入門彎管工藝

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  一:模具設(shè)計(jì)選型簡(jiǎn)介

  1. 一管一模 對(duì)于一根管子來(lái)說(shuō)，無(wú)論彎曲角度如何，無(wú)論彎曲角度如何(不應(yīng)大于180)°)，彎曲半徑最好統(tǒng)一。由于一管一模，對(duì)于不同直徑規(guī)格的管道，應(yīng)選擇多少?gòu)澢霃讲藕线m？最小彎曲半徑取決于材料特性、彎曲角度、彎曲后管壁外側(cè)變薄允許量、內(nèi)側(cè)起皺大小、彎曲處橢圓度。一般說(shuō)來(lái)，最小彎曲半徑不應(yīng)小于管子外徑的2—2.5倍，最短直線段不得小于管道外徑的1倍.除特殊情況外，5-2倍。

  2. 一管二模(復(fù)合模或多層模)

   對(duì)于無(wú)法實(shí)現(xiàn)一管一模的情況，如客戶組裝界面空間狹窄，管道布局有限，導(dǎo)致一管多半徑或直線段短，此時(shí)，在設(shè)計(jì)彎曲模具時(shí)，考慮雙層模具或多層模具（我們的彎曲設(shè)備最多支持三層模具設(shè)計(jì)），甚至多層復(fù)合模具。

   雙層或多層模具：一管雙半徑或三半徑，如下實(shí)例：

   雙層或多層復(fù)合模：直線段短，不利于夾持，如下實(shí)例：

  3. 多管一模 我公司使用的多管一模，即直徑規(guī)格相同的管道應(yīng)盡可能采用相同的彎曲半徑。也就是說(shuō)，用同一套模具彎曲不同形狀的管件。這樣可以最大限度地壓縮專用工藝設(shè)備，減少?gòu)澞５闹圃炝浚瑥亩档蜕a(chǎn)成本。 在一般情況下，同一直徑規(guī)格的管子只采用一種彎曲半徑不一定能夠滿足實(shí)際位置的裝配需要。因此，為了滿足實(shí)際需要，可以選擇2-4種直徑相同的管道。若彎曲半徑取2D(這里D是管徑)，所以2D、2.5D、3D、4D即可。當(dāng)然，這種彎曲半徑的比例不是固定的，應(yīng)該根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)空間布局的實(shí)際情況來(lái)選擇，但半徑不應(yīng)該太大。彎曲半徑的規(guī)格不宜過(guò)多，否則會(huì)失去多管一模帶來(lái)的好處。 管道采用相同的彎曲半徑（即一管一模）和相同規(guī)格的彎曲半徑標(biāo)準(zhǔn)化（多管一模），這是國(guó)外彎曲設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和總體趨勢(shì)，是機(jī)械化和自動(dòng)化取代手工勞動(dòng)的必然結(jié)果，也是設(shè)計(jì)適應(yīng)先進(jìn)的加工技術(shù)和先進(jìn)的加工技術(shù)促進(jìn)設(shè)計(jì)的結(jié)合。

  二、彎管橢圓度計(jì)算

  彎管機(jī)工作時(shí)，在內(nèi)壓應(yīng)力的作用下（內(nèi)壓應(yīng)力狀態(tài)參考管道力學(xué)）會(huì)使圓形橫截面趨于橢圓，產(chǎn)生短軸和長(zhǎng)軸。在長(zhǎng)軸處產(chǎn)生附加應(yīng)力，屬于局部應(yīng)力。橢圓度越大，附加應(yīng)力越大，甚至形成高應(yīng)力區(qū)域，局部塑性變形，達(dá)到一定值，會(huì)導(dǎo)致彎管承載力降低和損壞。

  因此，彎管的橢圓度在技術(shù)規(guī)范中有嚴(yán)格的規(guī)定。規(guī)定如下：

  本規(guī)范適用于指導(dǎo)彎管工藝檢驗(yàn)彎管質(zhì)量

  1. 彎管調(diào)整彎管模具時(shí)，必須保護(hù)有形狀尺寸的彎管端部，不得損壞形狀尺寸。首次檢查時(shí)，必須檢查形狀尺寸。

  2. 彎管時(shí)適當(dāng)控制速率，防止硬管破裂、起皺、嚴(yán)重變形。(目視檢查)

  3. 彎曲變形測(cè)量。

  3.1 彎曲后，選擇變形最大的位置，用游標(biāo)卡尺測(cè)量短軸尺寸，以下為計(jì)算公式：

   變形量=（管徑-短軸m）/管徑×100%

  3.2 對(duì)于壁厚≥1.硬管，變形量≤10%

  對(duì)于壁厚＜1.硬管，變形量≤15%

  4. 彎管后的硬管應(yīng)輕松放入彎管檢具，彎管檢具定位槽不得用硬力壓入。

  三、彎管模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

  1.

   彎管機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)模具包括：彎管模、夾緊塊、滑塊、多球芯軸、防皺塊

  D(管件外徑)，t(管件壁厚)，R(彎曲半徑)

  管件外徑D只反映管件的大小。管件彎曲加工的難度取決于管件的壁厚和彎曲半徑。管件壁厚越小，加工難度越大。 一般采用相對(duì)壁厚和相對(duì)彎曲半徑作為彎管的工藝參數(shù) 相對(duì)壁厚tx=t/D，相對(duì)彎曲半徑Rx=R/D 彎管機(jī)對(duì)于Rx>3D，tx>0.04管件可采用標(biāo)準(zhǔn)模具，對(duì)于Rx<3D，tx<0.04D彎管機(jī)可加防皺塊， 保證管件彎曲質(zhì)量的多節(jié)芯棒等工藝措施。

  彎管機(jī)主要采用纏繞彎管工藝，即夾緊管件直線段，通過(guò)彎曲模具的旋轉(zhuǎn)使管件塑性變形。纏繞彎管工藝更容易在彎管模具中添加各種措施，以獲得更好的管件質(zhì)量。

  另一種彎曲工藝是彎曲，原理是彎曲模具保持靜止，通過(guò)彎曲輪沿彎曲模具中心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，使管件塑性變形。該彎曲工藝限制了管件規(guī)格的選擇，適用于小口徑管件，材料要求較高，一般不使用。

  還有一種動(dòng)力彎管工藝，俗稱頂彎工藝。由于是專機(jī)，材料規(guī)格有限，管道長(zhǎng)度有限。同時(shí)，彎曲角、彎曲半徑、旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)是固定的。因此，與其他彎曲工藝相比，它相對(duì)穩(wěn)定，效率非常高，這種彎曲工藝更適合小直徑管件的大規(guī)模制造。但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一旦調(diào)整，頂彎設(shè)備就會(huì)報(bào)廢。因此，在選擇彎管工藝時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)成熟度要求很高。

  模腔內(nèi)徑選擇列表：

  2.彎管工藝

  管徑從DN6～DN32，壁厚1～1.5mm，彎曲半徑一般為1.5～2D。

  彎管最難處理的是內(nèi)弧，彎曲半徑小，容易起皺。此時(shí)，需要添加抗皺塊。抗皺塊的材料非常精致，太硬，會(huì)磨損工件，太軟，不起作用。我們通常選擇一種銅合金。

  在純彎曲的情況下，外徑為D、壁厚為S的管道在外力矩M的作用下彎曲時(shí)，中性層外管壁受拉應(yīng)力σ1的作用和減薄，內(nèi)管壁受壓應(yīng)力σ2的作用增厚(見圖)a)。同時(shí)，合力F1和F2.將管道彎曲處的橫截面變形成近似橢圓形(見1)b)，內(nèi)側(cè)管壁在σ在2的作用下，也可能出現(xiàn)不穩(wěn)定和起皺(見圖)c)，為了彎曲理想的管件，應(yīng)采取相應(yīng)的措施防止這些缺陷，其中芯彎管是最常用的有效方法之一。

  (a) 管道彎曲時(shí)的應(yīng)力(b)管子彎曲時(shí)的截面變形(c)管道彎曲時(shí)內(nèi)側(cè)不穩(wěn)定起皺。所謂芯棒彎管，是指彎管的相對(duì)彎曲半徑R／D或相對(duì)壁厚S／D在較小的時(shí)間內(nèi)，為了獲得高質(zhì)量的管件，在管道彎曲過(guò)程中，將合適的芯棒插入其中，以防止管道彎曲時(shí)弧線變平起皺。

  四、彎管方式的選擇

  一般來(lái)說(shuō)，冷彎有兩種方式：一種是無(wú)芯彎管，另一種是有芯彎管。在什么情況下使用無(wú)芯彎管，在什么情況下使用有芯彎管，在有芯彎管時(shí)選擇哪種芯棒，彎管件的相對(duì)彎曲半徑R／D及相對(duì)壁厚S／D、彎曲角度α分析后確定數(shù)值的大小。R／D、S／D及α如表1所示，各值與彎管方的關(guān)系如表1所示，彎管時(shí)參照本表可達(dá)到滿意的效果。 從表1可以看出，對(duì)于相同的外徑D、壁厚S管彎曲不同弧半徑R時(shí)，由于其相對(duì)彎曲半徑R／D、相對(duì)壁厚S／D彎曲角度α彎管可分別選擇以下方法：①無(wú)芯彎管、②使用硬芯棒彎管，③使用軟芯棒(多節(jié)芯棒)彎管等。當(dāng)R／D≥3、S／D≥0.05時(shí)，可采用無(wú)芯彎管；當(dāng)R／D≤2.5、S／D≥0.05或R／D≥3、S／D≥0.025時(shí)，使用硬芯棒可達(dá)到預(yù)期效果；當(dāng)R／D與S／D兩者都較小而彎曲角度α彎管過(guò)程中必須使用軟芯棒。

   注：1.選擇虛線以下彎管時(shí)，應(yīng)配備防皺塊；2..N—不能使用芯棒(即無(wú)芯彎管)；3.H—表示可使用硬芯棒彎頭；4.F—表示需要使用軟芯棒彎管，后面的數(shù)字是推薦的球節(jié)數(shù)。

  五、選擇芯棒

  芯棒的形狀多種多樣。對(duì)于具有不同相對(duì)彎曲半徑或壁厚的管件，以及不同的加工要求，應(yīng)選擇不同形狀的芯棒。一般來(lái)說(shuō)，芯棒可分為兩類：一類是硬芯棒（見圖3a、b、c)，一種是軟芯棒(見圖3)d、e、f)

  (a)圓柱芯棒(b)球頭芯棒(c)爪形芯棒(d)鏈?zhǔn)叫景?e)軟軸芯棒(f)球窩節(jié)芯棒

  在選擇硬芯棒時(shí)，由于圓柱形芯棒（或球頭芯棒）形狀簡(jiǎn)單，制造方便，使用場(chǎng)合比爪形芯棒更常見；在選擇軟芯棒時(shí)，由于球芯棒可以多次彎曲，球節(jié)之間是球鉸接，可以適應(yīng)各種變形，因此經(jīng)常使用薄壁或相對(duì)彎曲半徑小的管件，根據(jù)不同的相對(duì)彎曲半徑、相對(duì)管壁厚度和彎曲角度，選擇球窩芯棒。球節(jié)的數(shù)量可以參考表1。若球節(jié)數(shù)少，則達(dá)不到預(yù)期效果；球節(jié)數(shù)多，制造難度大，管道穿透不方便。若球節(jié)數(shù)少，則達(dá)不到預(yù)期的效果；球節(jié)數(shù)多，則制造困難且不便于管子穿入。對(duì)于R／D、S／D及α根據(jù)表1所列各值之間的值，可以選擇芯棒并確定彎管方法。

  選擇芯棒形狀后，不能保證高質(zhì)量管件的彎曲，芯棒與管內(nèi)徑之間的間隙尺寸也是影響彎管質(zhì)量的重要因素。如果芯棒的球節(jié)直徑偏小，管子彎曲時(shí)圓弧內(nèi)側(cè)有可能產(chǎn)生波浪形皺折(見圖4A地方)，可能無(wú)法防止弧外變平；當(dāng)直徑過(guò)大或球節(jié)外徑不夠光滑時(shí)，管壁會(huì)被拉傷，管道弧外可能會(huì)鼓包甚至破裂。選擇合理的芯棒直徑和充分潤(rùn)滑是保證彎管質(zhì)量不可缺少的因素。

  圖4球節(jié)直徑小時(shí)內(nèi)側(cè)起皺，外側(cè)扁平

  可參照以下經(jīng)驗(yàn)公式選擇芯棒直徑d：

   d≈D-(2.22～2.28)T

  式中 d—芯棒直徑，mm

   D—管子外徑，mm

   T—管子壁厚，mm