[發明專利]一種用于管材旋壓彎曲漸進成形工藝的彎曲機構

有效

• 申請號: 201910143456.6
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109909338B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 詹梅;高鵬飛;李昱坤;呂偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D7/08
• 分類號: B21D7/08;B21D31/00;B21D35/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種用于管材旋壓彎曲漸進成形工藝的彎曲機構，彎曲機構包括支座、支撐框、彎曲輥架、彎曲輥和插銷，其中所述彎曲輥的型面半徑與所加工管材半徑一致，不同型面半徑的彎曲輥位于彎曲輥架上，彎曲輥架位于支撐框兩側，所述支撐框位于支座上方，插銷用于固定彎曲輥架位置。本發明針對管材旋壓彎曲漸進成形工藝提出一種既能在成形過程中匹配變管徑管材，又能保證彎曲機構作用面與管材彎曲軸線垂直的彎曲機構，消除了現有彎曲機構對管材橫向剪切力作用引起的截面畸變，能夠有效提高彎曲成形質量和穩定性。

技術領域

本發明涉及金屬彎曲構件先進制造工藝領域，具體涉及到一種管材旋壓彎曲漸進成形工藝的新型彎曲機構。

背景技術

隨著航空、航天、汽車、石化以及核能等領域的發展，對其管路系統的輕量化、功能多樣化與可靠性提出了更高的要求。對于承力彎曲管件，根據承載需要對管材的直徑與壁厚進行優化布局設計成為滿足輕量化要求的重要途徑。此外，傳輸管路系統，尤其是要求控制流量變化的管路系統，對變直徑整體彎曲管件同樣具有重要需求。因此，迫切需要研究發展具有變管徑、變壁厚、多彎曲半徑特征的復雜彎曲管件的先進成形技術。而現有管材彎曲成形工藝中，無論是精度高但彎曲曲率固定的模彎成形技術，或是適應多曲率、少直線段管材成形的柔性彎曲技術，都無法滿足上述具有變管徑、變壁厚、多彎曲半徑特征的復雜彎曲管件的整體快速成形。

針對上述復雜彎曲管件成形難題，德國多特蒙德工業大學Hermes等提出了一種將旋壓與彎曲復合的成形工藝，并命名為管材旋壓彎曲漸進成形工藝(Becker C.，HermesM.，TekkayaA.E.，Incremental Tube Forming[M]，60Excellent Inventions in MetalForming，Springer Berlin Heidelberg，2015；Hermes M.，Kurze B.，Tekkaya E.A.，METHOD AND DEVICE FOR FORMING ABAR STOCK，BAR STOCK:EP 2011)。該復合成形工藝中旋壓工步可以實現管材的變直徑與變壁厚，彎曲工步采用柔性彎曲形式，可以實現管材的多曲率、多空間維度的彎曲成形。二者結合為實現具有變管徑、變壁厚、多彎曲半徑特征的復雜彎曲管件的整體快速成形提供了有效途徑。

彎曲機構是該復合成形工藝中彎曲工步的關鍵機構，對管件的彎曲成形質量起著決定性作用。目前，Tekkaya等提出了兩種用于上述管材旋壓彎曲漸進成形工藝的彎曲機構形式。第一種為公開號為WO2009043500A1的國際專利中報道的圓環形式彎曲機構，該彎曲機構的模具形式簡單，運動易于控制，但存在以下問題：(1)無法適用于變管徑管材的彎曲成形；(2)彎曲半徑較小時，管材彎曲拱背處易出現扁平，導致截面畸變；(3)彎曲機構與管材的接觸為滑動摩擦，容易劃傷管材表面。此后，Tekkaya等又提出了一種單彎曲輥形式的彎曲機構(Becker C，Isik K，Numerical Investigation ofthe Incremental TubeForming Process[J]，Key Engineering Materials,2013,554-557:7)。該彎曲輥有V形與圓弧形兩種型面形式，其中V形型面彎曲輥能夠匹配變管徑的管材彎曲成形，但與管材為點接觸，易于產生較大截面畸變；圓弧形型面彎曲輥與管材為線接觸，有效抑制了截面畸變，但無法匹配變管徑的管材彎曲成形。此外，采用單彎曲輥機構成形時，無法實時保證彎曲機構作用面與管材彎曲軸線垂直，管材彎段截面會受到附加的橫向剪切力作用，導致彎曲段橫截面畸變程度增加，截面質量難以保證。綜上，現有的兩種彎曲機構均無法實現具有變管徑、變壁厚、多彎曲半徑特征的復雜彎曲管件的整體高質量成形。

因此，本發明提出一種適用于管材旋壓彎曲漸進成形的新型彎曲機構，其可以有效解決現有彎曲機構存在的無法適用于變管徑管材彎曲、無法保證彎曲機構作用面與管材彎曲軸線實時垂直而導致的截面畸變、彎曲機構與管材間滑動摩擦而導致的表面劃傷等問題，實現具有變管徑、變壁厚、多彎曲半徑特征的復雜彎曲管件的整體高質量成形。

發明內容