薄壁小弯曲半径管弯管模及工艺设计.pdf

2008年第2期模具DIE&MOULD1前言生产中常遇到一些弯曲半径较小的薄壁管件,这类零件在普通液压弯管机上弯制比较困难。目前,对于弯管中内侧起皱和截面畸变等缺陷,尚难用分析方法进行定量计算,而只能在工艺上采取一些措施来消除,以保证弯管质量。因此,探讨该类型管件的弯曲工艺和加工技巧,设计合理的弯曲模结构,十分必要。2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(图1a)。当变形量过大时,外侧管壁会拉裂,内侧管壁会出现皱折,使工件报废。管子弯曲后,不但壁厚变形不均匀,横截面也由圆形变为近似椭圆形(图1b)。弯曲变形越大,这种畸变越严重。在生产中需弯制一钢管零件!40mm1.2mm,弯曲半径R56mm(图2)。技术条件要求内壁不起皱,外壁无裂纹,椭圆度不得超过管子外径的10%。计算其相对壁厚S/D为:S/D=1.2/40=0.03式中:S管子壁厚；D管子外径。由文献可知,当相对壁厚为0.03时,其最小弯曲半径为R=3.6D=144mm。上述弯管弯曲半径为R56mm,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,防止缺陷的产生,我们在弯曲胎模上附加了防皱板,并合理地选用了芯棒。3模具结构及工作原理3.1模具结构模具结构见图3。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。当液压弯管机启动时,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。4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50HRC55HRC。4.2防皱板防皱板可消除或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,从而达到弯制成图1管子的弯曲机理(b)(a)y(D)x(D)1122收稿日期:2007-12-15作者简介:张玉英,女,副教授,从事模具设计与制造技术教研文章编号:1672-0121(2008)02-0077-02薄壁小弯曲半径管弯管模及工艺设计张玉英(潍坊科技职业学院,山东寿光262700)摘要:介绍了薄壁小弯曲半径管子在冷态弯曲时的变形工艺及其在普通液压弯管机上弯曲的模具结构及工作原理,并分析了弯曲芯棒的合理选择和正确使用。关键词:机械制造；弯曲模；结构设计；薄壁管中图分类号:TG385.2文献标识码:B图2!40mm1.2mm弯管RD图3弯管模结构35412e772008年第2期模具DIE&MOULDTheDiscussionabouttheSmallBevelingRadiusTubeMoldandCraftZHANGYuying(WeifangScienceandTechnologyVocationalCollege,Shouguang262700,ShandongChina)Abstract:Thecurvingcraftofthetubeinthecoldcondition,thecurvingmoldstructure,andtheprincipleofworkonhydraulicmachinehavebeenintroducedwiththeanalysisofthecorrectselectedandoperationofmandrel.Keywords:CurvingmoldFStructuredesignFThin-walltube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Cr12钢。热处理硬度50HRC55HRC。防皱板在加工时要与弯曲胎模研配,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1mm。其材料选用T8A钢,热处理50HRC55HRC。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50HRC55HRC。4.5芯棒一般来说,冷态弯管可分为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R/D3,相对壁厚S/D0.05时,可采用无芯弯管。(2)当相对弯曲半径1R/D3,相对壁厚S/D0.05时；或当相对弯曲半径R/D3,而相对壁厚0.025S/D0.05时,可采用硬式芯棒弯管方式。(3)当相对弯曲半径R/D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。对于管件#40mm1.2mm(弯曲半径R56mm),相对弯曲半径R/D=56/40=14,而相对壁厚S/D=1.2/40=0.03。依据上述公式判断,弯曲时选用软式芯棒更为合理。但软芯棒制造复杂,且抽芯较困难。考虑到产品要求在不起皱、无裂纹的情况下允许一定的椭圆度,因此,选用了硬式芯棒。使用硬式芯棒可以通过研修芯棒头部形状及调整芯棒位置来达到弯制合格管件的工艺要求。芯棒与管件内径间隙为0.8mm,芯棒材料T10A钢,热处理硬度50HRC55HRC。5芯棒的正确使用芯棒插入管子弯曲处的超前值e(图3)及芯棒的形状是影响弯管质量的两个重要因素。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可用下式计算:e=2(R1+D22)C-C2$式中:R1截面中心层弯曲半径；D2管子内径；C管子内壁与芯棒之间的间隙。按上述实例有:R1=76,D2=37.6,C=0.8,计算得e=12。此值可作为试弯时的初始参考值,并可在调试过程中修整。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研修。研修时,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。这样在试模过程中研修芯棒,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。在采取上述措施后,对弯曲半径R56mm的#40mm1.2mm薄壁管弯制,取得良好效果。管子内侧无皱折,外侧壁亦无裂纹现象,近似椭圆度在1.5mm2mm,能满足产品设计的使用要求。6结束语弯制半径R56mm的#40mm1.2mm薄壁管件的生产实践证明,在普通液压弯管