弯管力矩计算公式

第二节管材弯曲管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的，管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯；按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯；按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。图6—19在弯管机上有芯弯管1—压块2—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯凹模1—轴2、4、6—辊轮3—主动轴5—钢管材弯曲变形及最小弯曲半径律管材弯曲时，变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长，内侧材料受到切向压缩而缩短，由于切向应JGRDtDRD数值大小，和值越小，表示弯曲变形程度越大(即和tDRDtDRD使用要求。最远的位置所产生的最大伸长应变max不致超过材料塑性所允许的a)弯曲方法 (3〜5)D (2〜2.5)D (2.5〜3)Dmin「min00854528482806管材截面形状畸变及其防止曹管材弯曲时，难免产生截面形状的畸变，在中性层外侧的材料受切向拉伸应力，使管壁减薄；中性层内侧的材料受切向压缩应力，使管壁增厚。因位于弯曲变形区最外侧和最内侧的材料受切向应力最大，故其管壁厚度的变化也最大(图6—24)。在有填充物或芯棒的弯曲中，截面基本上能保持圆形，但壁厚产生了变化，在无支撑的自由弯曲中，不论是内沿还是外侧圆管a)b>e)关于圆管截面的变化情况，在生产中常用椭圆率来衡量圆率DmaxDminD%100Dmin寸。R图6—25是椭圆率线图，这是把椭圆率对应于无量纲曲率R0「R(o为管外半径，R为弯曲断面中心层曲率半径)的变化表示在tR对数坐标上，以比值o。作为参变量的直线族来表示的。由图可知，弯曲程度越大，截面椭圆率亦越大，因此，生产中常用椭圆率作为检验弯管质量的一项重要指标，根据管材弯曲件的使用性能不同，对其椭圆率的要求也不相同。例如用于工业管道工程中的弯管件，高压管图6—25椭圆率可能引起断面面积的减小，增大流体流动的阻力，也会影响管件在结构中的功能效果。因此，在管件的弯曲加工中，。柱柱形芯棒成形的链链肖球状----;…一_•：___.…■一—=严_…一-一-二^,二■!厲层的带钢縄球状管材直泾用于弯曲如口用于弯曲如口扇形体或钢球D/r芯楼类型芯楼类型管材直径万璧用之比管材直径万璧用之比无芯棒3-1-社3-1-形的芯棒一一\3)在与管材接触的模具表面，按管材的截面形状，做成与之吻合的沟槽减小接触面上的压力，阻碍断面的歪扭，是4)利用反变形法控制管材截面变化(图6—28)，这种方法常用于在弯管机上的无芯弯管工艺，其特点是结构简单，所以应用广采用反变形法进行无芯弯管，即是管坯在预先给定以一定量的反向变形，则在弯曲后，由于不同方向变形的相互抵消，使管坯截面基。1—弯曲模胎2—夹持块3—辐轮4—导向轮5—管坯1计反变形潸槽弯管压紧笊变形恢复曲型胎曲型胎曲型胎1—弯曲模胎2—夹持块3—辊轮4—导向轮5—管坯表6—4反变形槽的尺寸相对弯曲半相对弯曲半径R/DH0.5D0.95D0.37D0.56D>2〜3.50.5D0.4D0.545D>3.50.5D—0.5D0.5D图6—29反变形槽管材厚度的变化，主要取决于管材的相对弯曲半径常可用下式作估算:t和相对厚度tD。在生产中，小壁厚也和内侧的最大壁厚max，通1 tmax式中t—管材原始厚度(mm)；管材厚度变薄，降低了管件的机械强度和使用性能，因此，生产上常用壁厚减薄率作为衡量壁厚变化大小的技术指标，以满足管件的tt式中t—管材原始厚度(mm)；tmin—管材弯曲后最小壁厚(mm)。1)降低中性层外侧产生拉伸变形部位拉应力的数值。例如采取电阻局部加热的方法，降低中性层内侧金属材料的变形抗力，使变形2)改变变形区的应力状态，增加压应力的成分。例如改绕弯为推弯，可以大幅度地从根本上克服管壁过渡变薄的缺陷。管材弯曲力矩的计算是确定弯管机力能参数的基础。根据塑性力学理论分析，推导出管材均匀弯曲时的弯矩理论表达式如下：8二t4Btrs,33「6—屈服应力r—管材弯曲半径；。管材弯曲力矩可用下式估算:系数"不是摩擦系数，其值取决于管材的表面状态，弯曲方式，尤其是取决于是否采用芯棒、芯棒的类型及形状，甚至有关芯棒的位第三节管材翻卷成形 管材翻卷成形是从传统的冲压翻边、缩口工艺发展起来的特种成形工艺，它是通过模具对管件施加轴向压力使管材口部边沿产生局部得到管材翻转成形有两种基本方式，即外翻卷和内翻卷(图6—30)bc)外翻卷管坯在轴向压力作用下，从内向外翻转，成形后增大其周长利用翻卷工艺除了能有效地成形多种筒类双壁管或多层管零件外，还可以加工凸底杯形件、阶梯管、异形管以及半双管、环形双壁汽筒、空心双壁螺母、热交换器、汽车消声器、电子工业中的波导管等。目前上述零件一般采用多工步冲压和焊接方法加工，难度大，费用靠性，轻量化，节省原材料。制件a双层管b阶梯管c异形管d凸底杯前，根据资料，很多金属材料都可以在模具上以各种不同的翻卷方式成形，如铝合金、铜及铜合金、低碳钢、奥氏体不锈钢等，从1012505到声规格的管坯都可以成功地翻卷成双层管。翻卷成形，较其他成形工艺而言，其变形过程更为复杂，它包括扩口、卷曲、翻卷几种变形过程及其相互转换。实现这种成形工艺的作为精密管材翻卷成形的预成形工序，锥形模成形也得到广泛应用。a翻管模结构b锥形翻管工艺参数1—压头2—管坯3—锥模翻管时，管坯的一端置于锥模上，另一端由压力机滑块施加轴向压力，以实现管坯翻卷。设计这_DD几何尺寸，即翻管系数K(K二，D和D分别为管坯外径与翻管外径)。显然，存在一临界半锥角l1■0，当模具的半锥角〉》?时，翻卷才能正常进行。0HH兀202Dsin：式中L——扩口平直端长度；L=0.17t*tanJttan二"4DtA——材料强化系数,DmmA=55。〜600C行，这时，轴向压力为最小；当〉二55锥模翻卷时，管端容易滑动，造成翻管部分与原始管坯不同轴和翻卷发生轴向弯曲，很难得到满足装配要求质量的双层翻管零件。于2.圆角翻管模圆角翻管模是利用模具工作部分为半径r的圆环强迫轴向受压的管端沿其圆弧变形来得到翻DD421对于的3A21退火铝管，由理论分析和实验结果得知，翻管失稳的临界模具圆角半径(最小圆角半径)约为2mm；最佳圆角半径约二、管材内翻卷成形◎翻卷时，变形后管径变小，管壁增厚，翻管力变大，对翻卷成形带来困难。管材翻卷工艺只有在翻卷所需载荷小于轴向失稳极限时才能发生，由于翻卷成形载荷很大程度上取决于模具的几何参数，就圆角模而论，取r6—35)orrP50%。现有资料表明，国内外已从理论和实践上研究了外翻卷成形的最佳工艺参数，并发现了完成翻卷成形所需的轴向压应力最小的管材内管材外翻时，壁厚的变化不明显，而内翻时，由于周向的压应力使模具圆角处的壁厚不断增厚直至达到一恒定值，可为原始厚度的①第二层管壁的开始卷曲部分并不平行于原来的管壁，而总是转向双壁管的内腔；D②新管壁与原来管壁间有一定距离，该距离取决于原管材的相对直径(t)；D较大程度增厚，从而导致了翻卷时轴向压力增大。前述工艺中出现的问题是成形机理所致，使其得到的管件在几何形状上受到限制，尤其是管材内翻卷成形工艺稳定性差，难度大，需要进行改进，于是出现了管材内翻卷成形的拉应力翻卷成形法。用于内壁反弯曲边缘上的拉力使其管坯内翻卷成形，而不是以作用于外壁的轴向压力而翻卷成形，使其轴向压应力降低，这种工艺能得到更大的内壁高度，恒定的壁厚以及更高的产品精度动轴承座及其它(图6—36)。图图6—36内翻卷成形工艺在生产轴承座上的应用第一步(图6—37a)，传统的内翻卷，在管端边缘离开圆角模的四分之一时卷边结束，这时管子产品的径向支撑，必须等于要求的宽度。第二步(图6—37b)，平底凸模下行，迫使管材边缘翻边(与板材的孔翻边相似)，其凸模与内翻模的间隙按管材壁厚而定(管材内翻卷壁厚略有增厚)。二层管壁。由图可见，成形凸模作用于管边缘的是拉应力，而不是作用于整个管子上的压应力进行翻卷的，模具与变形材料之间没有相对滑动，并且成形载荷间保持一段距离，从而减小了管材传力区上的轴向压应力，即可避免了失稳的出现。所以，拉应力翻卷在选择翻卷半径有更大的自由度，而模具半径在传统加工工艺中是一个重要的工艺参数(图6—35)。)F翻孔》F翻卷rrpa翻孔力包括三项(图6—37d符号)：半径处，使材料发生塑性变形的载荷；克服凸模圆角rrpa荷；使边缘材料从径向到轴向位置的弯曲和反弯曲所需载荷。在解析式中，用]表示内壁变形应力。i-<2z丿3Dp+Do2鶴(6—23)i-<2z丿3Dp+Do2鶴(6—23)翻卷成形包括二项，材料翻卷到不同(曲率)半径位