一种小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种数控绕弯时用于小弯曲半径（Ｒ／Ｄ≤２）的薄壁数控弯管“分段抽芯”新工艺，其特征在于：在电脑控制系统上设置“分段抽芯”增量角度（５度～２０度），实时参照弯曲模旋转角度，当增量弯曲角度达到设定值时，即将信号传给ＰＬＣ８，使得弯曲过称暂时停止，在其它模具均不动的情况下，控制尾架抽芯装置５将芯棒５－１及柔性芯头５－２向后撤出，然后再送至初始安装角度，继续进行弯曲，不断反复进行以上动作，直到总弯曲角度达到设定的弯曲角度。此工艺适用于小弯曲半径（Ｒ／Ｄ≤２）的薄壁数控弯管件的弯制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械加工领域，特别涉及一种实现小弯曲半径薄壁管件数控绕弯成形的弯制新工艺。
技术介绍
近年来，小弯曲半径(相对弯曲半径R/D≤2，R-弯曲半径，D-管材外径)薄壁弯管件在航空、航天等高
中日益广泛应用。但在薄壁数控弯管过程中，减小弯曲半径将增加管件的起皱趋势、壁厚减薄和截面畸变程度，加剧了薄壁弯管件的成形难度，从而制约和降低弯管件的整体制造水平。为了获得小弯曲半径弯管件，有时不得不通过采用两个半管或两个以上半管对焊的方法来代替，但由于在导管上增加了多道焊缝，导致管件的使用性能降低。小弯曲半径薄壁管材弯曲技术已成为迫切需要解决的关键问题和重要发展方向。目前，管件最小弯曲半径均在2倍管材外径以上。弯曲半径减小会增大起皱趋势和截面畸变程度，为了避免发生以上缺陷，须增大芯棒直径并严格控制管材与防皱块及压块间隙量，但这样会增大模具对管材的拖动阻力，而由于弯曲半径减小本身将增大管件弯曲力矩，这会导致管材与夹块更易发生相对滑动而打滑，从而使管材弯曲前段发生起皱而引起管材弯曲过程失败。为了避免滑动，一般的方法有三种：1)增加夹紧距离(夹块长度)；2)在夹块内槽添加砂纸或加工成螺纹面；3)配套管材夹塞，避免管子夹紧时产生弹性变形和夹痕。4)采用互锁方式保证弯管过程中镶块与夹紧块之间不发生移位。但以上方法均通过增大管材与夹块间的摩擦力以增大对管材夹持力来避免相对滑动，在弯制小弯曲半径弯管时作用有限，需要寻找一种简便、有效而又能从根本上解决小弯曲半径弯管所带来的滑动问题的方法，这是当前薄壁管数控弯曲成形技术发展的迫切要求。
技术实现思路
为克服小弯曲半径弯管的上述普遍问题，本专利技术的目的是提供一种数控绕弯时用于小弯曲半径(R/D≤2)的薄壁数控弯管新工艺-“分段抽芯”工艺。如图2所示，一般弯管过程为在整个弯曲过程结束后，再进行芯棒抽芯动作及其它模具的卸载。如图3所示，“分段抽芯”则指在弯曲过程中每弯曲一个小角度(5度~20度)，弯管机停止动作并进行一次抽芯动作，然后再将芯棒送进到初始工作位置继续进行弯曲，当完成同样设定的小角度弯曲后，弯管机停止动作并抽芯，如此反复，直到获得所需的弯曲角度。本专利技术涉及一个“分段抽芯”控制系统、尾架抽芯装置、旋转编码器及相应的液压系统。-->控制系统中通过可编程控制器(PLC)实现对弯管机弯曲角度和尾架芯模动作的控制；旋转编码器与可编程控制器(PLC)相连，可编程控制器(PLC)与电脑控制系统相连；弯曲角度采用旋转编码器来获取(单位为度/秒)，并将编码器发出的脉冲讯号传送至可编程控制器(PLC)，通过可编程控制器(PLC)传至电脑，在屏幕上在线动态显示弯曲角度；尾架抽芯装置可设置为“连续抽芯”和“分段抽芯”两种运动方式。本专利技术“分段抽芯”工艺具体过程如下：首先在电脑控制系统上设置“分段抽芯”增量角度，实时参照弯曲模旋转角度，当增量弯曲角度达到设定值时(见图4(b))，电脑即将信号传给可编程控制器(PLC)，可编程控制器(PLC)控制液压系统，使得弯曲过称暂时停止，在其它模具均不动的情况下，PLC控制控制尾架抽芯装置将芯棒及柔性芯头向后撤出(见图4(c))，然后再送进至初始安装角度(见图4(d))，继续进行弯曲，当完成一个小弯曲角度时，再重复进行以上动作，直到总弯曲角度达到设定的弯曲角度，再抽芯并进行其他模具的卸载。在进行小弯曲半径薄壁管件弯曲时，可在1~20度范围内随意设置分段角度并可进行自动弯曲控制。在弯曲半径越小，分段抽芯角度越小，对于相对弯曲半径2倍管材外径以内的小弯曲半径成形，一般控制在5度~10度。相较于一般弯曲工艺，“分段抽芯”方式下，管材弯曲力矩在弯曲过程中缓慢增加，且远小于一般弯曲过程的作用力，且管件与芯模间的摩擦阻力也减小，从而能有效避免管材/夹块出现相对滑动的可能性。同时“分段抽芯”工艺还能在一定程度上减小管件壁厚减薄和截面畸变程度以及管件回弹，进而提高小弯曲半径管件的成形精度。以上工艺简便有效，特别适用于数控弯管过程，但对于一般设备，通过手动方式也可实现“分段抽芯”工艺，从而实现小弯曲半径难弯管件的弯制。除了圆管，本专利技术同时适用于矩形管等异型截面管材的弯曲。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。附图说明通过下面参照附图，可对数控绕弯“分段抽芯”这一新工艺有更好的理解，进一步理解本专利技术的特点。附图中：图1为本专利技术的控制过程简图。图2出示了一般数控弯管过程弯曲模和芯棒速度曲线图3出示了“分段抽芯”过程弯曲模和芯棒速度曲线图4出示了“分段抽芯”工艺流程示意图a)出示了数控绕弯弯曲小角度变形位置示意图。b)出示了数控绕弯弯曲小角度变形后芯模后撤示意图。c)出示了数控绕弯弯曲小角度变形芯模后撤后回到原位示意图。-->d)出示了数控绕弯弯曲到设定角度(如90度)时示意图。e)出示了数控绕弯弯曲到设定角度(如90度)时整体卸载示意图。f)出示了薄壁管数控绕弯“分段抽芯”控制系统参数设置界面。图中：弯曲模1、压块2、夹块3、防皱块4、芯棒5-1、柔性芯头5-2、夹塞6、弯曲模镶块3-1、管材7、可编程控制器PLC8、电脑屏显系统9、旋转编码器10、弯曲切点11。图5为薄壁管数控绕弯“分段抽芯”控制系统参数设置界面。具体实施方式本专利技术公开的新工艺已成功用于不锈钢管件38×1×42(管材外径×壁厚×中心线弯曲半径)和38×1×57以及铝合金管件50×1×75和50×1×100。现以弯曲规格38×1×38的相对弯曲半径为1的不锈钢弯曲过程为例，说明所公开
技术实现思路
的可行性。确定“分段抽芯”角度为5度，并通过控制系统进行设定；在0.8弧度/秒的弯曲速度下进行弯曲动作；当弯曲角度达到设定5度时，暂停止弯曲动作，在其它模具不动的情况下，PLC控制尾架抽芯装置将芯棒和芯头向后撤出，然后再送进到初始安装位置，并继续进行弯曲动作；直到下一个增量弯曲角度达到5度时，重复抽芯动作，以次类推，直到获得所需要的弯曲角度。通过“分段抽芯”工艺，成功弯制了不锈钢管件弯曲角度在30～150°的一组高难度弯管件成形，成形管件表面质量很好，没有出现失稳起皱，截面畸变程度在5％以内，最大壁厚减薄控制在29％左右。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形工艺方法，其特征在于包括下述步骤：在电脑控制系统上设置“分段抽芯”增量角度，实时参照弯曲模旋转角度，当增量角度达到设定值时，即将信号传给可编程控制器（８），使得弯曲过程暂停，在其它模具均不动情况下，控制尾架抽芯装置（５）将芯棒（５－１）及柔性芯头（５－２）向后撤出，然后再送至初始安装角度继续进行弯曲，重复以上动作，直到总弯曲角度达到需要的弯曲角度。

【技术特征摘要】
1、一种小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形工艺方法，其特征在于包括下述步骤：在电脑控制系统上设置“分段抽芯”增量角度，实时参照弯曲模旋转角度，当增量角度达到设定值时，即将信号传给可编程控制器(8)，使得弯曲过程暂停，在其它模具均不动情况下，控制尾架抽芯装置(5)将芯棒(5-1)及柔性芯头(5-2)向后撤出，然后再送至初始安装角度继续进行弯曲，重复以上动作，直到总弯曲角度达到需要的弯曲角度。2、根据权利要求1所述的一种小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形工艺方法，其特征在于：控制系统通过可编程控制器(8)实现对弯管机弯曲角度和尾架芯模(5)动作的控制，旋转编码器(10)与可编程控制器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨合，李恒，詹梅，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[]