CN101428319A - 一种预弯模具 - Google Patents
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Abstract
一种预弯模具，属于JCOE大直缝埋弧焊管生产行业中的关键设备预弯边机。该模具上下模的成型面均为渐开线曲面，并互相适配；该渐开线曲面基圆半径为208.9～561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，并且从渐开线的起点向左，渐开线的曲率半径由大逐渐变到小。本发明完全替代圆弧模具曲线，使模具压制出的钢板板边在参与成型机的成型变形后，板边部分的曲率半径尽量接近成品钢管的半径，使钢管的圆度满足后续加工的要求。
Description
技术领域
本发明属于JCOE大直缝埋弧焊管生产行业中的关键设备预弯边机的模具，具体地说，涉及一种使成型的钢板板边在参与成型工艺后最大限度地接近成品钢管的曲率半径，使钢管的圆度满足后续加工要求的一种预弯模具。
背景技术
在JCOE大直缝焊管生产线中，由于受JC成型工艺的的限制，钢板板边会存在盲区，即形成一定量的直边，此直边必须在成型前通过预弯消除。但预弯时将钢板板边压制成什么形状，成为问题的关键。在我们设计第一台预弯机时，参考日本的做法：用一组5套直径由小到大的圆弧模具对应从小到大的钢管的5组直径范围，即由一固定的圆弧近似代替一组直径的的钢管。该模具的上、下模具是配套的，下模的半径按压制钢板的平均厚度确定。
在使用中发现：由于在JCOE生产线中，成型机成型过程中，钢板的板边是参与变形的，而板边以内部分变形由小到大逐渐变化为正常。而且由于钢板有弹性，成型模具的曲率半径全部小于成品钢管的内径。因此选用曲率半径大的模具压制板边，板边以内部分成型后接近钢管内径，而板边处的曲率半径不参与变形，板边处的曲率半径不能满足要求；选用曲率半径与成品钢管的半径一致的模具压制板边，板边处的曲率半径合乎要求，而板边以内部分则由于成型参与变形，曲率半径则小于成品钢管的半径；选用曲率半径比成品钢管的半径小的模具压制板边则更不行。总之，无论如何选用圆弧模具，压制的板边都不能很好地保证板边部分与成品钢管的曲率半径接近。成型后钢管的圆度达不到满意的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种合理的预弯模具曲线，完全替代圆弧模具曲线，使模具压制出的钢板板边在参与成型机的成型变形后，板边部分的曲率半径尽量接近成品钢管的半径，使钢管的圆度满足后续加工的要求。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种预弯模具，包括上模和下模，其特征在于：所述上模、下模的成型面均为渐开线曲面，并互相适配；该渐开线曲面基圆半径分别为208.9～561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，并且从渐开线的起点向左，渐开线的曲率半径由大逐渐变到小；预弯角度为30°。
对渐开线曲线来说，选取合理的区间段，其曲线上的任何一点处的曲率半径都可找到与其曲率半径相同的圆，即此点处对应一相应的钢管管径，此点前端的曲线，在相对长度不长的范围内，其曲线接近于圆。只要确定了基圆半径，即可绘制出渐开线曲线。
在预弯钢板板边时，下模推举钢板板边直到把钢板压紧到上模上，而下模只在板边接触钢板，使钢板板边根据上模的形状变形，因此钢板板边的曲率半径比实际钢管小，这是因为考虑到钢板回弹问题，使回弹后的曲率半径与目标值一致；曲率半径向内逐渐增大，并且与非压制段平滑过渡，最后与钢板一致；在最前端部分与钢板一起参与成型机二次成型，并最终与钢管一致，未参与成型部分，在相对长度不长的范围内，其曲线接近于圆。从而实现钢板板边部分的曲率半径尽量接近或等于成品钢管的半径，能使钢管的圆度满足后续加工的要求。
附图说明
图1为本发明上模渐开线曲面汇总示意图；
图2为本发明的一种工作截面示意图；
图3为本发明实施例2的上模截面示意图；
图4为本发明实施例3的上模截面示意图；
图5本发明为实施例4的上模截面示意图；
图6为本发明实施例5的上模截面示意图；
图7为本发明实施例6的上模截面示意图；
图8为本发明实施例2和3的下模截面示意图；
图9为本发明实施例4、5、6的下模截面示意图；
图10为本发明下模主视图及左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细说明。
实施例1。参照图1、图2、图10，一种预弯模具，包括上模1和下模3，所述上模1和下模3的成型面均为渐开线曲面，并互相适配；该渐开线曲面的渐开线基圆半径分别为208.9mm～561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，并且从渐开线的起点向左渐开线的曲率半径由大逐渐变到小；预弯角度为30°；而且上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致；在所述下模3的入口及出口处，均由圆弧曲面R过渡；该预弯模具预弯钢板的最大厚度可达48mm；可适用于管径为Φ508-Φ1422mm之间的钢管。
实施例2。参照图2、图3、图8，一种预弯模具，包括上模1和下模3，所述上模1的渐开线曲面的渐开线基圆半径为208.9mm，相适配的下模3的渐开线曲面的渐开线基圆半径为265mm，渐开线起点为43°，终点为88°；预弯角度为30°；而且上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致；在所述下模3的入口及出口处，均由圆弧曲面R过渡；该预弯模具预弯钢板的最大厚度可达48mm；可适用于管径为Φ508-Φ558mm范围内的钢管。
实施例3。参照图2、图4、图8，一种预弯模具，包括上模1和下模3，所述上模1和下模3渐开线曲面的渐开线基圆半径均为265mm，渐开线起点为43°，终点为88°；预弯角度为30°；而且上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致；在所述下模3的入口及出口处，均由圆弧曲面R过渡；该预弯模具预弯钢板的最大厚度可达48mm。可适用于管径为Φ558-Φ711mm之间的钢管。
实施例4。参照图2、图5、图9，一种预弯模具，包括上模1和下模3，所述上模1的渐开线曲面的渐开线基圆半径为339mm，相适配的下模3的渐开线曲面的渐开线基圆半径为561mm，渐开线起点为43°，终点为88°；预弯角度为30°；而且上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致；在所述下模3的入口及出口处，均由圆弧曲面R过渡；该预弯模具预弯钢板的最大厚度可达48mm。可适用于管径为Φ711-Φ914mm之间的钢管。
实施例5。参照图2、图6、图9，一种预弯模具，包括上模1和下模3，所述上模1的渐开线曲面的渐开线基圆半径为435.7mm，相适配的下模3的渐开线曲面的渐开线基圆半径为561mm，渐开线起点为43°，终点为88°；预弯角度为30°；而且上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致；在所述下模3的入口及出口处，均由圆弧曲面R过渡；该预弯模具预弯钢板的最大厚度可达48mm；可适用于管径为Φ914-Φ1220mm之间的钢管。
实施例6。参照图2、图7、图9，一种预弯模具，包括上模1和下模3，所述上模1和下模3渐开线曲面的渐开线基圆半径均为561mm，渐开线起点为43°，终点为88°；预弯角度为30°；而且上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致；在所述下模3的入口及出口处，均由圆弧曲面R过渡；该预弯模具预弯钢板的最大厚度可达48mm。可适用于管径为Φ1220-Φ1422mm之间的钢管。
上述实施例中，渐开线起点43°，终点88°点分别对应于图3～图9中的C点和B点。
如图2所示，工作时，钢板2在下模3的作用下，与上模1的渐开线曲面贴实，使钢板2材料发生塑性流动而变形，形成与目标钢管曲率半径相近的曲面。钢板弯曲后在应力释放时会回弹，根据不同钢板材料的特性，在设计时确定上模1的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小多少，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致。
当钢管的管径、壁厚及材质发生变化时，下模3的位置要做相应的调整。如图2所示，在A点处为下模3的压制点，此处上、下模1、3的曲线的切线应平行。根据钢板材料特性，管径及壁厚等的对应关系，调整下模的位置。
如图10所示的本发明预弯下模示意图，模具长度为3000mm，有效段为2300mm，对于十多米的钢板，需分步逐段压制，这就存在接刀问题，为防止模具在工作过程中将钢板压伤，在下模入口及出口处，分别设计了曲面过渡圆弧面R，且入口处的R角要大于出口处的R角，更便于送料；而且模具所有曲面及平面的相互交接点，均采用R圆角过渡。
压制钢管时，管径大的要求压制的宽度要大，反之则要求小一点；考虑到钢板的回弹，压制的宽度要增大。
下模的调整直接影响到预弯的效果，一般下模调整到接触钢板的位置的曲线的切线平行于压制终点的板面，与对应的上模接触点A的曲线的切线平行。
由于压制较小管径的钢管，钢板进入的板宽大一些，反之小一点。这与我们要求的管径大的压制的宽度要大，管径小的压制的宽度要小不符。因此一副模具压制钢管的规格范围不能太大，本发明针对管径为Φ508-Φ1422mm的钢管，将其分为5个区段，设计5种渐开线曲面预弯上模，每一种渐开线曲面预弯模具涵盖一个区段的管径。
Claims (9)
1、一种预弯模具，包括上模(1)和下模(3)，其特征在于：所述上模(1)和下模(3)的成型面均为渐开线曲面，并互相适配；该渐开线曲面基圆半径分别为208.9mm～561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，并且从渐开线的起点向左渐开线的曲率半径由大逐渐变到小；预弯角度为30°。
2、根据权利要求1所述的一种预弯模具，其特征在于：所述上模(1)的渐开线曲面的渐开线基圆半径为208.9mm，相适配的下模(3)的渐开线曲面的渐开线基圆半径为265mm，渐开线起点为43°，终点为88°，预弯角度为30°。
3、根据权利要求1所述的一种预弯模具，其特征在于：所述上模(1)、下模(3)的渐开线曲面的渐开线基圆半径均为265mm，渐开线起点为43°，终点为88°，预弯角度为30°。
4、根据权利要求1所述的一种预弯模具，其特征在于：所述上模(1)的渐开线曲面的渐开线基圆半径为339mm，相适配的下模(3)的渐开线曲面的渐开线基圆半径为561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，预弯角度为30°。
5、根据权利要求1所述的一种预弯模具，其特征在于：所述上模(1)的渐开线曲面的渐开线基圆半径为435.7mm，相适配的下模(3)的渐开线曲面的渐开线基圆半径为561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，预弯角度为30°。
6、根据权利要求1所述的一种预弯模具，其特征在于：所述上模(1)和下模(3)的渐开线曲面的渐开线基圆半径均为561mm，渐开线起点为43°，终点为88°，预弯角度为30°。
7、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的任何一种预弯模具，其特征在于：所述上模(1)的A点处的曲率半径要比目标钢管曲率半径小，使回弹后的钢板曲率半径与目标钢管曲率半径一致。
8、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的任何一种预弯模具，其特征在于：在所述下模(3)的入口及出口处，分别设计了曲面过渡圆弧面R。
9、根据权利要求7所述的一种预弯模具，其特征在于：在所述下模(3)的入口及出口处，分别设计了曲面过渡圆弧面R。
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