彎管機(jī)組合模具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉坤，薛剛飛，龐茹，張?zhí)煊啵垒x，譚佳

（陜西萬(wàn)方汽車(chē)零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

彎管技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、壓力容器、空調(diào)制造等多種行業(yè)，彎管質(zhì)量及彎曲技術(shù)的好壞，將直接影響到這些行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理性，安全性，可靠性等。在廣泛的應(yīng)用中小管徑薄壁鋼管彎曲的批量生產(chǎn)，一般都是在彎管機(jī)上冷彎制成型，因此，為了彎制出高質(zhì)量的管件，就應(yīng)掌握管件在不同工藝條件下的加工技巧，對(duì)于冷彎制，合理的設(shè)計(jì)彎曲模具并掌握其正確的使用方法是非常有必要的。

目前，整車(chē)設(shè)計(jì)的管路中存在U型管類產(chǎn)品，在彎制成型后，產(chǎn)品形狀導(dǎo)致了設(shè)備無(wú)法鉚接和帶接頭時(shí)無(wú)法彎制的問(wèn)題，一直以來(lái)該類產(chǎn)品都在成型后采用風(fēng)動(dòng)扳手裝套筒加直通接頭，與聯(lián)管螺母套裝，利用螺紋旋緊的方式鉚接。但該方法易造成產(chǎn)品變形、接頭受損，裝配中管子存在難以裝配和裝配后“三漏”隱患；管端脹型和焊接接頭后的鋼管有U型彎時(shí)，設(shè)備則無(wú)法彎制。

為解決上述背景技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)就如何設(shè)計(jì)出一種可以貼合實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)帶接頭和端口脹型鋼管的彎曲作業(yè)的模具進(jìn)行論述。

1 組合模具的設(shè)計(jì)原理

①分析彎管機(jī)工作原理及運(yùn)動(dòng)過(guò)程，按圖 1，在彎管的過(guò)程中除管子加緊過(guò)程外。彎曲定輪的動(dòng)作過(guò)程應(yīng)為軸向旋轉(zhuǎn)，并連續(xù)不斷的往復(fù)這一動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)管類產(chǎn)品的連續(xù)彎曲。

②借鑒凸輪的結(jié)構(gòu)和能夠?qū)崿F(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)，并根據(jù)彎管時(shí)支撐機(jī)構(gòu)和料夾加緊管子的過(guò)程。

③假設(shè)彎管機(jī)為機(jī)架，凸輪和從動(dòng)件可將彎曲定輪分成兩部分來(lái)組成，并對(duì)從動(dòng)部分設(shè)計(jì)單向限位，以保證彎管過(guò)程。

2 組合模具的動(dòng)作過(guò)程

將鉚接后的管子夾在料夾和支撐機(jī)構(gòu)之間，由動(dòng)輪和輔推加緊在定輪從動(dòng)件上，彎曲至要求角度后，動(dòng)輪和輔推松開(kāi)。料夾送料，鉚接后的管子螺母會(huì)將從動(dòng)件推出。在這個(gè)過(guò)程中，送料進(jìn)給和彎曲定輪旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)及滑動(dòng)，送料后管子直線段為限位與從動(dòng)塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則使從動(dòng)件按滑槽軌跡重新復(fù)位，由此完成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得下面的彎管過(guò)程順利完成。

圖1

3 組合模具的設(shè)計(jì)要求

鋼管彎曲后的折彎半徑和形狀，取決于彎管模具的參數(shù)，必須根據(jù)實(shí)際需求，合理的設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)才能更好的完成彎曲作業(yè)：

1）按圖2，彎曲模具中的組合定輪直徑D由于被彎曲的鋼管在彎曲松開(kāi)后外力取消產(chǎn)生一定的回彈，彎制U型時(shí)，彎曲定輪設(shè)計(jì)彎曲半徑時(shí)，應(yīng)小于鋼管的彎曲半徑，數(shù)值按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

2）彎曲輪的槽內(nèi)半徑r與外倒圓角r1因相對(duì)彎曲半徑ε（ε=R0/d）的不同而有所區(qū)別，目的是為了最大限度的減少鋼管與彎曲模在彎制過(guò)程中產(chǎn)生劃傷和提高鋼管彎曲部分的管壁，避免褶皺的產(chǎn)生數(shù)值可按下公式計(jì)算。

r=Ad/2其中A為按相對(duì)彎曲半徑ε大小確定的系數(shù)，當(dāng)ε≥3.5時(shí)，A=1；當(dāng)ε＜3.5時(shí)，A=1-0.1/（10ε3）。

倒圓角半徑r1可取0.5-1mm，ε小時(shí)，r取小值。

當(dāng)ε≥3.5，鋼管直徑d小時(shí)，r1取小值；鋼管直徑d大時(shí)，r1取大值。

圖2

3）材料與表面粗糙度的選擇，組合定輪選取材料經(jīng)我公司多年加工及試驗(yàn)不斷完善，建議選取08F或A3鋼制造，其對(duì)材料表面能有效防護(hù)適合10#、20#帶鍍鋅、涂裝，不銹鋼、鋁管等材料產(chǎn)品的彎制。非組合式定輪可選取08F或紫銅材料制造。為了彎管外壁均勻受理壓縮變形創(chuàng)造有利的條件，彎曲定輪的彎曲圓弧面表面粗糙度建議Ra取1.6μm。

4）按圖3，由于設(shè)備使用環(huán)境和每批原材料的細(xì)微變化，對(duì)鋼管彎曲角度回彈，我們利用下角料，試彎產(chǎn)品角度α、α1、...αn，并用數(shù)顯萬(wàn)能角度尺逐一校驗(yàn)產(chǎn)品彎制；根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果求平均值，調(diào)整每個(gè)彎的補(bǔ)償值以保證產(chǎn)品彎制角度符合要求。

圖3

5）按圖4，組合定輪主體具有一弧形邊緣，在該邊緣上開(kāi)設(shè)有滑動(dòng)槽，該滑動(dòng)槽沿弧形邊緣延伸，保證彎管機(jī)在彎制盤(pán)圈產(chǎn)品的過(guò)程中需要小的螺旋間距時(shí)，鋼管與組合定輪干涉時(shí)起到對(duì)鋼管的保護(hù)作用倒角的大小根據(jù)定輪高度h而定，一般 r≤ h，則能有效的防止鋼管外壁劃傷、磕碰又能保證定輪與動(dòng)輪之間的有效夾緊。在彎曲間距要求過(guò)小時(shí)，可適當(dāng)降低高度 h，在保證不影響產(chǎn)品外觀的前提下，必要時(shí)可取消倒圓角r；

圖4

6）設(shè)計(jì)的組合定輪，定輪從動(dòng)件設(shè)置于定輪主體一側(cè)，其具有弧形邊緣及滑動(dòng)槽，且該弧形邊緣及滑動(dòng)槽與定輪主體相連貫；組合定輪設(shè)有滑動(dòng)槽，用于和定輪從動(dòng)件的滑軌進(jìn)行配合，以確保其裝配后可滑動(dòng)，限位塊焊接在定輪主體滑動(dòng)槽的止端，用于限制從動(dòng)件的行程，該定輪從動(dòng)件的厚度相較于定輪主體單邊小0.15mm， 且該定輪從動(dòng)件可沿定輪主體一側(cè)自由滑動(dòng)；所述的組合定輪可以貼合實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)帶接頭和端口脹型鋼管U型彎的彎曲作業(yè)。

4 組合模具的應(yīng)用

結(jié)合圖 1，使用時(shí)將組合定輪帶從動(dòng)件的部分裝在靠近彎管機(jī)定輪和輔推塊的方向，組合定輪圓面朝機(jī)頭方向，利用組合定輪的沉頭孔和鍵槽，用螺釘、鍵緊固在彎管機(jī)的定輪底座上，彎管過(guò)程需彎管機(jī)帶有送料加彎管臂復(fù)位同步功能，通過(guò)限位滑動(dòng)行程，定輪從動(dòng)件在定輪主體上滑動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，配合彎管機(jī)其余模具（動(dòng)輪、輔推、夾頭、支撐），完成帶接頭或管端脹型的鋼管類零件U型彎的彎管作業(yè)。

圖5

結(jié)合圖5，組合定輪中的主體和從動(dòng)件設(shè)有工藝孔，可用螺釘連接，使組合定輪一體化。將定輪主體及其從動(dòng)件用螺釘緊固后可代替?zhèn)鹘y(tǒng)定輪進(jìn)行彎管作業(yè)。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)彎管機(jī)模具不斷試驗(yàn)、改進(jìn)，生產(chǎn)驗(yàn)證，最終我們確定了這種彎曲定輪的新型結(jié)構(gòu)，這種彎曲模具,滿足了我公司涉及到U型彎的大批量產(chǎn)品和種類繁多零星產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，該彎管模具使用便捷，彎曲效果良好，實(shí)用性很強(qiáng)，對(duì)特殊要求的冷彎工作，具有一定的參考價(jià)值。該模具結(jié)構(gòu)在我公司的打氣泵管類、油管類、油水分離器總成類產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用，提高了產(chǎn)品加工效率、降低了產(chǎn)品加工難度，降低了產(chǎn)品制造成本。