CN113732155A - 一种大口径超薄壁弯管加工方法 - Google Patents

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刘广友
郭训忠
丁仕雷
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
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    • B21D26/047—Mould construction

Abstract

本发明公开了一种大口径超薄壁弯管加工方法，包括如下步骤：根据成品工件的尺寸建立有限元分析模型，设置有限元分析模型的成形变量，模拟内高压成型，分析成型模型各部位力学性能；根据力学性能分析结果调整成形变量的数值，确定最优的成型变量，并根据最优成型变量计算加工原件尺寸，根据计算得出的原件尺寸选取管材，并通过内高压成型机加工成型。该大口径超薄壁弯管加工方法，通过有限元分析及实际生产过程中的加工情况，确定加工至成品的成形变量，并通过内高压成型机配合弯管设备，快速实现管材的弯曲及胀型，具有工序少、材料利用率高、生产效率高，且加工完成后的管材弯曲部位的内圈无褶皱，管材弯曲部位的外圈无破裂，成品率高。

Description

一种大口径超薄壁弯管加工方法
技术领域
本发明属于薄壁管件加工技术领域，具体涉及一种大口径超薄壁弯管加工方法。
背景技术
随着内高压技术的发展，管材弯曲技术有了突破性的进展，因为空心零部件可以采用液压成形技术，通过一步加工即可成形，提高了零件的加工效率，改善了零件的成形质量，降低了零件加工的成本，为管材的弯曲技术的发展提供了新的思路。
对于管材的壁厚较薄(D/t≥20)，特别是直径与壁厚之比大于100的超薄壁管，弯曲时会造成管坯的较大变形量，进而在弯曲部位的内圈会出现褶皱的缺陷，尤其是弯曲部位的外圈，由于口径较大，较小的弯曲角度便会使外圈位置拉伸较多，随着弯曲角度的增大，出现破裂的现象更为严重，导致产品废品率较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大口径超薄壁弯管加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大口径超薄壁弯管加工方法，包括如下步骤：
S1、根据成品工件的尺寸建立有限元分析模型，有限元分析模型的尺寸小于成品工件的尺寸；
S2、设置有限元分析模型的成形变量，模拟内高压成型，分析成型模型各部位力学性能；
S3、根据力学性能分析结果调整成形变量的数值，确定最优的成型变量，并根据最优成型变量计算加工原件尺寸；
S4、根据计算得出的原件尺寸选取管材，并将管材安装在内高压成型机上，管材两端封堵，并向管材内部逐渐增加液体，使内部液压达到预成型压力；
S5、使用模具逐渐将管材折弯，且模具合模后，管材置于模具的型腔内，同时向管材内部增加压力，使得管材外壁与模具型腔完全贴合，并保持压力减少形变回弹。
优选的，S5中模具包括上模具和下模具，下模具固定，上模具通过液压杆驱动升降，折弯过程中管材置于下模具上，上模具逐渐下降挤压管材，使得管材逐渐变形并贴附上模具及下模具的型腔，且折弯过程中增加管材内部压力。
优选的，管材内部冲液增压包括三个过程，分别为折弯前预增压、折弯过程增压以及合模后增压。
优选的，折弯前预增压压力为4mpa；合模后增压压力为70mpa。
优选的，所述折弯过程增压包括：上模具离下模具15毫米这一段过程，充液压力为：从5mpa到10mpa渐变加压，且持续稳定加压；从15毫米距离到合模这一过程，充液压力为：10mpa到15mpa渐变加压过程，且持续稳定加压。
优选的，所述最优成型变量为15-20毫米。
优选的，增压的实际压力和设定压力误差范围为±0.1mpa。
优选的，S4中内高压成型机的注液端插入管材内部并与管材密封连接。
优选的，加工成型后管材两端采用切割机切平。
本发明的技术效果和优点：该大口径超薄壁弯管加工方法，通过有限元分析及实际生产过程中的加工情况，确定加工至成品的成形变量，并通过内高压成型机配合弯管设备，快速实现管材的弯曲及胀型，具有工序少、材料利用率高、生产效率高，且加工完成后的管材弯曲部位的内圈无褶皱，管材弯曲部位的外圈无破裂，成品率高。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种大口径超薄壁弯管加工方法，包括如下步骤：
S1、根据成品工件的尺寸建立有限元分析模型，成品工件为外径190mm、厚度为0.35-0.7mm的的管材，厚度随管径增大而增大，增加弯曲半径在 0.5D-0.75D，有限元分析模型的尺寸小于成品工件的尺寸，初步设定尺寸范围为170-190mm；
S2、设置有限元分析模型的成形变量，成型变量即为有限元分析模型的初步设定尺寸与成品尺寸的差值以及管材弯曲角度，模拟内高压成型，分析成型模型各部位力学性能；
S3、根据力学性能分析结果判断是否合格，当其中任何一部分的力学性能不达标，则调整成形变量的数值，确定最优的成型变量，所述最优成型变量为15-20毫米，具体数值根据具体产品确定，并根据最优成型变量计算加工原件尺寸；
若最优成型变量中初步设定尺寸与成品尺寸的差值为S，则加工原件尺寸，即加工原件外径R＝190-S；
S4、根据计算得出的原件尺寸R选取管材，并将管材安装在内高压成型机上，内高压成型机的注液端插入管材内部并与管材密封连接，管材两端封堵后，并向管材内部逐渐增加液体，使内部液压达到预成型压力；
S5、使用模具逐渐将管材折弯，且模具合模后，管材置于模具的型腔内，同时向管材内部增加压力，使得管材外壁与模具型腔完全贴合，并保持压力减少形变回弹，加工成型后管材两端采用切割机切平，加工后管材非弯曲部分厚度变化小于10％，最大半径处减薄范围25％-35％，最小半径处增厚20％-30％。
具体的，S5中模具包括上模具和下模具，下模具固定，上模具通过液压杆驱动升降，折弯过程中管材置于下模具上，上模具逐渐下降挤压管材，使得管材逐渐变形并贴附上模具及下模具的型腔，且折弯过程中增加管材内部压力。
具体的，管材内部冲液增压包括三个过程，分别为折弯前预增压、折弯过程增压以及合模后增压：折弯前预增压压力为4mpa；所述折弯过程增压包括：上模具离下模具15毫米这一段过程，充液压力为：从5mpa到10mpa渐变加压，且持续稳定加压；从15毫米距离到合模这一过程，充液压力为：10mpa 到15mpa渐变加压过程，且持续稳定加压；合模后增压压力为70mpa；其中增压的实际压力和设定压力误差范围为±0.1mpa。
该大口径超薄壁弯管加工方法，可以实现超薄壁大口径管件的整体成形，最大实现直径174mm、厚度0.7mm的管材内高压成型至外径190mm且弯曲90°，成品工件表面光滑无划痕，管材弯曲部位的内圈无褶皱，管材弯曲部位的外圈无破裂，具有工序少、材料利用率高、生产效率高等优点。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据成品工件的尺寸建立有限元分析模型，有限元分析模型的尺寸小于成品工件的尺寸；
S2、设置有限元分析模型的成形变量，模拟内高压成型，分析成型模型各部位力学性能；
S3、根据力学性能分析结果调整成形变量的数值，确定最优的成型变量，并根据最优成型变量计算加工原件尺寸；
S4、根据计算得出的原件尺寸选取管材，并将管材安装在内高压成型机上，管材两端封堵，并向管材内部逐渐增加液体，使内部液压达到预成型压力；
S5、使用模具逐渐将管材折弯，且模具合模后，管材置于模具的型腔内，同时向管材内部增加压力，使得管材外壁与模具型腔完全贴合，并保持压力减少形变回弹。
2.根据权利要求1所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：S5中模具包括上模具和下模具，下模具固定，上模具通过液压杆驱动升降，折弯过程中管材置于下模具上，上模具逐渐下降挤压管材，使得管材逐渐变形并贴附上模具及下模具的型腔，且折弯过程中增加管材内部压力。
3.根据权利要求1所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：管材内部冲液增压包括三个过程，分别为折弯前预增压、折弯过程增压以及合模后增压。
4.根据权利要求3所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：折弯前预增压压力为4mpa；合模后增压压力为70mpa。
5.根据权利要求4所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：所述折弯过程增压包括：上模具离下模具15毫米这一段过程，充液压力为：从5mpa到10mpa渐变加压，且持续稳定加压；从15毫米距离到合模这一过程，充液压力为：10mpa到15mpa渐变加压过程，且持续稳定加压。
6.根据权利要求1所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：所述最优成型变量为15-20毫米。
7.根据权利要求2所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：增压的实际压力和设定压力误差范围为±0.1mpa。
8.根据权利要求1所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：S4中内高压成型机的注液端插入管材内部并与管材密封连接。
9.根据权利要求8所述的一种大口径超薄壁弯管加工方法，其特征在于：加工成型后管材两端采用切割机切平。
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