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 σ1 而变薄，内侧管壁受压应力 σ2 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 Φ40 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 S／D 为： S／D=1.2／40=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 50～55HRC4.2 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 50～55HRC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 50～55HRC4.4 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 50～55HRC4.5 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 D≥3，相对壁厚 s/D≥O.05 时，可采用无芯弯管方式2)当相对弯曲半径 1≤R/D≤3，而相对壁厚科 D≥0.05 时；或当相对弯曲半径 R/D≥3，而相对壁厚O.025≤S/D≤0.05 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以弯曲管件￠40×1.2 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 50～55HRC 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￠40×1.2 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 1.5～2mm 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￠40×1.2 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，1990．11The 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 selectful and useful method.Key words: stress; curving ;core stick; relatively bevelling radius; relative thickness个人简介：张玉英，副教授，单位潍坊科技学院机械工程系，专业方向模具设计与制造。