[發明專利]一種用于小彎曲半徑矩形管的沖液剪切彎曲成形方法

無效

• 申請號: 201210525141.6
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102962304A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 韓聰;苑世劍;王勇;臧超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D9/15
• 分類號: B21D9/15
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種沖液剪切彎曲成形方法，具體涉及一種用于小彎曲半徑矩形管的沖液剪切彎曲成形方法。

背景技術

近年來，小彎曲半徑矩形管（R/B≤0.5，R-彎曲半徑，B-矩形管半徑方向寬度）在航空、航天領域獲得了日益廣泛的應用，尤其是在薄壁輕量化構件和通信、衛星地面站、微波測量等領域的矩形波導管，例如，在雷達的饋電網絡中，有大量的矩形彎波導，彎波導的加工質量，直接影響雷達系統的性能指標。采用整體的彎波導代替彎頭焊接件，可大大簡化加工過程，縮短生產周期，降低生產成本，提高系統的可靠性。具有小的相對彎曲半徑的矩形管既能提高整體性能，實現結構減重，又有效地節省空間，是非常理想的結構形式。

目前，由于薄壁矩形管空心壁薄的特點，使得薄壁矩形管彎曲成形過程中容易出現失穩起皺、截面畸變、回彈和拉裂等缺陷。而且與圓管相比，矩形管的形狀不是自支承的，并且在彎曲過程中不能促使圓周金屬從內弧線到外弧線的流動，因此，矩形管在彎曲加工時，不僅會產生橫截面形狀的改變，而且壁厚也會發生變化。矩形管彎曲時，其內側面受壓變形，厚度增加，寬度增大；外側面受拉變形，壁厚減薄，側面寬度減小，易產生截面畸變。因而對于矩形管，不容易實現小半徑彎曲。

針對矩形管的彎曲方法主要有數控繞彎法、折彎法、壓彎法、拉彎和滾彎法等，同時為了控制起皺和截面畸變，往往采用內部支撐的方式。包括剛性芯棒法、柔性芯棒法、內部充填固體顆粒法等。以上方法普遍存在截面控制精度差、芯棒裝卸困難、彎曲裝置或機構通用性差等弊端。同時都要求彎曲半徑（R）與矩形管沿半徑方向的寬度B之比（R/B）一般不小于2.5，當R/B小于這個值時就會產生起皺或截面畸變等缺陷。

綜上所述，現有的彎曲工藝無法成形小彎曲半徑矩形管的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的彎曲工藝無法成形小彎曲半徑矩形管的問題，進而提供一種用于小彎曲半徑矩形管的沖液剪切彎曲成形方法。

本發明的技術方案是：一種用于小彎曲半徑矩形管的沖液剪切彎曲成形方法是將矩形管放在模具型腔中，在矩形管的兩端上分別安裝矩形密封沖頭，在其中一個矩形密封沖頭上連通液體介質輸入管路；經由液體介質輸入管路向矩形管內充入液體介質，矩形密封沖頭的左右推進實現對矩形管端部的密封和軸向補料；待矩形管內的液體介質加壓到規定值后；活動模塊相對于固定模塊沿矩形管做切向運動，矩形管發生剪切變形；待活動模塊運動到規定的位移時，停止運動，矩形密封沖頭退回，打開模具，取出制備的矩形彎管，至此，完成沖液剪切的彎曲成形。

本發明所述的沖液剪切彎曲成形的具體方法為：

步驟一、充填階段：將矩形管放在由固定模塊和活動模塊組成的模具型腔中，在矩形管的兩端上分別安裝一個矩形密封沖頭，在其中一個矩形密封沖頭上插裝有與矩形管內腔連通的介質輸入管路；經由介質輸入管路向矩形管內充入液體介質，同時矩形密封沖頭向內推進，實現對矩形管端部的初始密封，此時管內液壓壓力p1小于0.1σ_s，σ_s為材料的屈服強度；

步驟二、成形階段：向矩形管內的液體介質加壓到p2,p2為0.1σ_s-1.0σ_b，σ_b為材料的抗拉強度，驅動裝置驅動活動模塊相對于固定模塊沿矩形管的切向做運動，同時矩形管兩端部的矩形密封沖頭沿軸向向內進給，矩形管內的液體壓力由0.1σ_s-1.0σ_b連續提高到0.1σ_s-1.0σ_b或保持0.1σ_s-1.0σ_b恒定，矩形管發生變形，保壓5s-10s，液體介質泄壓至0Mpa，驅動裝置驅動活動模塊開模，最后取出相對彎曲半徑R_b≤0.5的極小半徑矩形管件。

本發明與現有技術相比具有以下效果：

1.利用本方法成形的方管件具有成形彎曲半徑小，成形的最小彎曲半徑為0-0.9，工件表面質量好、成形精度高、整體性能優良的特點。

2.本發明的變形機制為剪切變形機制，這完全不同于傳統彎曲工藝的拉壓變形機制。

3.本發明方法解決了傳統彎曲工藝無法加工小彎曲半徑矩形管的技術難題，可制造出相對彎曲半徑R/B≤0.5的小彎曲半徑矩形管。

4.通過對液體壓力、軸向位移和切向位移的實時控制來調整管材彎曲時的應力狀態，進而達到控制變形行為的目的，減小矩形管彎曲時的起皺及截面畸變傾向。