[發明專利]小彎曲半徑管成形裝置及成形方法

無效

• 申請號: 201210535337.3
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103008419A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 韓聰;王勇;苑世劍;臧超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D9/00
• 分類號: B21D9/00
• 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

本發明涉及一種管成形裝置及成形方法。

背景技術

采用管材彎曲制造的零件，作為氣體液體輸送管路，大量應用于航空航天，汽車等領域。無人機和小型航空發動機技術的發展，對于鋁合金、鈦合金和高溫合金彎曲管件的空間方面提出了更高的要求。采用整體成形的小彎曲半徑管，既可以節約空間，又保證結構的可靠性和實現構件的減重。相對彎曲半徑是管材彎曲變形程度的重要指標之一，相對彎曲半徑為管件彎曲中性層的半徑R與管材直徑D之比。傳統拉壓變形機制下的彎曲工藝相對彎曲半徑存在極限，這是由于隨著相對彎曲半徑的減小，管材彎曲件外側在雙向拉應力的作用下過度減薄甚至開裂，彎曲件內側在雙向壓應力的作用下增厚甚至失穩起皺。當相對彎曲半徑減小到一定程度時，彎曲內外側難以協調，最終導致管材無法成形。實際的最小相對彎曲半徑不僅取決于彎曲工藝(芯模、設備)，還取決于管材的徑厚比、材料的力學性能等。

對于相對彎曲半徑小于3的管件，無芯彎曲難以實現。相較于無芯彎曲，采用內部支撐可以有效減輕管件起皺和截面畸變，提高彎曲成形極限。從填充物種類角度，可以分為剛性芯模支撐有芯彎曲和柔性介質支撐有芯彎曲。目前常用的有數控彎曲(CNC彎曲)剛性芯模支撐有芯彎曲和內壓推彎、充液剪切彎曲等柔性介質支撐有芯彎曲。

數控彎曲：數控彎曲是傳統繞彎工藝結合機床工業和數控技術發展起來的一種先進管材塑性加工技術，是目前航空、航天和汽車等領域薄壁彎管構件最常用的塑性彎曲工藝之一。數控彎曲成形包含了多組模具約束協同控制管件變形行為，可以較好控制截面畸變和起皺等缺陷，增加管材彎曲成形極限，適合于薄壁管小彎曲半徑成形。影響薄壁彎管數控繞彎成形的因素較多，芯棒尺寸及伸出量、芯頭形式及個數、助推速度、模具間隙、彎曲速度、夾緊力以及各部分之間的潤滑條件均對薄壁彎管的成形質量具有重要影響。一般情況下帶芯模的數控彎曲其相對彎曲半徑能達到1.5，采用多球芯模、防皺塊等特殊的模具結構，可以達到1.2。

內壓推彎：推彎成形可以成形小彎曲半徑的管件，相對彎曲半徑通?？梢赃_到1～2。為了防止管件斷面形狀的畸變，在彎管內部可以采用聚氨酯棒進行支撐，外部推力通過芯棒壓縮彈性芯棒，聚胺脂棒和薄壁管在凸模推動作用下向下滑動產生彎曲成形。薄壁管被聚氨酯棒產生的脹力緊緊貼靠與凹模型腔，減小起皺趨勢和截面畸變。這種彎曲工藝適用于彎曲半徑較小、沒有直線段的短小彎管的加工，相對彎曲半徑最小可達到1.0。

充液剪彎：哈爾濱工業大學液力成形工程中心提出的充液剪切彎曲方法，依靠剪切變形產生材料流動實現彎曲，能夠成形相對彎曲半徑小于0.5的鋁合金和鈦合金管接頭。但是利用液體介質提供內壓，需要專門的設備，實施困難，設備投資大。成形的圓角大小主要取決于內壓力，難以實現精確的定量控制。此外，內壓的提高增加了管壁的法向壓應力，會造成管材和模具之間摩擦力的增大。當成形圓角很小時，所需成形內壓很大，摩擦對成形精度的不利影響會更加突出。

采用對稱芯軸取代液體支撐可以有效解決上述問題的同時，仍然利用剪切變形的機制成形小彎曲半徑管，精確控制彎曲成形圓角大小，降低技術應用難度，提高生產效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種小彎曲半徑管成形裝置及成形方法，以克服現有小彎曲半徑管成形技術的不足。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：裝置方案：裝置包括第一沖頭、第一圓柱體、第二圓柱體、第三圓柱體、第一剪切成形芯頭、第三剪切成形芯頭和兩個第二剪切成形芯頭，第二沖頭、活動模塊，上固模和下固模構成了固定模塊，固定模塊為長方體形狀，活動模塊的橫截面為T形，固定模塊沿厚度方向開有與活動模塊相匹配的第一通孔，固定模塊沿長度方向開有第二通孔，活動模塊的豎直段底部開有第三通孔，活動模塊設在第一通孔內且第二通孔和第三通孔構成了模具型腔，第三通孔的側壁沿開有環槽，

第一剪切成形芯頭、第二剪切成形芯頭和第三剪切成形芯頭均為半圓柱體且半圓柱體的一端倒圓角，第一圓柱體的一端與第一剪切成形芯頭的另一端連接制成第一心軸，第一剪切成形芯頭位于第一圓柱體的上半部且第一剪切成形芯頭的平面與第一圓柱體的中心軸面在同一平面上，第二圓柱體的兩端分別與第二剪切成形芯頭的一端連接制成第二心軸，兩個第二剪切成形芯頭位于第二圓柱體的下半部且兩個第二剪切成形芯頭的平面與第二圓柱體的中心軸面在同一平面上，第二圓柱體上設有定位凸起，第三圓柱體的一端與第三剪切成形芯頭的一端連接制成第三心軸，第三剪切成形芯頭位于第三圓柱體的上半部且第三剪切成形芯頭的平面與第三圓柱體的中心軸面在同一平面上；