CN100518984C - 圆管钢构件弧形冷弯成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明是对圆管钢构件弧形冷弯成型模具的改进，特别涉及φ＞800mm大口径圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征是各模具包括模具支撑板和两瓣以上活动弧形模瓣组成，各瓣弧形合拢包络总弧长＞被弯钢管半周弧长。模瓣张开组合模具，大大增加了对被弯钢管的包络面，有效减小了弯管时对钢管的压瘪起皱及压扁畸变，不但适应直径小于φ800mm钢结构钢管弯曲，而且可以用于更大直径钢管，例如φ800-1524mm钢管的弯管，和更厚壁钢管的冷压弯曲，以及移动压弯、重复压弯修整、或在弯曲量太大时翻身回压，工效可提高工效3-5倍。压弯钢管表面光滑无压痕，无明显褶皱，内R区皱折凹凸深度＜1mm，钢管圆度可控制在管径1%以内，内凹表面壁厚仅减薄0.2毫米，波浪率、波浪度h与公称外径D均不大于2%，波距A与波浪度h之比不大于10，有效控制了弯管变形量。

Description

圆管钢构件弧形冷弯成型模具

技术领域

本发明涉及一种圆管钢构件弧形冷弯成型模具，特别涉及φ>800mm大口径圆管钢构件弧形冷弯成型模具。

背景技术

钢结构件中常用的弧形钢圆管，通常是先焊接制成圆直管，然后通过弯弧加工弯制成所需弧形。钢结构行业对圆直管钢构件弯制成弧形弯管，常用的加工方法有：

中频加热弯管：通过加热圈(宽约40mm)套设在钢管上，在钢管弯曲部位加热(800～850℃)，然后在外力作用下使被加热钢管在一个很窄小的宽度里弯曲形成弧形。此种热弯管方式，虽然具有弯曲成型后钢管圆度不变形或变形很小的优点，但此方法的不足：弯曲最小半径必须在被弯钢管外径的5倍或以上，难以实现更小圆弧的弯曲；其次，弯管后在加热弯管处与冷却平直处有明显的压瘪起皱；再就是，钢材的高温加热会对材质产生不利影响，尤其是对高强度材质钢的影响会更大；此外，加热温控难以掌握，加热不够难以弯管，加热过度易造成加热过烧，且导致加热部位氧化皮大量产生，造成钢管厚度减薄，影响强度。实际在大型钢构件中较少采用。

另一种为压机三点冷压弯曲，即由压机上设置的一个下压内凹上模，及分设两边的两个支撑内凹下模，通过压机带动上模下压使钢管压弯成弧。冷压弯曲不需加热，对母材内部组织无损害、无影响，因而为钢构件圆管弯弧最常采用。现有技术三点冷压弯曲所用上下模具，为与被弯钢管径向圆弧基本一致、内凹总弧长≤被弯钢管半周的整体凹弧模具，即由两个相间内凹弧形支托下模，和一个下压内凹弧形上模组成。此结构模具的不足是：模具对钢管抱合面≤半周(超过则不能脱模)，加之钢构件直径和壁厚之比值相对较大，冷压弯曲下压力大，强大的下压力极易在弯管时造成钢管内弧起皱，以及直径方向压扁畸变，简称压瘪起皱，影响钢构件强度；其次，由于模具内凹与钢管圆弧基本一致，在弯管过程中钢管难以在模具中轴向移动压弯，弯管弧形质量不够理想。因此用此模具冷压弯管，管径通常被限止在800mm以内，国内现有大口径弯管机仅能弯制最大直径为φ800mm钢构件圆管，弯管弧形内半径最小要5倍圆管外径，而且薄壁钢管弯制更容易产生压瘪起皱缺陷。对于管径更大的弧形钢管，有时只能采用短直管逐节拼焊的虾节弯，不仅造型不美观，而且焊接工作量大，劳动强度高，生产效率低。

现有技术虽然有多种弯管模具和方法，但均只能适应细小薄壁钢管的弯曲，不能用于大型钢构件圆管的冷弯。例如中国专利CN2178571公开的大管径金属弯管器，最大弯管也只有114mm，而且是薄壁管，不能用于钢结构中圆管弯管。此外，现有技术中虽然也报导有多种弯管后整形技术，如中国专利CN2928303公开的管件冷弯曲时用抗皱模组，通过填补管壁与轮模之间空隙，从而使管件薄壁、小半径弯曲内侧不起皱，使弯曲精度更精确。中国专利CN1086160公开的金属管材煨制和弯曲工艺，在管材内、内支承胎具前方设置与待加工管材内径相配合的整形球，通过拉动整形球实现对弯管整形。这些方法同样只能适用于易整形的薄壁钢管，而对厚壁的钢结构圆管则无能为力。因此，大直径例如φ>800mm以上的钢构件圆管冷弯，在钢结构行业中未得到有效解决，成为行业中一大技术难题。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种弯管时不会压瘪起皱，而且可以弯制管径大于800mm的圆管钢构件弧形冷弯成型模具。

本发明的另一目的在于提供一种弯制弧形更为光滑，弯管质量好，精度高的圆管钢构件弧形冷弯成型模具。

本发明第一目的实现，主要改进是：将冷压弯曲用整体结构内凹弧长≤被弯钢管半周弧长成型模具，改为由两辨以上活动抱合结构，并使抱合总弧长>被弯钢管半周弧长，从而克服现有技术冷弯成型模具的不足，实现本发明目的。具体说，本发明圆管钢构件弧形冷弯成型模具，包括两个内凹弧形下模和一个内凹弧形上模，其特征在于各模具包括模具支承板和两瓣以上活动弧形模瓣组成，各瓣弧形合拢包络总弧长>被弯钢管半周弧长。

本发明上下各模具，将原整体结构改为各有两瓣以上弧形组合组成，为本发明区别于现有技术最大特征，主要作用是通过将整体模具分成多瓣成型合抱/脱模分开的活动组合结构，可以将模具内凹弧面总弧长制成>被弯钢管半周弧长，从而加大了内凹模具对被弯钢管的包络面，有效降低弯管时对钢管压瘪起皱及压扁程度，以及可以方便灵活使压弯钢管呈轴向移动压弯，从而提高压弯质量。其中，一种较好为采用左右两瓣弧形模瓣分开/合拢结构，左右两瓣弧形模瓣分开/合拢，可以有两种基本结构形式，一种为绕连接轴支点转动开/合，一种为水平移动开/合，例如通过在模具支承板上设置丝杆或柱塞缸(如液压油缸)实现模具两瓣的移动开/合。本发明模具两瓣开/合并无特别限定，但较好为采用铰链或销轴与支承板连接，使之呈转动开/合结构，此结构模具开/合简便、快捷。左右两瓣弧形模瓣，弧形外侧较好采用直角或大致直角形。如果采用两瓣以上活动弧形模瓣，一种较好也为采用铰接、转轴等转动开/合结构。

模具支承板，作用是供多瓣模瓣组合支承用。

上、下模具，可以采用一致相同结构，也可以在本发明构思下采用不完全一致结构；上、下模具，内凹弧形可以相等，也可以不相等。

模具多瓣合拢后内凹总弧长，一种更好为被弯钢管圆周弧长的2/3—3/4，模具对钢管大弧面抱合，更有利于减轻弯管压弯时对钢管压瘪起皱及压扁程度。

为进一步提高钢管压弯弧形光滑程度，本发明下模更好为采用能按模具弧形轴向(厚度方向、钢管轴向)转动结构，这样可随着钢管压弯弧形逐渐加大，下模可按钢管轴向逐渐转动，这样在模具抱合处的起皱更小，更有利于获得光滑弧形，可以获得压弯钢管弯曲弧形更为光滑，圆整度好，弯管质量更好，精度更高的弧形钢管。模具依弧形轴向转动，可以是下模支撑板与底座呈转动结构，例如弧形凹凸配合转动，也可以是将下模通过轴铰支在底座上的转动，或其他形式的转动，这些均为常用技术。

本发明圆管钢构件弧形冷弯成型模具，由于采用两瓣以上活动组合结构，从而可以加大模具内凹弧长，大大增加了对被弯钢管的包络面，可使模具内凹弧形包络钢管面大于被弯钢管半周圆弧，突破原只能小于半周的约束。模具内凹弧形包络面增大，有效减小了弯管时对钢管的压瘪起皱及压扁畸变，内R区皱折<1mm，钢管的圆度可控制在管径的1％以内，可以确保弯管质量。特别是此模具，不但适应直径小于φ800mm钢结构圆管冷压弯曲，而且可以用于更大直径钢管，例如φ800-1524mm大直径钢管的弯管，和更厚壁管的冷压弯曲。模具多瓣活动张开，还可以使钢管方便灵活进出模具和轴向移动，有利于根据要求进行移动压弯、重复压弯修整、或在弯曲量太大时翻身回压。用此模具的弯管机，可以压弯长度在12米以上钢管，并具弯管工效高，一台机8小时可以弯曲：半径内R30米直径φ1000毫米以上的钢管4根；半径内R40米左右直径φ1000毫米以上的钢管7根；半径内R100米左右直径φ1000毫米以上的钢管16根，较原模具压弯可提高工效3-5倍。下模在压弯过程中轴向可转动结构，更有利于钢管压弯成型后表面光滑无压痕，无明显褶皱，经检查弯管处凹凸深度小于1mm，外弯表面壁厚仅减薄0.2毫米，波浪率、波浪度h与公称外径D均不大于2％，波距A与波浪度h之比不大于10，误差均小于国家规范允许的误差范围，有效控制了弯管变形量。此结构模具，还使弯曲的圆管在小半径弯曲不产生裂纹。

以下结合二个优选实施方式，示例性说明本发明，实施例仅是作为进一步说明及帮助理解本发明，而不能理解为对本发明的具体限定，一些在本发明构思下非实质性改动均属于本发明保护范围。

附图说明

图1为本发明第一实施例上模结构示意图。

图2为本发明第一实施例下模结构示意图。

图3为本发明模具压弯示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1、2，本发明上模1和下模2，各有模具支承板3和活动设置于其上的左右两瓣活动弧形模瓣4.1和4.2组成。其中：左右两瓣弧形合拢包络总弧长为被弯钢管周面2/3—3/4弧长，活动弧形模瓣由8片、每片厚80mm的弧形钢板5轴向相间并列，由销轴6串接组合，各片间由80mm耳板相隔。左右两瓣弧形模瓣外侧呈大致直角形，转角处呈圆弧状，直角处由轴7活动销支在模具支承板3上，下模左右模瓣上有配重杠杆8，供橇动模具张开。上模通过起吊拉起，两活动瓣依重力自动张开，放下合拢；下模由杠杆8橇动张开(弯管起吊时也可自动张开)，放入钢管时自然合拢。

下模2支承板还通过轴9活动铰支在底座10上，使下模可以在弧面轴向方向转动。

弯管前在钢管上预先划好加工线，分好各段弯曲内R，并标明拱高、弯曲半径内R。压弯钢管时(参见图3)，将待弯钢管11支承在两分开的下模2，上模1在两下模中间，由油压机(图中未给出)加压下压，使钢管逐渐被压弯。随着压弯曲度增大，两下模向内侧转动。

对于大长度钢管压弯，可以压弯一段，松开模具移动钢管后再压，使钢管轴向逐步移动压弯，对压弯弧度边压弯边用样板检测弯曲部位，直至满足质量要求吊出油压机。如果压弯过渡，还可以松开模具，将钢管翻转下压修正。

实施例2：如实施例1，左右弧形模瓣的分开/合拢，还可以是在模具支承板上水平移动，例如支承板上加工有滑槽或导轨，左右两弧形模瓣由油缸拉/推使之张开/合拢。

此外，一些非实质性改变，例如还可以采用三瓣弧形组合结构；模瓣可以通过铰链铰支方式张开/全拢；弯制大弧形钢管，还可以省略下模轴向转动结构，模瓣采用整体钢块加工等等，均具有同等技术效果，均属于本发明范围。

Claims (10)

1、圆管钢构件弧形冷弯成型模具，包括两个内凹弧形下模和一个内凹弧形上模，其特征在于各模具包括模具支承板和两瓣以上活动弧形模瓣组成，各瓣弧形合拢包络总弧长>被弯钢管半周弧长。

2、根据权利要求1所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于上下模具由左右两瓣弧形模瓣活动组合而成。

3、根据权利要求2所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于左右两瓣弧形模瓣由铰链或销轴与支承板连接。

4、根据权利要求3所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于下模左右模瓣上有配重杠杆。

5、根据权利要求3所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于左右两瓣弧形模瓣弧形外侧为直角或大致直角形，转角处呈圆弧。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于模具瓣由多片轴向相间并列组成。

7、根据权利要求1、2、3、4或5所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于模具瓣合拢后内凹总弧长为被弯钢管圆周弧长的2/3—3/4。

8、根据权利要求1、2、3、4或5所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于下模为能依模具弧形轴向转动结构。

9、根据权利要求6所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于下模为能依模具弧形轴向转动结构。

10、根据权利要求7所述圆管钢构件弧形冷弯成型模具，其特征在于下模为能依模具弧形轴向转动结构。

Images