[發明專利]實現管材空間三維變曲率彎曲的裝置及方法

無效

• 申請號: 201110379682.8
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102489564A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 苑文婧;田浩彬;劉曉航
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: B21D7/08
• 分類號: B21D7/08
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及一種實現管材空間三維變曲率彎曲的裝置及方法。

背景技術

彎曲管件在家電、汽車以及航空航天等領域應用日益廣泛，行業對彎管質量的要求越來越高。為此，國內外提出了多種改善管材彎曲性能的方法及相應的裝置，目前使用比較廣泛的方法是滾彎和繞彎工藝。決定滾彎工藝彎曲性能的是滾輪組，早期滾輪組由2個滾輪組成，后來發展到3個、4個滾輪，該工藝在成形大尺寸管件時需要對支撐機構、導向機構、液壓缸擺放位置等部分做出相應的調整(專利號：ZL200520096293.4，ZL200920186737.1)。繞彎工藝是目前業內應用最多的彎管方法，通過增加各種形式的芯模或調整運動方式可以改善截面畸變、壁厚減薄嚴重以及回彈的問題(專利號：ZL200710018988.4，ZL200910309448.0)，目前在小彎曲半徑管件的彎曲上應用較多。但是繞彎工藝的局限性在于：彎曲大曲率半徑零件時需要的彎曲模半徑過大，因此要求零件的曲率半徑小于500mm；獲得3種不同彎曲半徑的繞彎裝置結構極其復雜，制造成本昂貴；繞彎工藝中管坯與模具之間的摩擦屬于滑動摩擦，很容易產生彎曲缺陷，例如起皺、破裂等問題。如何減小滑動摩擦的影響是當前數控彎曲技術發展迫切需要解決的技術難題。

發明內容

本發明公開了一種實現管材空間三維變曲率彎曲的裝置及方法，是在簡單模具上實現管件的空間三維多曲率半徑的連續彎曲，可以有效克服采用滾彎或繞彎方法對大尺寸管件或彎曲不同曲率半徑以及大曲率半徑零件時帶來的裝置需要調整、結構復雜、制造成本高等弊端。采用本發明裝置及方法，不僅可以實現管件多個彎曲半徑的連續彎曲；而且裝置結構簡單，制造成本低；管材與模具之間的摩擦屬于滾動摩擦，推力幾乎完全用于實現管材的彎曲，大大降低能耗，并有效減少起皺、破裂等彎曲缺陷的發生。

本發明技術方案是這樣實現的：

一種實現管材空間三維變曲率彎曲的裝置，包括：管材、滾輪組、彎曲單元、導向單元、后推桿、固定臺架、其特征在于：

A)所述的滾輪組由滾輪、連接桿、橫梁構成，每個滾輪與連接桿之間用軸承連接，四個滾輪環繞在管材圓周方向，滾輪的軸線兩兩垂直，呈十字架排列；軸線為縱向的一對滾輪，兩個連接桿分別固定在兩根平行的橫梁上，軸線為橫向的一對滾輪，兩個連接桿平行并分別與橫梁垂直固定；

B)所述的導向單元包括至少三個滾輪組，每個滾輪組的兩根橫梁與固定臺架兩側壁板垂直固定；導向單元起到導向及規整管材圓截面的作用；

C)所述的彎曲單元由一個滾輪組、立柱、水平電機、垂直電機、底板組成；其中：兩根立柱分別垂直固定在底板上，滾輪組的兩根橫梁與兩根立柱垂直固定，底板底部連接垂直電機，帶動彎曲單元作上下運動；底板一端連接水平電機，帶動彎曲單元作水平運動；沿著管材軸線方向在底板前后安裝定位機構，保證彎曲單元實現高精度的平面運動；

D)所述的管材依次穿過導向單元的滾輪組和彎曲單元的滾輪組，后推桿與管材末端相連，實現管材的軸向進給。

一種實現管材空間三維變曲率彎曲的方法，其特點是：管材在后推桿的作用下首先經過導向單元，然后進入彎曲單元的滾輪組；

E)制備定半徑彎曲管時，管材是在彎曲單元運動到設定位置r_i后開始向前推進；其中r_i的位置是決定彎曲管各曲率半徑大小的因素之一，即彎曲管上的曲率半徑取決于r_i點在彎曲平面的坐標(坐標原點是彎曲單元上管坯的中心)、彎曲單元與導向單元的水平距離；

F)制備變半徑的彎曲管時，管材與彎曲單元沿著r_i移動過程中同步運動；

G)制備平面彎曲管時，彎曲單元沿著r_i移動過程中，單獨使用水平電機或垂直電機，進行平面移動；

H)制備空間彎曲管時，彎曲單元沿著r_i移動過程中，需要共同使用水平電機和垂直電機；

I)制備彎曲段與直段相間的彎曲管時，設置彎曲單元完成一個曲率半徑的彎曲后回到原位停留一段時間，而管坯在這段時間里面繼續向前推進，形成一段直段；

J)制備全彎曲段的彎曲管時，I)步驟中，如果彎曲單元不做停留，繼續運動到下一個指定位置，即可得到具有全彎曲段的彎曲管。

將上述實施方法的E)、F)、G)、H)、I)、J)，進行任意組合，達到所需的平面或空間變曲率彎曲管。