一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具及其成形方法技术

本发明专利技术涉及一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具及其成形方法，属于管件弯曲成形技术领域，解决薄壁管件无芯弯曲成形过程中弯曲难度大、管件成品率低的技术问题。解决方案为：它包括弯曲模、镶模、夹持模、缓冲模、压力模、防皱模和助推模，助推模安装于待弯曲管件的尾部，压力模和防皱模设置于待弯曲管件的中部，压力模上设有压力模槽，夹持模和弯曲模设置于待弯曲管件的首部，弯曲模上设有弯曲模槽，镶模设置在弯曲模的豁口上，缓冲模设置于待弯曲管件首部的端面位置处，相应地还提供了上述弯曲成形模具的成形方法，改善了无芯弯曲相对弯曲半径弯曲极限，管材内外壁壁厚基本均匀，截面畸变程度小，满足对小相对弯曲半径管材的需求。

A double booster thin-walled tube with large curvature core without core forming and forming method

The invention relates to a double push up thin-walled tube piece large curvature coreless bending forming die and its forming method, which belongs to the field of pipe bending forming technology, and solves the technical problems of bending difficulty and thin pipe product yield in the process of thin-walled tube coreless bending. Solution: it includes bending die, insert mold, clamping die, die, die, pressure buffer and boost the wiper die die, die to be installed on the tail booster tube bending, middle pressure die and blank die set in the pipe to be bent, pressure die is provided with a pressure cavity, the first clamping mode and to be arranged on the bending pipe bending die, bending die with bending die groove insert die is arranged in the gap of bending die, die at the end position is arranged on the bending pipe to the buffer header, accordingly also provides a method for forming the bending die, improves bending without mandrel relative bending radius of bending limit. Inside and outside the pipe wall thickness uniform, cross-section distortion degree is small, the relative bending radius of pipe to meet the needs of small.

【技术实现步骤摘要】
一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具及其成形方法
本专利技术属于管件弯曲成形
，特别涉及一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具及其成形方法。
技术介绍
现代社会对节能和环保要求越来越严格，结构轻量化产品越来越受重视。弯管具有结构合理、尺寸精确、强韧化和低能耗等优点，同时也与现代社会提出的轻量(中空结构)、强环保等要求相吻合，被广泛应用于航空航天、船舶、汽车及锅炉等行业。目前，通过有芯或者无芯弯曲弯制相对弯曲半径较大(大于2.5)的钢管基本都可以达到较理想效果，但相对弯曲半径太大不能节省使用场合所占空间。相对弯曲半径较小(1.0～1.5)的管材虽然很大程度上节省使用场合所占空间，但由于技术条件限制，弯制相对弯曲半径过小的管材极易出现外侧壁过度减薄、内侧壁起皱以及截面过度瘪化等缺陷，使得弯管件成品率较低，现阶段钢管有芯弯曲可以弯制最小相对弯曲半径1.1～1.3之间的管材，而无芯弯曲相比有芯弯曲难度较大，据资料可查通过现在已有的技术弯制薄壁钢管，最小相对弯曲半径(目前生产中最常用的简易机架尾部助推装置条件下)为1.5～2.0，相对弯曲半径R/D(R–弯曲半径，D–钢管外径)越小，弯管外侧壁厚减薄率越大，内外侧壁厚越不均匀，且截面畸变也越严重。钢管沿轴向前进过程中与压力模和防皱模内凹槽面均产生一定滑动摩擦，弯曲模转动时需有一个附加切向拉应力来平衡管坯进给方向上摩擦反力，与此同时附加切向拉应力加大了钢管外侧减壁程度，同时缓解了内侧壁厚增厚程度，钢管内外侧壁厚均匀度较差。其他弯曲条件相同情况下，使用有芯棒弯曲时虽然可以在一定程度上减轻薄壁圆管型腔被“压瘪”的程度，也可以弯制出相对弯曲半径较小的管材，但是同时也会过度增大外侧壁厚减薄程度，综合指标不理想。申请公布号为CN104525740A的专利技术创造中虽然提出了一种拉拔缠绕式小弯曲半径弯管模具及弯管方法，通过提出一种滑槽和非对称弯曲模槽贴在一起的弯管模具槽，使得弯曲后相对弯曲半径达到1.1左右，椭圆度效应较小，但是该专利技术创造中没有明确提出是有芯还是无芯弯曲，也没有给出弯曲后管壁变化情况，但是管壁变化情况是弯曲质量一个很重要的指标，外侧壁厚减小过大必然降低弯管的承载能力和使用性能；内侧壁厚增大严重使得内侧壁表面不光滑，甚至有起皱现象，严重影响了其疏导能力。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的不足，解决现有薄壁管件无芯弯曲成形过程中弯曲难度较大、管件成品率较低的技术问题，克服现有技术条件在室温下进行薄壁管件大曲率(小弯曲半径)无芯弯曲成形的不足，提高相对弯曲半径为1.0～1.5之间的管材弯曲成形质量/成形极限，提供一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具及其成形方法。本专利技术通过以下技术方案予以实现。一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具，它包括弯曲模、镶模、夹持模、缓冲模、压力模、防皱模和助推模，其特征在于：所述助推模安装于待弯曲管件的尾部位置处，所述助推模包括外助推模和内助推模，外助推模设置于待弯曲管件弯曲方向的外侧，内助推模设置于待弯曲管件弯曲方向的内侧，外助推模和内助推模与待弯曲管件管外壁的接触的面上分别对应设置有凹槽；所述压力模和防皱模设置于待弯曲管件的中部，压力模设置于待弯曲管件弯曲方向的外侧，防皱模设置于待弯曲管件弯曲方向的内侧，防皱模上设置有与待弯曲管件的管壁相配合的凹槽，压力模与待弯曲管件的管壁的接触面上设置有压力模槽，压力模槽相对一侧的压力模表面设置为与机床相配合的装配面；所述压力模槽为弧形凹槽面，压力模槽底部设置为底部圆弧凹槽面，底部圆弧凹槽面的曲率半径为R压底＝10.36～22.36mm，底部圆弧凹槽面的弧顶与压力模表面之间的距离为B压＝18.62～40.62mm，底部圆弧凹槽面的两侧分别通过过渡圆弧凹槽面过渡连接，过渡圆弧凹槽面的曲率半径为R压过＝25.82～55.93mm，过渡圆弧凹槽面的另一侧与压力模表面通过过渡圆角过渡连接，过渡圆角的曲率半径为R压角＝1.0～2.0mm；所述夹持模和弯曲模设置于待弯曲管件的首部，夹持模设置于待弯曲管件弯曲方向的外侧，弯曲模设置于待弯曲管件弯曲方向的内侧，弯曲模设置为带有豁口的圆盘，圆盘的圆柱面上设置有弯曲模槽，所述弯曲模槽为半圆柱形凹槽，弯曲模槽底部设置为圆弧凹槽面，圆弧凹槽面的曲率半径为R弯圆＝14.53～31.48mm，圆弧凹槽面的弧顶与弯曲模表面之间的距离为B弯＝14.06～30.47mm，圆弧凹槽面与弯曲模表面通过过渡圆角连接，过渡圆角的半径为R弯角＝1.0～2.0mm，所述压力模槽与弯曲模槽相配合形成待弯曲管件的弯管模具槽，压力模槽与弯曲模槽的合模中心线与待弯曲管件的中心线之间的距离为H＝0.8～1.5mm；所述镶模的一端沿弯曲模的切线方向设置在弯曲模的豁口上，夹持模和镶模的相对面上设置有与待弯曲管件的管壁相配合的凹槽，并且镶模上设置的凹槽与弯曲模槽相切；所述缓冲模设置于待弯曲管件首部的端面位置处，缓冲模为半模，包括空心半圆柱模与实心半模，实心半模固定设置在空心半圆柱模的一端，空心半圆柱模伸入待弯曲管件的管腔中并与管件内壁相配合，空心半圆柱模伸入管腔内部的长度为夹持模长度的0.5～0.8倍，实心半模卡装在待弯曲管件的前端面上。一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具的成形方法，包括以下步骤：S1，模具的装配与调试；S2，弯管机弯曲过程中模具速度设定：依据待弯曲管件的相对壁厚范围设定弯管机的弯曲角速度ω，当t/D≤0.05时，弯曲角速度ω设为0.018rad/s～0.052rad/s，当t/D＞0.05时，弯曲角速度ω设为0.052rad/s～0.087rad/s，式中t为管材壁厚，D为管材外径；助推模轴向进给速度V助推模、压力模5的轴向进给速度V压力模与弯曲切线速度V弯曲切向之间的关系为下列各式中的任一种：a、V助推模＝V压力模＝(1.05～1.25)V弯曲切向；b、V助推模＝V压力模＝(0.5～0.9)V弯曲切向；c、V助推模＝(1.05～1.25)V弯曲切向，V压力模＝(0.5～0.9)V弯曲切向；d、V助推模＝(0.5～0.9)V弯曲切向，V压力模＝(1.05～1.25)V弯曲切向；e、V外助推模＝V压力模＝(1.05～1.25)V弯曲切向，V内助推模＝-(1.05～1.25)V弯曲切向；其中：V外助推模表示外助推模7的轴向速度，V内助推模表示内助推模轴向速度；弯曲模、镶模、夹持模及缓冲模同步转动，速度设定好后关闭弯管机；S3，弯曲过程中缓冲模应力的大小及方向设定：缓冲模轴向应力的大小为许用附加切向拉应力的0.6～0.8倍，缓冲模轴向应力的方向为与待弯曲管件沿轴线运动的方向相反；其中，许用附加切向拉应力：式中：[σT]―许用附加切向拉应力，单位为：MPa，D―管材线性硬化系数，单位为：MPa，E―弹性模量，单位为：MPa，σb―抗拉强度，单位为：MPa，R0/d0―相对弯曲半径，σs―屈服应力，单位为：MPa；S4，依据成形要求设定弯曲角度；S5，防皱模上均匀喷涂润滑剂；S6，管件弯曲：将弯管机机床打开，将弯曲模、镶模、夹持模、压力模、防皱模、外助推模以及内助推模分别与待弯管件进行装配，在待弯曲管件的首端端面处还卡装有缓冲模，然后按照设定的弯曲速度弯曲管件，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具，它包括弯曲模(1)、镶模(2)、夹持模(3)、缓冲模(4)、压力模(5)、防皱模(6)和助推模，其特征在于：所述助推模安装于待弯曲管件(9)的尾部位置处，所述助推模包括外助推模(7)和内助推模(8)，外助推模(7)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的外侧，内助推模(8)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的内侧，外助推模(7)和内助推模(8)与待弯曲管件(9)管外壁接触的面上分别对应设置有凹槽；所述压力模(5)和防皱模(6)设置于待弯曲管件(9)的中部，压力模(5)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的外侧，防皱模(6)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的内侧，防皱模(6)上设置有与待弯曲管件(9)的管壁相配合的凹槽，压力模(5)与待弯曲管件(9)的管壁的接触面上设置有压力模槽，压力模槽相对一侧的压力模(5)表面设置为与机床相配合的装配面；所述压力模槽为弧形凹槽面，压力模槽底部设置为底部圆弧凹槽面，底部圆弧凹槽面的曲率半径为R压底＝10.36～22.36mm，底部圆弧凹槽面的弧顶与压力模(5)表面之间的距离为B压＝18.62～40.62mm，底部圆弧凹槽面的两侧分别通过过渡圆弧凹槽面过渡连接，过渡圆弧凹槽面的曲率半径为R压过＝25.82～55.93mm，过渡圆弧凹槽面的另一侧与压力模(5)表面通过过渡圆角过渡连接，过渡圆角的曲率半径为R压角＝1.0～2.0mm；所述夹持模(3)和弯曲模(1)设置于待弯曲管件(9)的首部，夹持模(3)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的外侧，弯曲模(1)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的内侧，弯曲模(1)设置为带有豁口的圆盘，圆盘的圆柱面上设置有弯曲模槽，所述弯曲模槽为半圆柱形凹槽，弯曲模槽底部设置为圆弧凹槽面，圆弧凹槽面的曲率半径为R弯圆＝14.53～31.48mm，圆弧凹槽面的弧顶与弯曲模(1)表面之间的距离为B弯＝14.06～30.47mm，圆弧凹槽面与弯曲模(1)表面通过过渡圆角连接，过渡圆角的半径为R弯角＝1.0～2.0mm，所述压力模槽与弯曲模槽相配合形成待弯曲管件(9)的弯管模具槽，压力模槽与弯曲模槽的合模中心线与待弯曲管件(9)的中心线之间的距离为H＝0.8～1.5mm；所述镶模(2)的一端沿弯曲模(1)的切线方向设置在弯曲模(1)的豁口上，夹持模(3)和镶模(2)的相对面上设置有与待弯曲管件(9)的管壁相配合的凹槽，并且镶模(2)上设置的凹槽与弯曲模槽相切；所述缓冲模(4)设置于待弯曲管件(9)首部的端面位置处，缓冲模(4)为半模，包括空心半圆柱模(41)与实心半模(42)，实心半模(42)固定设置在空心半圆柱模(41)的一端，空心半圆柱模(41)伸入待弯曲管件(9)的管腔中并与管件内壁相配合，空心半圆柱模(41)伸入管腔内部的长度为夹持模(3)长度的0.5～0.8倍，实心半模(42)卡装在待弯曲管件(9)首部的端面上。...

【技术特征摘要】
1.一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具，它包括弯曲模(1)、镶模(2)、夹持模(3)、缓冲模(4)、压力模(5)、防皱模(6)和助推模，其特征在于：所述助推模安装于待弯曲管件(9)的尾部位置处，所述助推模包括外助推模(7)和内助推模(8)，外助推模(7)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的外侧，内助推模(8)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的内侧，外助推模(7)和内助推模(8)与待弯曲管件(9)管外壁接触的面上分别对应设置有凹槽；所述压力模(5)和防皱模(6)设置于待弯曲管件(9)的中部，压力模(5)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的外侧，防皱模(6)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的内侧，防皱模(6)上设置有与待弯曲管件(9)的管壁相配合的凹槽，压力模(5)与待弯曲管件(9)的管壁的接触面上设置有压力模槽，压力模槽相对一侧的压力模(5)表面设置为与机床相配合的装配面；所述压力模槽为弧形凹槽面，压力模槽底部设置为底部圆弧凹槽面，底部圆弧凹槽面的曲率半径为R压底＝10.36～22.36mm，底部圆弧凹槽面的弧顶与压力模(5)表面之间的距离为B压＝18.62～40.62mm，底部圆弧凹槽面的两侧分别通过过渡圆弧凹槽面过渡连接，过渡圆弧凹槽面的曲率半径为R压过＝25.82～55.93mm，过渡圆弧凹槽面的另一侧与压力模(5)表面通过过渡圆角过渡连接，过渡圆角的曲率半径为R压角＝1.0～2.0mm；所述夹持模(3)和弯曲模(1)设置于待弯曲管件(9)的首部，夹持模(3)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的外侧，弯曲模(1)设置于待弯曲管件(9)弯曲方向的内侧，弯曲模(1)设置为带有豁口的圆盘，圆盘的圆柱面上设置有弯曲模槽，所述弯曲模槽为半圆柱形凹槽，弯曲模槽底部设置为圆弧凹槽面，圆弧凹槽面的曲率半径为R弯圆＝14.53～31.48mm，圆弧凹槽面的弧顶与弯曲模(1)表面之间的距离为B弯＝14.06～30.47mm，圆弧凹槽面与弯曲模(1)表面通过过渡圆角连接，过渡圆角的半径为R弯角＝1.0～2.0mm，所述压力模槽与弯曲模槽相配合形成待弯曲管件(9)的弯管模具槽，压力模槽与弯曲模槽的合模中心线与待弯曲管件(9)的中心线之间的距离为H＝0.8～1.5mm；所述镶模(2)的一端沿弯曲模(1)的切线方向设置在弯曲模(1)的豁口上，夹持模(3)和镶模(2)的相对面上设置有与待弯曲管件(9)的管壁相配合的凹槽，并且镶模(2)上设置的凹槽与弯曲模槽相切；所述缓冲模(4)设置于待弯曲管件(9)首部的端面位置处，缓冲模(4)为半模，包括空心半圆柱模(41)与实心半模(42)，实心半模(42)固定设置在空心半圆柱模(41)的一端，空心半圆柱模(41)伸入待弯曲管件(9)的管腔中并与管件内壁相配合，空心半圆柱模(41)伸入管腔内部的长度为夹持模(3)长度的0.5～0.8倍，实心半模(42)卡装在待弯曲管件(9)首部的端面上。2.根据权利要求1所述的一种双助推式薄壁管件大曲率无芯弯曲成形模具，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟毓俊，双远华，周研，王清华，李军，毛飞龙，丁小凤，王琛，蔡伟，邢伟荣，李建英，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14