管子彎模及其在Tribon中的設(shè)置和應(yīng)用

王靜　劉高舉

摘 要：提出冷彎和熱彎的區(qū)別和應(yīng)用，彎管的幾個(gè)參數(shù)包括彎模、起彎點(diǎn)、彎頭圓弧長(zhǎng)度、下料長(zhǎng)度等的概念及基本計(jì)算，彎管機(jī)彎模在Tribon中的設(shè)置和應(yīng)用，可作為設(shè)計(jì)人員的參考。

關(guān)鍵詞：冷彎；熱彎；彎管參數(shù)；彎模

中圖分類號(hào)：U671 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）6-0037-02

在船舶建造過(guò)程中，管子的彎制是不可缺少的工藝過(guò)程之一。各造船廠已廣泛地采用多種用途的彎管機(jī)來(lái)進(jìn)行管子的彎制工作。彎管的方法主要分為冷彎和熱彎兩種。冷彎與熱彎相比，冷彎需要消耗更多的彎管功率，且回彈和殘余應(yīng)力都有較明顯的增大。而且冷彎不能彎制曲率半徑很小的急轉(zhuǎn)彎頭。由于冷彎時(shí)金屬產(chǎn)生加工硬化，所以冷彎后的金屬管要比熱彎后的金屬管硬得多，但是冷彎不會(huì)破壞金屬原來(lái)的性質(zhì)。

熱彎具有冷彎不能比擬的適應(yīng)性。能將冷延性很差的材料加工成彎頭；能加工冷彎時(shí)需花費(fèi)較大機(jī)械能的彎頭，并能將冷彎時(shí)管子易破裂的脆性材料彎曲成形。熱彎尚存在如下缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜、加工成本高、生產(chǎn)效率低和表面光潔度差。

彎制工藝的選擇主要取決于管材特性、彎制功率、彎曲半徑、工廠設(shè)備條件等因素，原則上小直徑管子采用冷彎為宜，而較大直徑的管子，多數(shù)采用熱彎工藝。

1 彎管參數(shù)

彎管參數(shù)分兩部分：一部分是關(guān)于管段實(shí)長(zhǎng)、彎曲角和旋轉(zhuǎn)角；一部分是關(guān)于彎頭的起彎點(diǎn)、管段總長(zhǎng)度及無(wú)余量下料長(zhǎng)度。

1.1 起彎點(diǎn)

管子的彎角就是彎模所旋轉(zhuǎn)的角度，知道管子的彎角就可算出起彎點(diǎn)，如圖1所示：

A點(diǎn)即起彎點(diǎn)，當(dāng)有彎模半徑為R時(shí)，PA=PS-AS AS=SA=Rtan

1.2 彎頭圓弧長(zhǎng)度

在算出彎角a后就可根據(jù)彎模半徑求出切線長(zhǎng)和彎頭圓弧長(zhǎng)。彎頭圓弧長(zhǎng)等于彎模圓心角a所對(duì)應(yīng)的圓弧長(zhǎng)度，當(dāng)彎模半徑為R時(shí)，則弧長(zhǎng)l為：

1.3 下料長(zhǎng)度

下料長(zhǎng)度就是彎制成型的管子的總長(zhǎng)。理論上，它是各直管段長(zhǎng)度和彎頭圓弧長(zhǎng)度的總和。在彎制管子時(shí)，彎頭部分的圓弧長(zhǎng)度因材料塑形變形等原因而略有伸長(zhǎng)，所以實(shí)際下料長(zhǎng)度應(yīng)該比理論長(zhǎng)度略短一些。當(dāng)自動(dòng)彎管機(jī)采用“先焊后彎”的工藝流程時(shí)，實(shí)際下料長(zhǎng)度更必須是給出的一個(gè)參數(shù)。

從圖2可知，管段的理論下料長(zhǎng)度 L0為：

2 彎管機(jī)彎模在Tribon中的設(shè)置和應(yīng)用

2.1 彎模在Tribon中的設(shè)置

每個(gè)船廠都有本廠的彎管機(jī)彎模半徑尺寸，根據(jù)管子材料的不同，不同的通徑配有不同的彎模，我們可以把這些彎模數(shù)值設(shè)置到Tribon中，方便管子的建模，小票數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成，從而使生產(chǎn)設(shè)計(jì)的效率大大提高。

在Tribon中可通過(guò)Outfitting→Utilities→Machine Objects Setup→Bending， 在Command中進(jìn)行設(shè)置，可根據(jù)不同的管徑要求，增加或者修改彎模的大小和數(shù)量，同時(shí)可根據(jù)不同的船型和系統(tǒng)要求，增加彎管機(jī)的數(shù)量，從而達(dá)到同樣管徑，不同彎模的要求。

如管徑是φ18的管子，彎?？蛇M(jìn)行如圖3中的設(shè)置：

在這個(gè)彎管機(jī)的彎模設(shè)置中，Dy代表管子外徑，G-Measure代表管子需預(yù)留出的直管段長(zhǎng)度，L1-Measure代表前夾頭長(zhǎng)度，Bend Radius代表只外徑的管子需要幾倍的彎模即彎模和管子外徑的比值。

在已知船廠的彎模數(shù)據(jù)，如圖4，就可進(jìn)行相應(yīng)的彎模設(shè)置。

對(duì)于同一種類型的船舶，相同的管徑有不同的彎模時(shí)，可以設(shè)置不同的彎管機(jī)類型，在管系放樣時(shí)可選擇不同彎管機(jī)，如圖5所示，通過(guò)修改Bendobj id的數(shù)值，來(lái)選擇是幾號(hào)彎管機(jī)，從而獲得不同的彎模數(shù)據(jù)。

2.2 彎模在Tribon中的應(yīng)用

當(dāng)在前期設(shè)置把管子的彎模根據(jù)船廠的經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置好后，就可在管系放樣時(shí)直接應(yīng)用，對(duì)于相同通徑的管子，有不同的彎模要求時(shí)我們可以分別設(shè)置，如測(cè)深系統(tǒng)，以前管子通常采用冷彎，一般是小于3倍的彎模，這樣在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)操作中，測(cè)深尺端部容易卡在彎角處，現(xiàn)在采用熱彎形式，這樣通常是幾十倍的彎模，就不存在測(cè)深尺端部被卡住的問(wèn)題，從而保證測(cè)量艙室的準(zhǔn)確性。

如圖6所示，通過(guò)修改彎模數(shù)值，同樣走向的管子我們可以看到彎角圓弧大小的不同。

對(duì)于個(gè)別管子不同的彎模的修改也可通過(guò)Pipe Information→Bending rad進(jìn)行修改，單獨(dú)輸入數(shù)值。如圖7所示。

在設(shè)置好彎模，管子通過(guò)加皮操作成功Ready后，可生成對(duì)應(yīng)的小票，作為內(nèi)場(chǎng)的工人彎制管子的依據(jù)，設(shè)置好的彎?？稍谛∑眻D上體現(xiàn)，如圖8所示。

在了解管子的基本信息后，現(xiàn)場(chǎng)工人可根據(jù)小票圖來(lái)確定管子的彎角、彎模、起彎點(diǎn)，下料長(zhǎng)度等，從而使生產(chǎn)設(shè)計(jì)更好的為現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在船舶建造中，管系的加工與安裝所耗費(fèi)的工時(shí)，約占整個(gè)造船工程的12%～15%。為了縮短造船周期，提高造船質(zhì)量，制造出令船東滿意的船舶，單從船舶管系制造這個(gè)角度講，就必須改革落后的“管子制造現(xiàn)場(chǎng)取樣法”，這樣就出現(xiàn)了船舶管系放樣。從而使大量的船內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)工作移到車間或外場(chǎng)協(xié)作完成。這樣，管系參數(shù)等可以采用計(jì)算機(jī)技術(shù)取代人工計(jì)算管系參數(shù)，進(jìn)一步提高工作效率和準(zhǔn)確度。從而對(duì)于管子中彎模的了解和設(shè)置，具有很重要的意義，同時(shí)可幫助我們了解管子的下料長(zhǎng)度等，進(jìn)而幫助我們控制無(wú)余量下料，對(duì)實(shí)現(xiàn)“降本增效”具有舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)：

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