CN102172691A - 一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺及模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺，包括如下工艺步骤：1)不锈钢管工件一端的外侧安装在压料板的凹槽内，同时不锈钢管工件的内侧安装在防皱板的凹槽压料板内，然后将压料板和防皱板组合固定后安装于弯曲模上；2)在安装有压料板和防皱板的不锈钢管工件的一端的内腔插入安装有防压扁专用芯棒；3)不锈钢管工件的另一端的外壁安装有组合式夹紧钳口，组合式夹紧钳口安装于弯曲模上；4)然后在组合式夹紧钳口上作用成型力，实施弯曲成型，直到弯曲到位后完成弯曲成型工艺。本发明解决了薄壁不锈钢管弯曲后弯曲起皱、压扁的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺及模具。
背景技术
不锈钢管弯曲成型工艺广泛应用于汽车、船舶、飞机、食品机械、化工设备等制造业中，例如轿车排气管就由不锈钢管弯曲成型。但在工程实践中，对薄壁不锈钢管进行小半径弯曲时极易造成弯曲成型的严重变形——内侧显著起皱，外侧沿弯曲中心明显压扁，其截面形状由弯曲前的圆形变成弯曲后的扁平形，并且截面积也显著收缩。这不但造成外观质量问题，而且更重要的是会影响使用质量，例如用作汽车排气管时使尾气排放的有效面积减小，阻力增大，造成排气不畅。因此，薄壁不锈钢管进行小半径弯曲成型时的弯曲起皱、压扁问题必须予以解决。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺及模具，本发明解决了薄壁不锈钢管弯曲后弯曲起皱、压扁的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺，包括如下工艺步骤：1)不锈钢管工件一端的外侧安装在压料板的凹槽内，同时不锈钢管工件的内侧安装在防皱板的凹槽压料板内，然后将压料板和防皱板组合固定后安装于弯曲模上；2)在安装有压料板和防皱板的不锈钢管工件的一端的内腔插入安装有防压扁专用芯棒；3)不锈钢管工件的另一端的外壁安装有组合式夹紧钳口，组合式夹紧钳口安装于弯曲模上；4) 然后在组合式夹紧钳口上作用成型力，实施弯曲成型，直到弯曲到位后完成弯曲成型工艺。
所述的组合式夹紧钳口包括第一夹紧钳口和第二夹紧钳口。
一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，包括弯曲模、组合式夹紧钳口、压料板、防皱板和防压扁专用芯棒；其中弯曲模位于不锈钢管工件的内侧，且紧贴不锈钢管工件的内侧；压料板安装在不锈钢管工件的一端的外侧，防皱板安装在不锈钢管工件的一端的内侧，且此端的不锈钢管工件的内腔插入安装有防压扁专用芯棒；组合式夹紧钳口安装在不锈钢管工件的另一端的外壁上。
所述的弯曲模的圆周上开设有圆环形的成型槽，使不锈钢管工件刚好位于成型槽内；弯曲模上开设有用于安装组合式夹紧钳口的缺口。
所述的弯曲模半径为50mm；所述的成型槽的槽口的宽度为取不锈钢管工件1直径的正偏差，取正偏差的目的是保证不锈钢管工件1入槽；成型槽的深度取不锈钢管工件半径的负偏差，取负偏差的目的是保证工件夹紧。
所述的组合式夹紧钳口包括第一夹紧钳口和第二夹紧钳口，且第一夹紧钳口和第二夹紧钳口中间均开设有圆环槽，且圆环槽的槽口宽度与成型槽的槽口宽度、深度相同；且第一夹紧钳口和第二夹紧钳口的长度L为不锈钢管工件直径的2.5-3倍。
所述的压料板和防皱板均制作成与弯曲模成型槽的圆周相匹配的内凹弧度板，且防皱板底部设置有与弯曲模的成型槽槽口宽度、深度相同的凸半圆环；所述的压料板和防皱板的长度为100-200mm。
所述的防压扁专用芯棒包括圆柱形的支撑部和梯形设置的头部， 其直径比不锈钢管工件小0.3-0.4mm。
本发明的有益效果为：本发明的薄壁不锈钢管弯曲后不产生变形，特别是内侧不会显著起皱，外侧也不会沿弯曲中心明显压扁，不会造成外观的质量问题，更不会影响使用质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中弯曲模2的结构示意图；
图3是图2的仰视图；
图4是图1中组合式夹紧钳口的A-A剖视图；
图5是图2组合式夹紧钳口中第二夹紧钳口4的左视图；
图6是图1中压料板和防皱板的B-B剖视图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺，使用如下模具：包括弯曲模2、组合式夹紧钳口、压料板5、防皱板6和防压扁专用芯棒7；其中弯曲模2位于不锈钢管的内侧，且紧贴不锈钢管的内侧；压料板5安装在不锈钢管工件1的一端的外侧，防皱板6安装在不锈钢管工件1的一端的内侧，且此端的不锈钢管工件1的内腔插入安装有防压扁专用芯棒7；组合式夹紧钳口安装在不锈钢管工件1的另一端的外壁上。所述的弯曲模2的圆周上开设有圆环形的成型槽21，使不锈钢管工件1刚好位于成型槽21内；弯曲模2上开设有用于安装组合式夹紧钳口的缺口22。缺口22用于支承组合式夹紧钳口，以 夹紧钳口支承到位为宜。因工件相对弯曲半径很小，可不考虑回弹因素，所述的弯曲模2半径为50mm；弯曲模厚度H以满足刚度为宜。本实施例的不锈钢管工件1的直径为32，所述的成型槽21的槽口的宽度为 
成型槽21的宽度取不锈钢管工件1直径32的正偏差，取正偏差的目的是保证不锈钢管工件1入槽；深度为 
深度取不锈钢管工件1半径16的负偏差，取负偏差的目的是保证工件夹紧。所述的组合式夹紧钳口包括第一夹紧钳口3和第二夹紧钳口4，且第一夹紧钳口3和第二夹紧钳口4中间均开设有圆环槽8，工作时，槽内夹紧不锈钢管工件1，且圆环槽8的槽口宽度与成型槽21的槽口宽度、深度相同；为了保证夹紧可靠，避免弯曲时夹持面打滑拉毛，弯曲内侧失稳起皱，第一夹紧钳口3和第二夹紧钳口4的长度L应相对较长，这也有利于提高工件的刚性，但太长的夹持长度易增加加工难度，并可能造成工件的另一端变形夹伤而破坏弯曲质量，所以第一夹紧钳口3和第二夹紧钳口4的长度L为不锈钢管工件1直径的2.5-3倍。所述的压料板5和防皱板6均制作成与弯曲模2成型槽21的圆周相匹配的内凹弧度板，且防皱板6底部设置有与弯曲模2的成型槽21槽口宽度、深度相同的凸半圆环9；所述的压料板5和防皱板6的长度为100-200mm。加工时，压料板5和防皱板6可一体加工而成，中间开孔后，居中切开即可。所述的防压扁专用芯棒7(简称A形芯棒)，以保证防扁，加工简单、拆装方便为原则。实践表明，普通的圆头芯棒加工和使用方便，但防扁效果较差；C型芯棒(活节芯棒)能保证良好的防扁效果，但制作复杂，弯曲成型后的装拆不便，一旦发生疲劳断裂，活节就得重做；而A型芯棒加工方便(比圆头 芯棒稍难)，防扁效果理想(比C型芯棒稍差)。在汽车排气管弯曲成型工艺中，经过多次试验比较，确定选用A型芯棒。所述的防压扁专用芯棒7包括圆柱形的支撑部10和梯形设置的头部11，其直径比不锈钢管工件1小0.3-0.4mm。实践表明，芯棒安装时应有一微小的提前量，这依据实际情况(包括材质、弯曲半径、管件直径、壁厚等弯曲条件)确定，然后进行准确定位，以保证成型质量的稳定性。
本发明的不锈钢管工件1弯曲成型原理为：不锈钢管工件1受力状态如图7所示，受外力Pz作用，其外侧受拉应力作用而产生弹、塑性变形伸长，由于小半径弯曲的薄壁不锈钢管相对拉伸量较大，而管件往往刚性较差，导致材料在还没有充分完成切向塑性延伸时产生径向剪切屈服，即τ＞τS′(τ指剪切应力，τS′剪切屈服应力)，造成径向(法向)塑性位错(变形)而呈现宏观“坍塌”，即产生压扁现象。内侧受压应力作用而产生弹、塑性压缩，同样因压缩量较大及管件刚性不足，材料首先产生弹性失稳，在外力N作用下沿弯曲圆周方向呈波纹状，造成管件局部区域承受剪切应力的作用，随着P力的增加，材料产生剪切屈服，即τ＞τs，(τ指剪切应力，τs指抗剪屈服应力)从而产生向管内单向波折的起皱现象。弯曲成型时，在不锈钢管工件1弯曲拉伸边内腔设置防压扁专用芯棒7是为了平衡剪应力，消除剪切屈服，避免法向塑性位错(变形)，从而解决压扁问题。在弯曲成型力Pz作用的同时，不锈钢管工件1轴向施以拉伸力Px和防皱支承，Px由组合式夹紧钳口提供，防皱支承由防皱支承板6实现。由此产生的拉应力应不小于由于弯曲成型产生的弯曲压缩区的压应力，以平衡压应力，消除弹性失稳，避免管件波折，从而解决起皱问题。
使用本实施例的模具对薄壁不锈钢管进行小半径弯曲的工艺步骤为：1)不锈钢管工件1一端的外侧安装在压料板5的凹槽内，同时不锈钢管工件1的内侧安装在防皱板3的凹槽压料板内，然后将压料板5和防皱板6组合固定后安装于弯曲模2上；2)在安装有压料板5和防皱板6的不锈钢管工件1的一端的内腔插入安装有防压扁专用芯棒7；3)不锈钢管工件1的另一端的外壁安装有组合式夹紧钳口，组合式夹紧钳口安装于弯曲模2上；4)然后在组合式夹紧钳口上作用成型力Pz、Px，实施弯曲成型，直到弯曲到位后完成弯曲成型工艺。
Claims (8)
1.一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：1)不锈钢管工件(1)一端的外侧安装在压料板(5)的凹槽内，同时不锈钢管工件(1)的内侧安装在防皱板(3)的凹槽压料板内，然后将压料板(5)和防皱板(6)组合固定后安装于弯曲模(2)上；2)在安装有压料板(5)和防皱板(6)的不锈钢管工件(1)的一端的内腔插入安装有防压扁专用芯棒(7)；3)不锈钢管工件(1)的另一端的外壁安装有组合式夹紧钳口，组合式夹紧钳口安装于弯曲模(2)上；4)然后在组合式夹紧钳口上作用成型力，实施弯曲成型，直到弯曲到位后完成弯曲成型工艺。
2.如权利要求1所述的一种薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺，其特征在于所述的组合式夹紧钳口包括第一夹紧钳口(3)和第二夹紧钳口(4)。
3.一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，其特征在于：包括弯曲模(2)、组合式夹紧钳口、压料板(5)、防皱板(6)和防压扁专用芯棒(7)；其中弯曲模(2)位于不锈钢管工件(1)的内侧，且紧贴不锈钢管工件(1)的内侧；压料板(5)安装在不锈钢管工件(1)的一端的外侧，防皱板(6)安装在不锈钢管工件(1)的一端的内侧，且此端的不锈钢管工件(1)的内腔插入安装有防压扁专用芯棒(7)；组合式夹紧钳口安装在不锈钢管工件(1)的另一端的外壁上。
4.如权利要求3所述的一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，其特征在于：所述的弯曲模(2)的圆周上开设有圆环形的成型槽(21)，使不锈钢管工件(1)刚好位于成型槽(21)内；弯曲模(2)上开设有用于安装组合式夹紧钳口的缺口(22)。
5.如权利要求4所述的一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，其特征在于：所述的弯曲模(2)半径为50mm；所述的成型槽(21)的槽口的宽度取不锈钢管工件1直径的正偏差；成型槽(21)的深度取不锈钢管工件(1)半径的负偏差。
6.如权利要求3所述的一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，其特征在于：所述的组合式夹紧钳口包括第一夹紧钳口(3)和第二夹紧钳口(4)，且第一夹紧钳口(3)和第二夹紧钳口(4)中间均开设有圆环槽(8)，且圆环槽(8)的槽口宽度与成型槽(21)的槽口宽度、深度相同；且第一夹紧钳口(3)和第二夹紧钳口(4)的长度L为不锈钢管工件(1)直径的2.5-3倍。
7.如权利要求3所述的一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，其特征在于：所述的压料板(5)和防皱板(6)均制作成与弯曲模(2)成型槽(21)的圆周相匹配的内凹弧度板，且防皱板(6)底部设置有与弯曲模(2)的成型槽(21)槽口宽度、深度相同的凸半圆环(9)；所述的压料板(5)和防皱板(6)的长度为100-200mm。
8.如权利要求3所述的一种用于实施薄壁不锈钢管小半径弯曲工艺的模具，其特征在于：所述的防压扁专用芯棒(7)包括圆柱形的支撑部(10)和梯形设置的头部(11)，其直径比不锈钢管工件(1)小0.3-0.4mm。
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