CN106270058B - S形连续弯导管成形方法及其装置 - Google Patents

S形连续弯导管成形方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种S形连续弯导管成形方法及其装置，属于弯管制造塑性加工技术领域。本发明提供的一种S形连续弯导管成形方法及其装置通过仿形设计能够实现S形连续弯导管产品的一次成形，解决了常规标准弯管模具和工艺在弯制带有连续弯的导管以及弯曲直线段小于夹头长度的弯头时出现的管件与夹紧块相互阻挡与碰撞问题，完全消除了S形连续弯导管“多段拼焊”存在的问题。本发明设计的弯管模体为整体模具，方便更换弯管模具，只需通过编写程序实现两层模具的上、下运动即可；在弯曲半径相同的情况下，可对不同弯曲角度的S形连续弯的第一轮夹、第二轮夹进行“仿形”设计，而弯管模体无需改动，大大节省了模具成本和生产周期。

Description

S形连续弯导管成形方法及其装置
技术领域
本发明涉及弯管制造塑性加工技术领域，具体涉及一种S形连续弯导管成形方法及其装置。
背景技术
金属导管由于具有重量轻、强度高等优点，广泛应用于机械、汽车等领域中结构件的制造，同时也可以作为各种流体介质传输的载体。导管的供货状态多为直管，在实际应用时，很多场合都需要预先进行弯曲加工，可根据使用要求选择不同的加工方法，其中数控弯管机可以按照要求准确、平稳地进行导管的弯曲加工，成形精度高、工艺稳定性好，适合于各种导管的精密弯曲成形。目前常见的数控弯管机是应用旋转拉伸弯管法在常温下对金属导管进行绕弯，由于现在使用的数控绕弯成形模具一般都由弯管模体和夹紧块组成，且夹紧块属于直线型夹紧块，弯管模体和夹紧块各带有一个导管外径弧形凹口用于固定管件，弯管模体和夹紧块分别固定于弯管机机身的不同位置，二者的凹口端相对，由于受到夹紧块限位的影响，在弯制管件时，旋转到一定角度时，管件会与夹紧块相互阻挡与碰撞，因此无法弯制带有连续弯的管件以及弯曲直线段小于夹头长度的弯头。
目前国内汽车行业和航天行业由于一些结构设计具有较高的紧凑性要求，导管的两个弯之间的过渡直线段很短，甚至无直线段，两个连续弯形状呈“S”形。针对该类型导管，都是采用先分段成形弯头，然后在连续弯过渡处对弯头进行对接拼焊的方法生产制造。该方法由于生产周期长、模具成本高、焊缝质量难以保证等问题大大制约和降低了弯管件的整体制造水平。因而针对“S”形连续弯导管的成形，需要寻找一种简便、有效而又能从根本上解决对接拼焊所带来的质量问题的工艺方法，这是当前薄壁数控弯曲成形技术发展的迫切需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种S形连续弯导管成形方法及其装置，以解决S形连续弯导管“多段拼焊”存在的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种S形连续弯导管成形装置，包括弯管模体1、第一夹紧块5、第二夹紧块3、第一轮夹6 和第二轮夹2；弯管模体1通过中心孔与弯管机定位轴定位，第二轮夹2和第一轮夹6分别与弯管模体1紧固定位，第二夹紧块3与弯管机定位，第一夹紧块5与弯管机定位；
所述第一夹紧块5和第一轮夹6用于S形连续弯第一道弯的成形装夹，第二夹紧块2和第二轮夹3用于S形连续弯第二道弯的成形装夹；弯管模体1采用两层模整体设计，通过上、下两层切换实现一次装夹绕弯成形两个弯曲角。
优选地，所述第一夹紧块5和第一轮夹6的圆弧半径尺寸比导管 4外径小，长度大于导管4外径；第二夹紧块3和第二轮夹2圆弧部分的尺寸根据S形连续弯第一道弯的圆弧部分外形进行仿形设计，整个圆弧部分圆心角为第一道弯的弯曲角度，内圆圆弧部分分为五等份，第一内圆圆弧3-1、2-1、第三内圆圆弧3-3、2-3、第五内圆圆弧 3-5、2-5等分区域采用线性渐变过渡尺寸，每等份内圆直径渐变范围上限为导管4外圆直径，第二内圆圆弧3-2、2-2和第四内圆圆弧3-4 和2-4等分区域采用等径尺寸过渡，内圆直径为导管4外圆直径；第二夹紧块3和第二轮夹2内圆中心线走向以S形连续弯第一道弯弯曲半径为基准，第二夹紧块3接触分型面比第一道弯弯曲半径小，第二轮夹2接触分型面比第一道弯弯曲半径大。
优选地，第二轮夹2和第一轮夹6通过紧固螺钉螺接的方式与弯管模体1紧固定位，第二夹紧块3通过燕尾槽的方式与弯管机定位，第一夹紧块5通过紧固螺钉螺接的方式与弯管机定位。
本发明还提供了一种利用上述的装置进行S形连续弯导管成形的方法，包括如下步骤：
S1、根据导管4的理论模型计算导管4的下料尺寸；
S2、利用第一夹紧块5和第一轮夹6夹持导管4，通过弯管模体 1的转动实现S形连续弯第一道弯的弯曲角度的弯曲成形，成形完成后，退开第一夹紧块5和第一轮夹6；
S3、通过弯管机沿导管4轴向向前推送至少大于一个第一夹紧块 5的轴向长度L，并将导管4轴向旋转180°；
S4、将弯管模体1调整下降，下降距离为第一夹紧块5或第一轮夹6的高度值，再将导管4轴向后退一个轴向长度L，实现所完成的第一道弯与第二轮夹2内圆表面紧密贴合；调整第二夹紧块3对第一道弯进行装夹夹紧，使得已成形的第一道弯圆弧部分与第二夹紧块3和第二轮夹2仿形设计圆弧面紧密贴合；
S5、通过弯管模体1的转动进行S形连续弯第二道弯的弯曲成形，弯曲成形过程中，在达到第二道弯弯曲角度一半值之前，在弯曲成形速度大于4mm/s，以避免弯曲成形速度慢造成的起皱和鼓包缺陷，当成形弯曲角度在超过第二道弯弯曲角度一半值后，弯曲成形速度小于 1.5mm/s，以避免由于弯曲成形速度快造成的拉裂和划伤缺陷，直至实现第二道弯弯曲角度的成形。
优选地，若导管4有多个相同弯曲半径的S形连续弯，则从第三道连续弯开始，通过弯管机沿导管4轴向向前推送至少大于一个第一夹紧块5的轴向长度L，并将导管4轴向旋转180°，再将导管4轴向后退步一个轴向长度L，第二道连续弯与第二轮夹2内圆表面紧密贴合，调整第二夹紧块3对第一道弯进行装夹夹紧，使得已成形的第一道弯圆弧部分与第二夹紧块3和第二轮夹2的仿形设计圆弧面紧密贴合；然后重复步骤S5实现多个相同弯曲半径的S形连续弯的成形。
(三)有益效果
本发明提供的一种S形连续弯导管成形方法及其装置通过仿形设计能够实现S形连续弯导管产品的一次成形，解决了常规标准弯管模具和工艺在弯制带有连续弯的导管以及弯曲直线段小于夹头长度的弯头时出现的管件与夹紧块相互阻挡与碰撞问题，完全消除了S形连续弯导管“多段拼焊”存在的问题。本发明设计的弯管模体为整体模具，方便更换弯管模具，只需通过编写程序实现两层模具的上、下运动即可；在弯曲半径相同的情况下，可对不同弯曲角度的S形连续弯的第一轮夹、第二轮夹进行“仿形”设计，而弯管模体无需改动，大大节省了模具成本和生产周期。所成形的弯管产品具有表面质量好、成本低、成形精度高和整体成形无横截面焊缝等特点。
附图说明
图1为本发明实施例的S形连续弯弯管装置总体结构示意图；
图2为本发明实施例的装置中弯管模体结构示意图；
图3为本发明实施例的装置中第一夹紧块结构示意图；
图4为本发明实施例的装置中第二夹紧块结构示意图；
图5为本发明实施例的装置中第一轮夹结构示意图；
图6为本发明实施例的装置中第二轮夹结构示意图；
图7为典型“S”形连续弯导管示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种S形连续弯导管成形装置，包括弯管模体1、第一夹紧块5、第二夹紧块3、第一轮夹6和第二轮夹2；弯管模体1通过中心孔与弯管机定位轴定位，第二轮夹2和第一轮夹6分别与弯管模体1紧固定位，第二夹紧块3与弯管机定位，第一夹紧块5 与弯管机定位；
如图2至图7所示，第一夹紧块5和第一轮夹6用以形连续弯第一道弯的成形装夹，第二夹紧块2和第二轮夹3用以S形连续弯第二道弯的成形装夹。弯管模体1采用两层模整体设计，通过上、下两层切换实现一次装夹绕弯成形两个弯曲角；第一夹紧块5和第一轮夹6的圆弧半径尺寸比导管4外径小0.1～0.2mm，长度为导管4外径的1.5～2.5倍；第二夹紧块3和第二轮夹2圆弧部分的尺寸根据“S”形连续弯第一道弯的圆弧部分外形进行仿形设计，整个圆弧部分圆心角为第一道弯的弯曲角度，将内圆圆弧部分分为五等份，第一内圆圆弧3-1和2-1、第三内圆圆弧3-3和2-3、第五内圆圆弧3-5和2-5等分区域采用线性渐变过渡尺寸，每等份内圆直径渐变范围为导管4外圆直径-0.5mm～导管4外圆直径，第二内圆圆弧3-2和2-2和第四内圆圆弧3-4和2-4等内圆圆弧区域采用等径尺寸过渡，内圆直径为导管4外圆直径。第二夹紧块3 和第二轮夹2内圆中心线走向以S形连续弯第一道弯弯曲半径为基准，第二夹紧块3接触分型面比第一道弯弯曲半径小0.3～0.6mm，第二轮夹 2接触分型面比第一道弯弯曲半径大0.3～0.6mm；第一轮夹6、第二轮夹2与弯管模体1采取可拆卸螺钉紧固连接方式。若有弯曲半径相同、仅弯曲角度不同的S形连续弯导管4，则只需对第一轮夹6、第二轮夹2 进行重新仿形设计，而弯管模体1可以无需改动。
如图1至图7所示，本发明实施例提供的S形连续弯导管数控绕弯成形方法，包括如下步骤：
1)、根据导管4的理论模型计算导管4的下料尺寸。
2)、利用第一夹紧块5和第一轮夹6夹持导管4，通过弯管模体1 的转动实现S形连续弯第一道弯的弯曲角度的弯曲成形，成形完成后，退开第一夹紧块5和第一轮夹6。
3)、通过数控弯管机沿导管4轴向向前(导管轴向方向上，朝纸面外为前，朝纸面内为后)推送至少大于一个第一夹紧块5的轴向长度L，并将导管4轴向旋转180°。这样可以避免成形完第一道弯的导管4旋转180°时与弯管模体1和第一夹紧块5干涉碰撞。
4)、将弯管模体1调整下降，下降距离为第一夹紧块5或第一轮夹 6的高度值，再将导管4轴向后退步骤3中的一个轴向长度L，实现步骤 3中完成的第一道弯与第二轮夹2内圆表面紧密贴合。调整第二夹紧块 3对第一道弯进行装夹夹紧，使得已成形的第一道弯圆弧部分正好与第二夹紧块3和第二轮夹2“仿形”设计圆弧面紧密贴合。
5)、通过弯管模体1的转动进行S形连续弯第二道弯的弯曲成形，弯曲成形过程中，在达到第二道弯弯曲角度一半值之前，在弯曲成形速度要大于4mm/s，避免弯曲成形速度慢造成的起皱和鼓包缺陷，当成形弯曲角度在超过第二道弯弯曲角度一半值后，弯曲成形速度要小于1.5mm/s，可以避免由于弯曲成形速度快造成的拉裂和划伤缺陷。直至实现第二道弯弯曲角度的成形。
若导管4有多个相同弯曲半径的S形连续弯，则从第三道连续弯开始，通过数控弯管机沿导管4轴向向前推送至少大于一个第一夹紧块5 的轴向长度L，并将导管4轴向旋转180°。再将导管4轴向后退步一个轴向长度L，第二道连续弯与第二轮夹2内圆表面紧密贴合。调整第二夹紧块3对第一道弯进行装夹夹紧，使得已成形的第一道弯圆弧部分正好与第二夹紧块3和第二轮夹2的仿形设计圆弧面紧密贴合。
重复步骤5)可以实现多个相同弯曲半径的“S”形连续弯的成形。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种S形连续弯导管成形装置，其特征在于，包括弯管模体(1)、第一夹紧块(5)、第二夹紧块(3)、第一轮夹(6)和第二轮夹(2)；弯管模体(1)通过中心孔与弯管机定位轴定位，第二轮夹(2)和第一轮夹(6)分别与弯管模体(1)紧固定位，第二夹紧块(3)与弯管机定位，第一夹紧块(5)与弯管机定位；
所述第一夹紧块(5)和第一轮夹(6)用于S形连续弯第一道弯的成形装夹，第二夹紧块(3 )和第二轮夹(2 )用于S形连续弯第二道弯的成形装夹；弯管模体(1)采用两层模整体设计，通过上、下两层切换实现一次装夹绕弯成形两个弯曲角；
所述第一夹紧块(5)和第一轮夹(6)的圆弧半径尺寸比导管(4)外径小，长度大于导管(4)外径；第二夹紧块(3)和第二轮夹(2)圆弧部分的尺寸根据S形连续弯第一道弯的圆弧部分外形进行仿形设计，整个圆弧部分圆心角为第一道弯的弯曲角度，内圆圆弧部分分为五等份，第一内圆圆弧(3-1、2-1)、第三内圆圆弧(3-3、2-3)、第五内圆圆弧(3-5、2-5)等分区域采用线性渐变过渡尺寸，每等份内圆直径渐变范围上限为导管(4)外圆直径，第二内圆圆弧(3-2、2-2)和第四内圆圆弧(3-4、2-4)等分区域采用等径尺寸过渡，内圆直径为导管(4)外圆直径；第二夹紧块(3)和第二轮夹(2)内圆中心线走向以S形连续弯第一道弯弯曲半径为基准，第二夹紧块(3)接触分型面比第一道弯弯曲半径小，第二轮夹(2)接触分型面比第一道弯弯曲半径大。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第二轮夹(2)和第一轮夹(6)通过紧固螺钉螺接的方式与弯管模体(1)紧固定位，第二夹紧块(3)通过燕尾槽的方式与弯管机定位，第一夹紧块(5)通过紧固螺钉螺接的方式与弯管机定位。
3.一种利用权利要求1或2所述的装置进行S形连续弯导管成形的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据导管(4)的理论模型计算导管( 4) 的下料尺寸；
S2、利用第一夹紧块(5)和第一轮夹(6)夹持导管(4)，通过弯管模体(1)的转动实现S形连续弯第一道弯的弯曲角度的弯曲成形，成形完成后，退开第一夹紧块( 5) 和第一轮夹(6) ；
S3、通过弯管机沿导管(4)轴向向前推送至少大于一个第一夹紧块(5)的轴向长度L，并将导管(4)轴向旋转180°；
S4、将弯管模体(1)调整下降，下降距离为第一夹紧块(5)或第一轮夹(6)的高度值，再将导管(4)轴向后退一个轴向长度L，实现所完成的第一道弯与第二轮夹(2)内圆表面紧密贴合；调整第二夹紧块(3)对第一道弯进行装夹夹紧，使得已成形的第一道弯圆弧部分与第二夹紧块(3)和第二轮夹(2)仿形设计圆弧面紧密贴合；
S5、通过弯管模体(1)的转动进行S形连续弯第二道弯的弯曲成形，弯曲成形过程中，在达到第二道弯弯曲角度一半值之前，在弯曲成形速度大于4mm/s，以避免弯曲成形速度慢造成的起皱和鼓包缺陷，当成形弯曲角度在超过第二道弯弯曲角度一半值后，弯曲成形速度小于1.5mm/s，以避免由于弯曲成形速度快造成的拉裂和划伤缺陷，直至实现第二道弯弯曲角度的成形。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，若导管(4)有多个相同弯曲半径的S形连续弯，则从第三道连续弯开始，通过弯管机沿导管(4)轴向向前推送至少大于一个第一夹紧块(5)的轴向长度L，并将导管(4)轴向旋转180°，再将导管(4)轴向后退步一个轴向长度L，第二道连续弯与第二轮夹(2)内圆表面紧密贴合，调整第二夹紧块(3)对第一道弯进行装夹夹紧，使得已成形的第一道弯圆弧部分与第二夹紧块(3)和第二轮夹(2)的仿形设计圆弧面紧密贴合；然后重复步骤S5实现多个相同弯曲半径的S形连续弯的成形。
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