小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法技术

技术编号:11190579 阅读:98 留言:0更新日期:2015-03-25 19:15
为解决现有技术小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒技术存在的几何尺寸难于确定,没有针对不同规格管材需要弯曲成设计形状时勺形芯棒的设计方法等问题,本发明专利技术提出一种小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法,定义的勺形芯棒的几何尺寸参数包括:芯棒总长度L、芯棒与管材内壁的单边间隙δ、芯棒直径d、勺形曲面中心与芯棒前端的距离L1、勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L2和勺形曲面圆角半径r。本发明专利技术的有益技术效果是能快速而精确地对不同规格管材弯曲成形为设计形状式所需的勺形芯棒的几何尺寸进行设计,勺形芯棒结构简单,加工方便,能够有效避免截面扁化超标和“鹅头”缺陷的产生,保证了弯管件的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种小口径厚壁管数控弯曲成形技术,特别涉及到一种小口径厚壁 管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法。
技术介绍
弯管零件由于能够满足轻量化、高强度和低消耗等方面的要求,已被广泛应用于 航空和航天等高
。并且,除应用于气体、液体的输送管路外,也广泛用作金属结构 件。数控弯管技术不仅能够使管材塑性弯曲实现精确成形,而且可以快速形成批量生产能 力,且具有高效、节能和质量稳定的特点,因而常用于金属弯管的塑性成形。 数控弯管的模具通常包含弯曲模、夹持模(又称夹块)、压力模(又称压块)、防皱 模(又称防皱块)及芯模(又称芯棒和芯球),芯模在管材弯曲过程中承受较大的摩擦力, 并对弯曲成形的弯管质量具有重要的作用。通常,对于直径小于12mm管材的弯曲,芯模尺 寸较小,处于制造及加工成本的考虑,常采用不带芯球、前端为圆角的芯棒作为芯模。但是, 采用这种芯模弯曲成形的弯管,常常会出现截面扁化超标和俗称鹅头的缺陷。所谓截面 扁化超标是指弯曲成型后弯曲段直径和原管材直径的差值与原管材直径地比率,即截面扁 化率大于5% ;所谓鹅头是指弯曲成型后在弯管弯曲段外侧形成的类似鹅头的隆起。这 两种缺陷均属于重大质量缺陷,有这两种缺陷的弯管均属于报废品,不能投入使用。为避 免弯曲成形过程中出现上述两种缺陷,美国专利USP4380917提出了一种勺形芯棒(Spoon Mandrel),其芯棒端头的上曲面接近理想的弯管内壁形状,采用该芯棒可以有效防止在弯 曲成型过程中出现上述两种缺陷。上海交通大学相关科技人员对管材弯曲中常用的圆头 芯棒、勺形芯棒和带芯球芯棒进行了仿真对比,结果表明勺形芯棒可以同时减轻截面扁化 及壁厚减薄情况(唐鼎,李大永,彭颖红.芯棒形式对铜管绕弯成形质量影响的仿真研 宄.中国机械工程,17 (2006) 80-82)。然而,上述技术文献均没有针对勺形芯棒具体几何尺 寸的设计方法的介绍,更没有针对不同规格管材在需要弯曲成设计形状时,如何确定勺形 芯棒几何尺寸的设计方法的介绍。这对勺形芯棒的推广应用造成障碍。显然,现有技术小 口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒技术存在着几何尺寸难于确定,没有针对不同规格管 材需要弯曲成设计形状时勺形芯棒的设计方法等问题。
技术实现思路
为解决现有技术小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒技术存在的几何尺寸难 于确定,没有针对不同规格管材需要弯曲成设计形状时勺形芯棒的设计方法等问题,本发 明提出一种。本专利技术小口径厚壁 管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法定义的勺形芯棒的几何尺寸参数包括:芯棒 总长度L、芯棒与管材内壁的单边间隙δ、芯棒直径d、勺形曲面中心与芯棒前端的距离Lp 勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L2和勺形曲面圆角半径r ;各个参数确定方法包括: 芯棒总长度L按下式(1)确定, L = IOD (I) 芯棒与管材内壁的单边间隙δ按下式(2)确定,本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法,其特征在于:该方法定义的勺形芯棒的几何尺寸参数包括:芯棒总长度L、芯棒与管材内壁的单边间隙δ、芯棒直径d、勺形曲面中心与芯棒前端的距离L1、勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L2和勺形曲面圆角半径r;各个参数确定方法包括:芯棒总长度L按下式(1)确定,L=10D  (1)芯棒与管材内壁的单边间隙δ按下式(2)确定,δ=D100---(2)]]>芯棒直径d按下式(3)确定,d=D‑2t‑2δ  (3)勺形曲面中心与芯棒前端的距离L1按下式(4)确定,L1=2R(D-2t-2δ)---(4)]]>勺形曲面中心与芯棒轴线距离L2按下式(5)确定,L2=R  (5)勺形曲面圆角半径r按下式(6)确定,r=D12---(6)]]>上述各式中,L为芯棒总长度,D为拟成形管材外径,δ为芯棒与管材内壁单边间隙,d为芯棒直径,t为管材壁厚,L1为勺形曲面中心与芯棒前端的距离,R为管材弯曲半径,L2为勺形曲面中心与芯棒轴线的距离,r为勺形曲面圆角半径,并且,所有参数的单位均为mm;获得上述参数后,采用三维机械制图软件根据芯棒总长度L及芯棒直径d画出一个圆柱体,根据勺形曲面中心与芯棒前端的距离L1和勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L2确定扫掠中心,以L2为扫掠半径、以直径为d的圆为扫掠图形,对上述圆柱体进行切除即得到勺形曲面,以圆角半径r对勺形曲面与原有圆柱曲面间的交割线进行圆角操作,由此,完成勺形芯棒的几何尺寸设计和造型。...

【技术特征摘要】
1. 一种小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法,其特征在于:该方 法定义的勺形芯棒的几何尺寸参数包括:芯棒总长度L、芯棒与管材内壁的单边间隙δ、芯 棒直径d、勺形曲面中心与芯棒前端的距离L1、勺形曲面中心与芯棒轴线的距离LdP勺形曲 面圆角半径r;各个参数确定方法包括: 芯棒总长度L按下式(1)确定, L=IOD(1) 芯棒与管材内壁的单边间隙δ按下式(2)确定,(2) 芯棒直径d按下式(3)确定, d=D-2t-2δ(3) 勺形曲面中心与芯棒前端的距离L1按下式(4)确定,(4) 勺形曲面中心与芯棒轴线距离L2按下式(5)确定, L2=R(5) 勺形曲面圆角半径r按下式(6)确...

【专利技术属性】
技术研发人员:李光俊
申请(专利权)人:成都飞机工业集团有限责任公司
类型:发明
国别省市:四川;51

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