CN103752666B - 柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法 - Google Patents
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Abstract
柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，它涉及一种管材压弯成形方法，以解决现有带芯棒管材弯曲成形过程中弯曲程度过大而发生相互干涉的问题。方法：一、用一端带有约束环的绳索将数个滚珠穿在一起；二、将组合好的柔性链球式芯棒插入待弯曲管材内部；三、用第一橡皮塞放入待弯曲管材的一端并用第一紧固件固定住，将第二橡皮塞放入待弯曲管材的另一端并将绳索从第二橡皮塞的通孔中穿出，用第二紧固件将第二橡皮塞固定住；四、将步骤三中的待弯曲管材放在凹模上，用压力机带动凸模向下运动，直至将待弯曲管材压弯成形；五、压弯成形后，松开第一紧固件、第二紧固件、第一橡皮塞和第二橡皮塞，得到弯曲成形后的管材。本发明用于管材压弯成形。
Description
技术领域
本发明涉及一种管材压弯成形方法，具体涉及一种柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法。
背景技术
为了顺应节能减排的时代发展要求，轻量化逐渐成为现代结构设计过程中首要考虑的关键因素之一。除了采用轻质材料外，减轻重量的另一个理想途径就是“以空代实”或使用变截面等强度结构，即对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构既可达到减轻重量、节约材料的目的，又能充分利用材料强度和刚度等实效。
以管材为初始坯料，通过塑性加工方法制造空心构件的工艺称为管材塑性加工。其不仅实现了轻量化、强韧化和满足高效低耗、精确制造等方面的要求，并能获得形状复杂的制品。无论是平面弯曲件，还是空间弯曲件，在航空航天、汽车和船舶制造业、压力容器、气体及液体管道传输工程等中得到了广泛应用。
压弯是最早用于管材弯曲塑性加工方法之一，既可弯曲带直段的管件，也可弯制弯头。压弯成形是在普通冲床或液压机上由弯曲模完成的，通常采用一次压制即可完成，生产效率较高。与其它弯曲成形方法一样，管件压弯成形中除了易产生外壁的减薄开裂，内壁的增厚和起皱等缺陷外，同时还存在着弯曲部位的截面形状畸变及卸载后的回弹等难题。该方法主要适于直径较小、壁厚较大的金属弯管成形。而当直径较大且壁厚较小时，弯曲部位产生截面形状畸变倾向则更加显著，因此，弯曲成形时往往需在管件内部加入芯棒或填充物。必须采用圆头、勺形甚至多球等芯棒和抽芯机构，并且抽芯和弯管过程需要同步进行，这无形中增加了工艺的复杂性和设计的精度及成本，极大地影响了生产效率，同时芯棒和管材内壁的摩擦形式为滑动摩擦，对壁厚的减薄及均匀性分布均有着重要影响。
发明内容
本发明为解决现有带芯棒管材弯曲成形过程中弯曲程度过大而发生相互干涉，且芯棒与管材内壁之间摩擦力过大造成壁厚过度减薄的问题，而提出了一种柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法。
所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一、用一端带有约束环的绳索将数个滚珠穿在一起组成柔性链球式芯棒；
步骤二、将组合好的柔性链球式芯棒插入待弯曲管材内部；
步骤三、将第一橡皮塞放入待弯曲管材的一端，用第一紧固件将第一橡皮塞固定住，将第二橡皮塞放入待弯曲管材的另一端，并将绳索从第二橡皮塞的通孔中穿出，将芯棒完全固定后，用第二紧固件将第二橡皮塞固定住；
步骤四、将插入柔性链球式芯棒的待弯曲管材放在凹模上，用压力机带动凸模向下运动，直至将待弯曲管材压弯成形；
步骤五、压弯成形后取出弯曲成形后的管材，松开第一紧固件和第二紧固件，拔掉管材两端的第一橡皮塞和第二橡皮塞，通过绳索抽出柔性链球式芯棒，即得到弯曲成形后的管材。
本发明与现有方法相比具有以下有益效果：
一、本发明的柔性链球式芯棒由多个滚珠柔性连接而成，与圆头、勺形、碗状、半球和算盘珠式芯棒相比有明显差异，滚珠之间以及滚珠与整个管壁之间的接触方式均为点接触，弯曲过程中滚珠和管壁之间是滚动摩擦，在弯曲成形过程中不存在滚珠之间由于弯曲程度过大而发生相互干涉等问题。
二、利用本发明方法减小了弯曲成形中芯棒与管壁之间的摩擦对壁厚减薄的影响，使管材弯曲成形时的变形更加均匀，其中壁厚减薄率小于10%。
三、柔性链球式芯棒采用易于加工的滚珠，并可重复使用。通过更换不同直径的滚珠来实现对相应内径管材的弯曲成形。柔性链球式芯棒易放易取，弯曲成形结束后可通过绳索轻易地将芯棒整体取出。
四、柔性链球式芯棒长度可控，无需复杂的抽芯机构，操作简便易于实施。
五、柔性链球式芯棒显著地减小了弯曲过程中管材截面畸变程度，降低了产生内侧起皱和外侧破裂等缺陷的可能性，其中，管材截面的椭圆率小于5%。
六、利用柔性链球式芯棒弯曲成形时弯曲角可达到小于90°，弯曲程度较大。
七、柔性链球式芯棒不仅适合圆形截面的管材，也适合矩形等异形截面管材的弯曲成形。该方法工艺简单，生产效率高，成本低，适合于实际生产应用。
附图说明
图1是柔性链球式芯棒管材压弯成形前的示意图（其中第一橡皮塞9采用无通孔橡皮塞、第二橡皮塞3采用有通孔橡皮塞、第一紧固件4采用卡箍式和第二紧固件10采用卡箍式；
图2是柔性链球式芯棒管材压弯成形后的示意图；
图3是第一橡皮塞9采用轴心具有螺纹孔的橡皮套、第二橡皮塞3采用轴心具有螺纹孔的橡皮套、第一紧固件4采用轴心不带通孔的锥形紧固钉和第二紧固件10采用轴心具有通孔的锥形紧固钉时，柔性链球式芯棒与弯曲管材5紧固示意图；
图4是成形管材截面为圆形的示意图；
图5是成形管材截面为正方形的示意图；
图6是卡箍的结构主视图；
图7是图6的左视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图7说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的：
步骤一、用一端带有约束环8的绳索2将数个滚珠6穿在一起组成柔性链球式芯棒；
步骤二、将组合好的柔性链球式芯棒插入待弯曲管材5内部；
步骤三、将第一橡皮塞9放入待弯曲管材5的一端（此端为绳索2的约束环8端），用第一紧固件4将第一橡皮塞9固定住，将第二橡皮塞3放入待弯曲管材5的另一端，并将绳索2从第二橡皮塞3的通孔3-1中穿出，将芯棒完全固定后，用第二紧固件10将第二橡皮塞3固定住；
步骤四、将插入柔性链球式芯棒的待弯曲管材5放在凹模7上，用压力机带动凸模1向下运动，直至将待弯曲管材5压弯成形；
步骤五、压弯成形后取出弯曲成形后的管材，松开第一紧固件4和第二紧固件10，拔掉管材两端的第一橡皮塞9和第二橡皮塞3，通过绳索2抽出柔性链球式芯棒，即得到弯曲成形后的管材。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是步骤一中滚珠6上设有中心通孔。中心通孔用于穿绳索2。
具体实施方式三：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式是步骤一中约束环8的直径大于中心通孔的直径。这样设计使得约束环8起到约束作用。其它步骤与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式是步骤二中待弯曲管材5的横截面为圆形或矩形。其它步骤与具体实施方式四相同。
具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式是步骤二中待弯曲管材5为圆形时，滚珠6的直径与待弯曲管材5内径相等。其它步骤与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式是步骤二中待弯曲管材5为矩形时，滚珠6的直径与待弯曲管材5内接圆直径相等。其它步骤与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式是步骤三中第一橡皮塞9为无通孔橡皮塞（见图1）或轴心具有螺纹孔的橡皮套（见图3）。其它步骤与具体实施方式一、二、三或五相同。
具体实施方式八：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式是步骤三中第二橡皮塞3为有通孔橡皮塞（见图1）或轴心具有螺纹孔的橡皮套（见图3）。其它步骤与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式是步骤三中第一紧固件4为卡箍式（见图1）或轴心不带通孔的锥形紧固钉（见图3）。其它步骤与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式是步骤三中第二紧固件10为卡箍式（见图1）或轴心具有通孔的锥形紧固钉（见图3）。其它步骤与具体实施方式九相同。
Claims (10)
1.一种柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一、用一端带有约束环（8）的绳索（2）将数个滚珠（6）穿在一起组成柔性链球式芯棒；
步骤二、将组合好的柔性链球式芯棒插入待弯曲管材（5）内部；
步骤三、将第一橡皮塞（9）放入待弯曲管材（5）的一端，用第一紧固件（4）将第一橡皮塞（9）固定住，将第二橡皮塞（3）放入待弯曲管材（5）的另一端，并将绳索（2）从第二橡皮塞（3）的通孔（3-1）中穿出，将芯棒完全固定后，用第二紧固件（10）将第二橡皮塞（3）固定住；
步骤四、将插入柔性链球式芯棒的待弯曲管材（5）放在凹模（7）上，用压力机带动凸模（1）向下运动，直至将待弯曲管材（5）压弯成形；
步骤五、压弯成形后取出弯曲成形后的管材，松开第一紧固件（4）和第二紧固件（10），拔掉管材两端的第一橡皮塞（9）和第二橡皮塞（3），通过绳索（2）抽出柔性链球式芯棒，即得到弯曲成形后的管材。
2.根据权利要求1所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤一中滚珠（6）上设有中心通孔。
3.根据权利要求2所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤一中约束环（8）的直径大于中心通孔的直径。
4.根据权利要求1、2或3所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤二中待弯曲管材（5）的横截面为圆形或矩形。
5.根据权利要求4所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤二中待弯曲管材（5）为圆形时，滚珠（6）的直径与待弯曲管材（5）内径相等。
6.根据权利要求4所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤二中待弯曲管材（5）为矩形时，滚珠（6）的直径与待弯曲管材（5）内接圆直径相等。
7.根据权利要求1、2、3或5所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤三中第一橡皮塞（9）为无通孔橡皮塞或轴心具有螺纹孔的橡皮套。
8.根据权利要求7所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤三中第二橡皮塞（3）为有通孔橡皮塞或轴心具有螺纹孔的橡皮套。
9.根据权利要求8所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤三中第一紧固件（4）为卡箍式或轴心不带通孔的锥形紧固钉。
10.根据权利要求9所述柔性链球式芯棒的管材压弯成形方法，其特征在于：所述步骤三中第二紧固件（10）为卡箍式或轴心具有通孔的锥形紧固钉。
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