芯棒在试弯过程中要再进行修研。修研时，主要是加大球头与直线段的过渡圆弧，使其更贴近管子外侧壁弯曲处圆弧。这样在试模过程中修研芯棒，同时调整位置，直到弯制出满意的管件为止。另外，在管子弯制过程中，要在管材各接触面加润滑油，以减小摩擦阻力，利于管子变形。在每一批管件试弯时，应试验出弯管回弹量，调整弯曲角度，补偿弯曲角。经过努力，对弯曲半径R56的401.2薄壁管弯制效果良好。管子内侧无皱折，外侧壁亦无裂纹现象，近似椭圆度在1.52mm范围之内，能满足产品设计的使用要求，而且不影响美观要求。六、结束语弯制半径R56的401.2薄壁管的生产实践证明，在普通液压弯管机上是可以弯制一些薄壁小弯曲半径管件的。对于其他类似薄壁小弯曲半径管件可以借鉴上述工艺分析方法，采取一定的工艺措施，即可以达到令人满意的效果。参考文献1 冲压工艺学中华人民共和国机械工业部统编， 19852 王考培冲压模具手册重庆大学，199011The discussion about the small bevelling radius tube mold and craftZhANG Yu-ying（Weifang Science and Technology College ,Souguang 262700,Sandong Province）Abstract: Introduced the curving situation of the pipe in the cold condition and the curving mold structure and the principle of work on hydraulic machine, and analyzed the selectf