CN217858183U - 一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，包括：管材弯曲成形模具，所述管材弯曲成形模具用于对管材的进行弯曲成形；加热装置，所述加热装置用于在管材弯曲成形过程中，对所述管材弯曲成形模具进行加热；超声振动发生装置，所述超声振动发生装置设置于所述管材弯曲成形模具的一端，用于在管材弯曲成形过程中为所述管材弯曲成形模具提供振动力。本实用新型提供的管材的弯曲成形系统可以提高管材弯曲成形的效率以及目标弯曲管材的质量。

Description

一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统

技术领域

本实用新型涉及金属材料加工器具领域，特别是指一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统。

背景技术

管材制造的弯曲零件在航空器和航天器的液压、燃油、环控等系统中被广泛应用。薄壁、大口径、小弯曲半径弯管构件具有减重、空间高效性等优点，在先进飞机的管路系统中具有重要的地位。然而常用的管材材料包括不锈钢、铝合金、钛合金等延伸率低、硬化效应弱，属于难变形材料，同时薄壁、大口径管材径厚比(D/t)较大，属于难成形结构，且绕弯成形过程受到多模具的复杂约束，弯曲成形难度高，上述难变形材料/结构管材在成形过程中极易引起不均匀变形导致弯曲外侧减薄拉裂、内侧失稳起皱等多种成形失稳缺陷，严重制约了管件绕弯的成形极限。因此，如何提升难变形材料/结构管件弯曲成形极限，即降低弯曲半径，成为提升难变形材料/结构管路构件材弯曲制造能力的关键问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，以克服现有技术中管材难以弯曲成形以及目标弯曲管材精度低等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，包括：

管材弯曲成形模具，所述管材弯曲成形模具用于对管材的进行弯曲成形；

加热装置，所述加热装置用于在管材弯曲成形过程中，对所述管材弯曲成形模具进行加热；

超声振动发生装置，所述超声振动发生装置设置于所述管材弯曲成形模具的一端，用于在管材弯曲成形过程中为所述管材弯曲成形模具提供振动力。

可选的，所述管材弯曲成形模具包括：压力模、防皱模、芯模、夹持模、弯曲模和辅助模；

所述压力模和所述夹持模装配于数控机床的一侧；

所述防皱模和所述弯曲模装配于数控机床的另一侧；

所述芯模装配于所述夹持模、所述压力模、所述防皱模以及所述弯曲模形成的间隙处。

可选的，所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，还包括：

设置于所述压力模与所述机床之间的第一隔温板；

设置于所述防皱模与所述机床之间的第二隔温板。

可选的，所述超声振动发生装置安装于所述芯模的芯棒一端。

可选的，所述压力模、所述防皱模、所述夹持模、所述弯曲模以及所述辅助模上均开始有容纳待弯曲管材的凹槽。

可选的，所述压力模、所述防皱模、所述芯模、所述夹持模、所述弯曲模以及辅助模上均开设有多个加热孔。

可选的，所述加热装置为感应加热装置，所述加热装置包括：热电偶与加热棒；

所述加热棒置于所述加热孔中对所述管材弯曲成形模具进行加热；

所述热电偶用于监测所述管材弯曲成形模具加热后的温度。

可选的，所述芯模包括：芯棒以及与所述芯棒的一端固定连接的至少两个芯球；

所述芯棒与待弯曲管材同轴装配，并置于所述待弯曲管材的管道内部。

可选的，所述防皱模的一端开设有弧形凹槽，在装配所述防皱模时，所述弧形凹槽与所述弯曲模的一侧贴合。

本实用新型的上述方案至少包括以下有益效果：

本实用新型的上述方案提供的管材弯曲成形模具，所述管材弯曲成形模具用于对管材的进行弯曲成形；加热装置，所述加热装置用于在管材弯曲成形过程中，对所述管材弯曲成形模具进行加热；超声振动发生装置，所述超声振动发生装置设置于所述管材弯曲成形模具的一端，用于在管材弯曲成形过程中为所述管材弯曲成形模具提供振动力，可以提高管材弯曲成形的效率以及目标弯曲管材的精度。

附图说明

图1是本实用新型一可选实施例提供的各模具装配示意图；

图2是本实用新型一可选实施例提供压力模的立体示意图；

图3是本实用新型一可选实施例提供防皱模的立体示意图；

图4是本实用新型一可选实施例提供连接有超声振动发生器的芯模主视图；

图5是本实用新型一可选实施例提供芯模的立体示意图；

图6是本实用新型一可选实施例提供夹持模的立体示意图

图7是图6的主视图；

图8是图6的左视图；

图9是本实用新型一可选实施例提供弯曲模的立体示意图；

图10是图9的左视图；

图11是图9的主视图；

图12是本实用新型一可选实施例提供辅助模的立体示意图；

图13是图12的左视图。

附图标号说明：1、压力模；2、防皱模；3、芯模；4、夹持模；5、弯曲模； 6、辅助模；7、压力模隔温板；8、防皱模隔温板；9、加热孔；10、超声振动发生装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型的实施例提出一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，包括：

管材弯曲成形模具，所述管材弯曲成形模具用于对管材的进行弯曲成形；

加热装置，所述加热装置用于在管材弯曲成形过程中，对所述管材弯曲成形模具进行加热；

超声振动发生装置10，所述超声振动发生装置10设置于所述管材弯曲成形模具的一端，用于在管材弯曲成形过程中为所述管材弯曲成形模具提供振动力。

该实施例中，所述弯曲成形模具装配于数控机床上，所述加热装置在弯曲成形的过程中对模具进行加热，由于所述弯曲成形模具与待弯曲管材贴合，利用所述弯曲成形模具散热实现对待弯曲管材的加热，避免待弯曲管材直接与所述预置的加热装置直接接触，导致的受热不均而影响后续弯曲成形；同时在弯曲成形之前对待弯曲管材进行预加热处理后，可以提高待弯曲管材的延伸率，降低其强度，便于后续进行弯曲成形，进而提高弯曲成形的效率；在弯曲成形的过程中，持续加热至弯曲切点区域内的温度至预设弯曲温度，并控制在所述预设弯曲温度正负5℃范围内，以保证在绕弯成形的过程中，所述弯曲切点区域内温度稳定，便于管材弯曲成形；

在弯曲成形的同时开启所述超声振动发生装置10，所述超声振动发生装置固定于所述弯曲成形模具的一端，按照预设参数对所述弯曲成形模具施加超声振动至弯曲成形结束后关闭；在绕弯成形的过程中对模具施加超声振动，可以改善所述待弯曲管材的成形性能，同时降低所述弯曲成形模具与所述待弯曲管材之间的摩擦系数，进而提高获得的目标弯曲管材的表面质量以及所述弯曲成形模具的使用寿命；这里，所述超声振动发生装置可以是超声振动发生器。

如图1所示，进一步的，所述管材弯曲成形模具包括：压力模1、防皱模 2、芯模3、夹持模4、弯曲模5和辅助模6；

其中，所述压力模1和所述夹持模4装配于数控机床的一侧；所述防皱模 2和所述弯曲模5装配于数控机床的另一侧；所述芯模3装配于所述夹持模4、所述压力模1、所述防皱模2以及所述弯曲模5形成的间隙处。

该实施例中，所述弯曲模5与所述夹持模4相互配合，所述压力模1与所述防皱模2相互配合；所述芯模3置于所述待弯曲管材内部，对所述待弯曲管材起到支撑作用所述辅助模6与所述弯曲模5的形状匹配，在进行模具装配时，所述辅助模6与所述夹持模4对称装配与所述待弯曲管材的两侧，对所述待弯曲管材4提供支撑作用。

进一步的，如图4所示，所述超声振动发生装置10安装于所述芯模3的芯棒一端，在加热弯曲成形的过程中，所述超声振动发生装置10发生振动，改善管材与模具摩擦条件，可以提高最终目标弯曲管材的表面质量以及模具的使用寿命。

本实用新型的一可选实施例中，所述防皱模2的一端开设有弧形凹槽，在装配所述防皱模2时，所述弧形凹槽与所述弯曲模5的一侧贴合。

本实用新型的一可选实施例中，所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，还包括：设置于所述压力模1与所述机床之间的第一隔温板7；设置于所述防皱模2与所述机床之间的第二隔温板8。

该实施例中，所述第一隔温板7与所述压力模1接触的表面，以及所述第二隔温板8与所述防皱模2接触的表面均设为锯齿状结构，所述压力模1与所述防皱模2上均开设有凹槽，以匹配隔温板上的锯齿状结构，通过将所述第一隔温板7和所述第二隔温板8上的锯齿状结构嵌入凹槽中达到定位和固定模具的作用；同时所述第一隔温板7与所述第二隔温板8的设置，在所述待弯曲管材进行加热弯曲成形的过程中，也可以保证模具之间温度的恒定。

如图2至图13所示，本实用新型的一可选实施例中，所述压力模1、所述防皱模2、所述夹持模4、所述弯曲模5以及所述辅助模6上均开始有容纳待弯曲管材的凹槽。

该实施例中，所述压力模1、所述防皱模2、所述夹持模4、所述弯曲模5 以及所述辅助模6上均开设有容纳所述待弯曲管材的型面凹槽；所述型面凹槽的直径与所述待弯曲管材的直径匹配，以便于与所述弯曲模紧密贴合，在弯曲过程中可以避免管材出现起皱以及管壁急剧减薄的现象出现。

如图2至图13所示，本实用新型的一可选实施例中，所述压力模1、所述防皱模2、所述芯模3、所述夹持模4、所述弯曲模5以及辅助模6上均开设有多个加热孔9。

该实施例中，通过在所述压力模1、所述防皱模2、所述芯模3、所述夹持模4以及所述弯曲模5上均匀开设有多个加热孔9，以便在加热的过程中可以均匀散热；在所述待弯曲管材加热弯曲成形的过程中，通过将预置的加热装作用于所述加热孔9中，所述加热孔9可以均匀散发模具的热量，进而使所述待弯曲管材均匀受热，以增加所述待弯曲管材塑性，进一步提高弯曲成形的均匀性与效率。

本实用新型的一可选实施例中，所述加热装置为感应加热装置，所述加热装置包括：热电偶与加热棒；所述加热棒置于所述加热孔9中对所述管材弯曲成形模具进行加热；所述热电偶用于监测所述管材弯曲成形模具加热后的温度。

该实施例中，通过将所述预置加热装置的加热棒置于所述加热孔9中，同时通过所述加热装置的热电偶实时监测模具的温度，可以精准的控制绕弯成形过程中的温度环境。

如图4至5所示，本实用新型的一可选实施例中，所述芯模3包括：芯棒 31以及与所述芯棒31的一端固定连接的至少两个芯球32；所述芯棒31与待弯曲管材同轴装配，并置于所述待弯曲管材的管道内部。

该实施例中，所述芯模3的结构设计为：一个芯棒31并带有至少两个柔性对称芯球32，所述芯棒31与多个柔性对称的芯球32可以一体成形；在弯曲成形过程中，所述芯棒31对所述待弯曲管材起到支撑作用，所述至少两个柔性对称芯球32可以避免管材在弯曲成形过程中出现截面扁化及塌陷现象；所述芯棒与所述待弯曲管材同轴装配，可以减小所述待弯曲管材在在移动的过程中的阻力，进一步提高弯曲成形的效率。

利用上述管材弯曲成形模具在对管材弯曲成形时，管材弯曲成形方法，包括：

步骤11，待弯曲管材、弯曲成形模具及第一隔温板7及第二隔温板8的安装，这里，所述待弯曲管材可以是不锈钢管材，也可以是铝合金管材；

步骤12，在弯曲成形模具中芯模3的一端安装超声振动发生装置10，同时在模具内腔涂抹润滑脂，并将管材安装到弯管机上待弯；

步骤13，设定弯曲模5的弯曲速度、压力模1的侧推速度、目标弯曲半径以及芯模3的芯棒伸出量；

步骤14，根据待弯曲管材的材料和规格设定预加热时长和预设弯曲温度；

步骤15，加热装置的安装：在弯曲成形模具的加热孔中放入加热棒，在预设加热时长内开启加热装置，对待弯曲管材进行预加热处理；

步骤16，控制压力模1以及弯曲模5运动，在模具的加热孔中放入加热棒，实时测量模具温度，直至弯曲模的弯曲切点处达到设定的温度；

步骤17，打开超声振动发生装置10；

步骤18，加热环境下管材数控绕弯成形，同时监测弯曲切点处温度，调整加热功率将温度控制在一定范围内；

步骤19，弯曲成形结束，关闭加热装置和超声振动发生装置10，待管材恢复至室温后取下。

本实用新型的上述实施例中，在安装好所有模具后，可以在所述压力模1 的上表面、所述防皱模2的上表面、所述弯曲模5的上表面以及所述夹持模4 的上表面均铺覆上石棉垫，以防止在弯曲成形的过程中损坏模具；同时可以依据所述待弯曲管材的材质，在所述防皱模2、所述芯模3的芯棒31以及芯球 32上涂抹润滑油，在各个模具的内腔涂抹润滑脂，并用弯管油润滑所述待弯曲管材的内壁，以减小在弯曲成形过程中模具对管材的摩擦力；

同时通过在模具上均匀开设加热孔，通过预置的感应加热装置，通过感应加热装置来可以精确控制管材弯曲变形时的温度环境，增强管材塑性，进一步提高弯曲变形的均匀性；同时，通过超声振动装置使芯模发生振动，改善模具与管材间摩擦条件，提高目标管材的表面质量以及模具的使用寿命。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，包括：

管材弯曲成形模具，所述管材弯曲成形模具用于对管材的进行弯曲成形；

加热装置，所述加热装置用于在管材弯曲成形过程中，对所述管材弯曲成形模具进行加热；

超声振动发生装置(10)，所述超声振动发生装置(10)设置于所述管材弯曲成形模具的一端，用于在管材弯曲成形过程中为所述管材弯曲成形模具提供振动力。

2.根据权利要求1所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述管材弯曲成形模具包括：压力模(1)、防皱模(2)、芯模(3)、夹持模(4)、弯曲模(5)和辅助模(6)；

所述压力模(1)和所述夹持模(4)装配于数控机床的一侧；

所述防皱模(2)和所述弯曲模(5)装配于数控机床的另一侧；

所述芯模(3)装配于所述夹持模(4)、所述压力模(1)、所述防皱模(2)以及所述弯曲模(5)形成的间隙处。

3.根据权利要求2所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，还包括：

设置于所述压力模(1)与所述机床之间的第一隔温板(7)；

设置于所述防皱模(2)与所述机床之间的第二隔温板(8)。

4.根据权利要求2所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述超声振动发生装置(10)安装于所述芯模(3)的芯棒一端。

5.根据权利要求2所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述压力模(1)、所述防皱模(2)、所述夹持模(4)、所述弯曲模(5)以及所述辅助模(6)上均开始有容纳待弯曲管材的凹槽。

6.根据权利要求2所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述压力模(1)、所述防皱模(2)、所述芯模(3)、所述夹持模(4)、所述弯曲模(5)以及辅助模(6)上均开设有多个加热孔(9)。

7.根据权利要求6所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述加热装置为感应加热装置，所述加热装置包括：热电偶与加热棒；

所述加热棒置于所述加热孔(9)中对所述管材弯曲成形模具进行加热；

所述热电偶用于监测所述管材弯曲成形模具加热后的温度。

8.根据权利要求2所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述芯模(3)包括：芯棒(31)以及与所述芯棒(31)的一端固定连接的至少两个芯球(32)；

所述芯棒(31)与待弯曲管材同轴装配，并置于所述待弯曲管材的管道内部。

9.根据权利要求2所述的基于热场的超声振动辅助管材的弯曲成形系统，其特征在于，所述防皱模(2)的一端开设有弧形凹槽，在装配所述防皱模(2)时，所述弧形凹槽与所述弯曲模(5)的一侧贴合。

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