缠绕式弯管机上的管路的弯曲回弹与伸长规律

1、金属成形工艺 METALFORMINGTECHNOLOGYVol.21l.5200283缠绕式弯管机上的管路的弯曲回弹与伸长规律刘志(珠海格力电器股份有限公司,广东珠海519070)摘要 介绍如何通过实验分析的方法,研究缠绕式弯管机上管子的回弹与伸缩规律。管路的弯管精度直接影响管路装配过程。而影响弯管精度的关键因素就是管路回弹。弯管机、管子的机械特性、尺寸、机床的刚性等都对回弹有较大影响。通过理论计算获得能在缠绕式弯管机生产实验中使用的公式是困难的。介绍了如何通过实验分析方法得到弯管回弹与伸长规律。关键词 弯管;回弹;伸长中图分类号:TG355.34 文献标识码:B 文章编号:1000-844

2、6(2003)05-0083-021 回弹规律精确测量在管机上弯曲的管子的弯曲角H和回弹后的成形角H0(例如表1即为某一管材的弯曲实验数据),并将其进行回归计算,可得到管子本身的弯曲角与成形角H0之间的关系式:H=1.0135H0+2.369H=kH0+CH管子的弹塑性弯曲造成的。表1 弯管机上管子弯曲回弹实验数据管子规格模具直径无缝钢管外径32mm,壁厚2.5mm。180mm(1)从理论分析可知,该截距CH系由纯弯段以外的悬臂段弯曲角H/(b)15.332.346.261.376.389.3118.5170.8成形角H0/(b)13.229.743.558.3一元回归计算H=1.0135H0

3、+2.3697385.8114.5166.32 伸长规律图1 缠绕式弯管机弯管角度与受力分析相关系数是0.9。可见所配直线方程的精度甚高,一系列的实验结果与上相同。因此通过弯曲回弹实验可得到如下结论:在弯管机上弯曲加工管子时,管子的弯曲角H与成形角H0之间呈直线变化规律,与理论计算的直线规律相符合;不同的是,该直线不通过坐标原点,有一截距CH存在,如图2所示。其公式为图3是管子弯曲加工回弹后的伸长图示。与一般处理方法不同,这里以管子回弹后半径R0为依据来计测管子加工后的伸长量。机床上使用的模具半径为R时,则回弹后的成形半径R0可用下式计算R0=KHR式中,KH为回弹方程式(1)的斜率。(2)图

4、3 管子弯曲加工后伸长图2 回弹规律如图3a所示的管子工件,其所需管子理论长度L理为:L理=LA+LB-2R0tan(H0/2)+PR0H0/180如图3b所示的加工后的管子(轴线)的长度L实为:(3)收稿日期:2003-04-1184刘志 缠绕式弯管机上的管路的弯曲回弹与伸长规律L理=LA0+LB0-2R0tan(H0/2)+PR0H0/180表2 弯管机上管子弯曲伸长量实验数据(4)L与成形角H0之间呈直线变化规律,但该直线不过坐标原点,有一截距CL存在,如图4所示。其公式为:L=KLH0+CL壁段管子的弹塑性弯曲引起的。(6)同样从理论分析可知,截距CL也是由纯弯段以外的悬管子规格模具直

5、径成形角H0/(b)伸长量L/mm无缝钢管外径38mm,壁厚3mm。190mm18.033.761.287.513.543.572.8式(1)所示的管子回弹规律和式(6)所示的管子伸长规律,可为弯管工艺处理回弹与伸长问题提供依据。2.73.87.412.81.45.110.7一元回归计算L=0.1498H0-0.79显然L实>L理。因此伸长量L可用式(4)与式(3)相减获得:L=(LA0+LB0)-(LA+LB)(5)图4 伸长规律在弯管机上当管子成形后,精确测量其伸长量L与成形角H0(例如表2为某一管材的伸长量数据),并将其回归计算,可得管子伸长量L与成形角H0之间的关系式:L=0.1

6、498H0-0.79相关系数R为0.987。可见所配直线方程精度很高。一系列的实验结果与上相同,重复精度很高。因此通过伸长试验可得如下结论:在弯管机上弯曲加工管子时,管子的伸长量3 结语金属材料在受力时,弹性模数的大小主要取决于金属材料本身,同一类材料中的弹性模数的差别不大。因此,实验数据对同类金属有很强的适用性。(上接第70页)管子与管板的性能数据见表1。表1 管子与管板的机械性能部件管子管板代号BFe10-1-1Hsn62-1弹性模量E/GPa140105106抗拉强度Rb/MPa400700屈服强度R0.2/MPa100550在Ansys平台上用Visco106单元进行静态非线性分析,得到的总合应力如图5。可以看出,管板的最大总合应力为405MPa,没有达到屈服极限。此时,胀接将达到较好的效果,管板亦不会产生变形缺陷。图5 管板变形的总合应力(3) 用Ansys模拟管板的应力变化,有助于胀接过程的工艺分析。参考文献5 结语(1) (2) 变形缺陷;在胀接过程中,要防止管板的变形缺陷,综合应新型辘管夹具具有通用性,能较