一种方管弯圆成形工艺及工装制造技术

本发明专利技术属于机械制造领域，具体是一种方管弯圆成形工艺及工装。包括：(1)工装设计制作：依据方管弯圆尺寸要求设计制作专用工装，该工装由作为参考基准平面的基板(1)及在其上同一面固定的若干围圆挡板(2)和若干顶推装置(3)组成；围圆挡板(2)的外沿连线与工件的内圆重合，顶推装置(3)沿工件的外圆设置以提供方管弯曲是所需的外力；(2)工件预弯；(3)工件固定；(4)工件热矫正；(5)余量切除：切除方管余量，焊接接头后圈体成形，打磨焊缝平整；实施本发明专利技术能够有效提高方管弯圆成形后圈体的圆度、平面度及外观质量等指标，消除加工残余应力，提高产品结构强度，本发明专利技术较现有方管弯圆成形技术成本低，精度高，适合推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械制造
，具体是一种方管弯圆成形工艺及工装。
技术介绍
方管弯圆广泛应用于机械制造行业。风力发电机组配套结构件导流罩固定钢架，其主要结构为40mm×40mm方管弯圆，圈体成形后直径达到3m，要求圆度误差≤±1mm，平面度误差≤1mm。现有技术中通常用弯管机将方管弯圆，接头焊接后，圈体成形。其缺点是方管弯圆后表面难免划伤，圆弧内侧必然起皱，影响产品的机械性能及外观质量；由于这种方管弯圆的弹性回弹不可避免，再施加外力接头焊接后，圈体圆度及平面度无法达到精度要求。因此，在大型机械装备制造领域，迫切需要一种能克服上述缺点的低成本、高精度的方管弯圆成形工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，并达到以下技术要求：(1)方管弯曲成形后的圈体，要具有精确的圆度和平面度；(2)批量产品具备一致性，装配时可实现100%互换；(3)产品外观质量好，表面无划伤和圆弧内侧起皱。专利技术人通过反复研究和实践，不断探索，终于解决上述技术难题。本专利技术提供的技术方案是：一种低成本、高精度的方管弯圆成形工艺，按如下步骤实施：(1)工装设计制作：如附图1所示，依据方管弯圆的尺寸要求设计制作专用工装，所述工装由基板(1)、围圆挡板(2)、顶推装置(3)组成；基板(1)作为参考基准平面校准工件平面度，基板为厚度40—50mm的热轧板，其上固定连接有成圆周分部的围圆挡板(2)；所述圆周的外延连线形成的圆与制造工件的内圆重合；沿工件外圆方向设置有顶推装置(3)以提供方管弯曲时所需的外力；同时，改善方管剖面上的应力分布状态，使中性层（注：圆形靠外层受拉升变形，靠内侧受压缩变形，中性层指不变形的层面，是该领域的常用术语）外移，从而达到减少方管外侧管壁减薄量的目的；(2)工件预弯：使用弯管机将方管进行预弯，获得比规定直径大10—20%的圆弧；同时，改善方管剖面上的应力分布状态，使中性层外移，从而达到减少方管外侧管壁减薄量的目的；顶推装置(3)为楔形结构，依据被加工圈体结构成圆周分布，操作方便，结构可靠；工件与圈体接触面积较大，减少局部挤压变形；(3)工件固定：将预弯的方管圆弧，固定在专用工装上；当工件弯圆直径要求较小时，在预弯好的方管内加入沙粒压实，防止再次弯曲时出现内侧起皱、弯裂等缺陷；(4)工件热矫正：以所述专用工装的基板(1)作为矫正圈体平面度的基准，围圆挡板(2)作为矫正圈体的胎具，根据圆度要求、平面度要求和圈体平面波浪的变形情况划出矫正范围，配合顶推装置外力，采用火焰将方管圆弧加热膨胀、变形，使圈体逐渐成形，迅速冷却到常温，工件收缩后获得工件弯曲变形量；当工件变形量过大时再同法反向矫正，直至达到圆度要求和平面度要求后撤出工装；(5)余量切除：方管余量切除，接头焊接后圈体成形，焊缝打磨平整；(6)抛丸处理：消除工件内残余应力，增加表面强度；其中步骤(2)可先于步骤(1)进行，也可与其同步进行；通过重复上述步骤(1)—步骤(5)进行微量调整，能够达到符合要求的精度和强度，批量产品一致性好，装配时可实现100%互换；产品外观质量好，表面无划伤和圆弧内侧起皱。本专利技术的还包括的优化或/和改进有：优选方案之一，所述步骤(4)中工件热矫正中的加热温度控制在500—600℃；优选方案之二，所述步骤(4)中工件热矫正中的加热方式为氧炔焰加热；优选方案之三，所述步骤(4)中的变形量较大时，采用喷水冷却方式；本专利技术技术方案带来的有益效果：本专利技术有效的解决了方管弯圆成形后圈体的圆度、平面度及外观质量等技术要求，并消除了加工过程中内部残余应力，提高了产品的结构强度；经生产实践证明，完全满足客户要求，仅2015年大型方管弯圆产品供货200余套，实现销售收入24万元。下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的技术方案。附图说明附图1为本专利技术的方管弯圆成形工装结构示意图。图1中，1—基板、2—围圆挡板、3—顶推装置。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细描述。在实施例中，为了便于描述，各部件相对位置关系的描述是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。实施例1：制作2.0MW风力发电机组配套结构件导流罩前钢架。2.0MW风力发电机组配套结构件导流罩前钢架主要结构为40mm×40mm方管弯圆，圈体成形后直径达到3m，要求圆度误差≤±1mm，平面度误差≤1mm。按如下步骤实施：(1)工装设计制作：如附图1所示，依据方管弯圆的尺寸要求设计制作专用工装，所述工装由基板(1)、围圆挡板(2)、顶推装置(3)组成；基板(1)作为参考基准平面校准工件平面度，基板为厚度40—50mm的热轧板，其上固定连接有成圆周分部的围圆挡板(2)，围圆挡板(2)间距参考工件直径和操作空间而定；所述圆周的外延连线形成的圆与制造工件的内圆重合；沿工件外圆方向设置有顶推装置(3)以提供方管弯曲时所需的外力；同时，改善方管剖面上的应力分布状态，使中性层外移，从而达到减少方管外侧管壁减薄量的目的；工件直径大，围圆挡板的间距就可以相对大一些，理论讲间距越小越好，围成圆后更接近真圆；考虑操作方便的问题，顶推装置(3)为楔形结构，依据被加工圈体结构成圆周分布，操作方便，结构可靠；工件与圈体接触面积较大，减少局部挤压变形；(2)工件预弯：使用弯管机将方管进行预弯，获得比规定直径大10—20%的圆弧；预弯时圆弧直径大一些，方管弯曲阻力就会相对小一些，从而减少表面划伤和圆弧内侧起皱等缺陷；(3)工件固定：将预弯的方管圆弧，固定在专用工装上；当工件弯圆直径要求较小时，在预弯好的方管内加入沙粒压实，防止再次弯曲时出现内侧起皱、弯裂等缺陷；(4)工件热矫正：以所述专用工装的基板(1)作为矫正圈体平面度的基准，围圆挡板(2)作为矫正圈体的胎具，根据圆度要求、平面度要求和圈体平面波浪的变形情况划出矫正范围，配合顶推装置外力，采用火焰将方管圆弧加热膨胀、变形，使圈体逐渐成形，迅速冷却到常温，工件收缩后获得工件弯曲变形量；当工件变形量过大时再同法反向矫正，直至达到圆度要求和平面度要求后撤出工装；(5)余量切除：方管余量切除，接头焊接后圈体成形，焊缝打磨平整；(6)抛丸处理：消除工件内残余应力，增加表面强度；其中步骤(2)可先于步骤(1)进行，也可与其同步进行；重复上述步骤(1)—步骤(5)进行微量调整，能够达到符合要求的精度和强度，批量产品一致性好，装配时可实现100%互换；产品外观质量好，表面无划伤和圆弧内侧起皱。实施例2：制作2.0MW风力发电机组配套结构件导流罩后钢架。2.0MW风力发电机组配套结构件导流罩后钢架由为3个圆弧段组成的圈体，主要材料为40mm×40mm方管，拼接后的圈体直径达到4m，要求整体圆度误差≤±1mm，平面度误差≤1mm。按照实施例1的步骤操作，不同之处在于：所述基板(1)与围圆挡板(2)之间的固定连接是焊接；所述基板(1)与顶推装置(3)之间的固定连接是螺栓连接；所述顶推装置(3)为楔形结构，方便操作；所述基板为厚度40—50mm的热轧板；所述步骤(4)中工件热矫正中的加热温度控制在500—600℃；所述步骤(4)中工件热矫正中的加热方式为氧炔焰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方管弯圆成形工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)工装设计制作：依据方管弯圆的尺寸要求依据方管弯圆的尺寸要求设计制作专用工装，工装由基板(1)及在其上同一面固定连接的若干围圆挡板(2)和若干顶推装置(3)组成；基板(1)作为参考基准平面，围圆挡板(2)成圆周分部，所述圆周的外延连线形成的圆与制造工件的内圆重合，围圆挡板(2)间距参考工件直径和操作空间而定；顶推装置(3)沿工件外圆方向设置以提供方管弯曲时所需的外力；(2)工件预弯：使用弯管机将方管进行预弯，获得比规定直径大10—20%的圆弧；(3)工件固定：将预弯的方管圆弧，固定在专用工装上；当工件弯圆直径要求较小时，在预弯好的方管内加入沙粒压实，防止再次弯曲时出现缺陷；(4)工件热矫正：以专用工装的基板(1)作为矫正圈体平面度的基准，围圆挡板(2)作为矫正圈体的胎具，根据圆度要求、平面度要求和圈体平面波浪的变形情况划出矫正范围，配合顶推装置外力，采用火焰将方管圆弧加热膨胀、变形，使圈体逐渐成形，迅速冷却到常温，工件收缩后获得工件弯曲变形量，达到要求后撤出工装；(5)余量切除：方管余量切除，接头焊接后圈体成形，焊缝打磨平整；(6)抛丸处理：消除工件内残余应力，增加表面强度；其中步骤(2)可先于步骤(1)进行，也可与其同步进行；所述步骤(1)—步骤(5)可根据需要重复进行。...

【技术特征摘要】
1.一种方管弯圆成形工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)工装设计制作：依据方管弯圆的尺寸要求依据方管弯圆的尺寸要求设计制作专用工装，工装由基板(1)及在其上同一面固定连接的若干围圆挡板(2)和若干顶推装置(3)组成；基板(1)作为参考基准平面，围圆挡板(2)成圆周分部，所述圆周的外延连线形成的圆与制造工件的内圆重合，围圆挡板(2)间距参考工件直径和操作空间而定；顶推装置(3)沿工件外圆方向设置以提供方管弯曲时所需的外力；(2)工件预弯：使用弯管机将方管进行预弯，获得比规定直径大10—20%的圆弧；(3)工件固定：将预弯的方管圆弧，固定在专用工装上；当工件弯圆直径要求较小时，在预弯好的方管内加入沙粒压实，防止再次弯曲时出现缺陷；(4)工件热矫正：以专用工装的基板(1)作为矫正圈体平面度的基准，围圆挡板(2)作为矫正圈体的胎具，根据圆度要求、平面度要求和圈体平面波浪的变形情况划出矫正范围，配合顶推装置外力，采用火焰将方管圆弧加热膨胀、变形，使圈体逐渐成形，迅速冷却到常温，工件收缩后获得工件弯曲变形量，达到要求后撤出工装；(5)余量切除：方管余量切除，接头焊接后圈体成形，焊缝打磨平整；(6)抛丸处理：消除工件内残余应力，增加表面强...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑毅，
申请(专利权)人：新疆亿支特机械设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65