薄壁钢管弯曲模具设计
弯管原理和弯管模具设计
冷弯管原理和弯管模具设计一．弯管原理弯管机标准模具包括：弯管模、夹紧块、导板（或滚轮）。
多节活芯、防皱块为选件D管件外径t管件壁厚R弯曲半管件外径D仅反映管件大小，管件弯曲加工的易难程度取决于管件的壁厚和弯曲半径，管件壁厚越小，半径越小加工难度越大。
一般我们用相对壁厚，相对弯曲半径作为弯管的工艺参数相对壁厚tx=t/D，相对弯曲半径Rx=R/D弯管机对于Rx>3D，tx>0.04的管件使用标准模具即可,对于Rx<3D，tx<0.04D 的管件弯管机可加上防皱板, 多节芯头等工艺措施来保证管件弯曲质量弯管机主要采用缠绕弯管工艺，缠绕弯管工艺可以比较容易在弯管模具加上各种措施以得到较好的管件质量。
弯管工艺弯管工艺，口径从DN25～DN104，壁厚1～2mm，其弯曲半径一般为1D，即是管子口径。
弯管最难处理的就是内圆弧，弯径小了容易起皱，上述工艺主要是消皱器起作用，所以能弯小半径的工件那消皱器的材料很讲究，太硬了，磨伤工件，太软了，不起作用。
是一种铜合金。
弯管芯棒的选取和使用摘要：介绍了管子在冷态弯制时的变形情况，以及通过合理选择芯棒及掌握其正确的使用方法，达到弯制出理想小半径管件的方法。
键词：应力；芯棒；相对弯曲半径；相对壁厚一、引言弯管技术广泛应用于锅炉及压力容器行业，中央空调制造业、汽车工业、航空航天工业、船舶制造业等多种行业，弯管质量的好坏，将直接影响到这些行业的产品的结构合理性，安全性、可靠性等。
因此，为了弯制出高质量的管件，就应该掌握管件在不同工艺条件下的加工技巧。
对于冷态弯管，合理选择芯棒的形成及掌握其正确的使用方法非常必要。
二、工艺分析在纯弯曲的情况下，外径为D、壁厚为S的管子受外力矩M的作用发生弯曲时，中性层外侧的管壁受拉应力σ1的作用而减薄，内侧管壁受压应力σ2的作用而增厚(见图1a)。
同时，合力F1和F2又使管子弯曲处的横截面发生变形而成为近似椭圆形(见图1b)，内侧管壁在σ2的作用下还可能出现失稳而起皱(见图1c)，为弯制出理想的管件，就应采取相应的措施来防止上述这些缺陷的产生，其中有芯弯管就是最常用的有效方法之一。
有芯弯管模具设计
当 Ｒ Ｄ较 大时弯 曲模 胎半 径 取小 值 ；当 Ｒ Ｄ较 ／ ／
小 时弯 曲模胎 半径取 大值 ，最终 靠试模 进行修 正 。
（ ） 导板 ２ 导 板 （ 图 ４ 是有 弯管 装 置 中 见 ）
３ ．模 具 设 计 （ ）弯 曲模 胎 和镶块 １ 弯 曲模 胎 和 镶 块 （ 图 见
锻 压
ｔ ａ！Ｆｏ ｍ ｉ ｇ ｒ ｎ
栏目 持 王 建 宏 主
有芯弯管模具设计
陕西 北 方 动 力 有 限 责 任公 司 （ 鸡 宝 ７ １０ ） ２ ３０ 王娟侠 刘永林 李俊梅 刘 振 林 １ ．有 芯 弯 管 原理
有芯 弯管是 在 弯 管 机 上利 用 芯 棒 使 管 材 沿 弯 曲 模绕 弯 的工 艺方 法 （ 图 １ 。弯 管胎 膜 固定 在 机 床 见 ）
管 子直径 的 ２倍 。芯 棒 常 用 ３ ｒＷ８ 材料 制 造 ，热 Ｃ２ Ｖ
图 ８ 链节式 多球芯棒
五是 软轴 式 多球 芯 棒 如 图 ９示 ，是 用 一 根 软 轴
把多个 碗 状 球体 串 接 而 成 ，可 实 现 空 间 任 意 方 向的 摆 动 ，适用 于 薄 壁 管 单 一 、多 次 和 空 间 弯 曲 成形 的
力 、物力及 财力 ，而且 易破裂 、起皱 及椭 圆度超差 。
当 Ｒ Ｄ为 ３～４时 ，合金 钢管 Ｒ ／ 取 ０ ９ Ｒ；碳 素 ．４ 钢管 取 （ ． ６～ ． ８ ０ ９ ０ ９ ）Ｒ。其 中 尺 为弯 曲模 胎 的 半径 ；Ｒ为弯 管 中心 层弯 曲半径 ；Ｄ为管子外 径 。
一
是 圆头 式 ： ，其 形 状 简单 ，制 造 方 便 （ 芷棒 见
图 ５ 。但 由于 芯棒 与 管 壁 接触 面积 少 ，因此 防截 面 ）
薄壁圆管弯曲模设计
中 ， 后 将 型芯 ２ 然 ６装 入 圆管 口部并 使 圆 管端 面 与 型 芯 内端面 贴 紧 ， 向槽 轮 方 向推 动 型 芯 ２ ， ６ 使其 大 端面 与 固 定 座 １ 面 靠 平 ， 时 旋 转手 柄 １ ， 其 通 过 螺 杆 １ ３侧 这 ４使 ５
图 １ Ｌ型 圆 管
维普资讯
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申 《 具 制造 》 ２ ０ ．ｏ５总 第 １ 模 ０ ２Ｎ ． ０期
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二
薄 壁 圆 管 弯 曲 模 设 计
中 国航 天 科技 集 团公 司七 一 ０ 七厂 （ 宝鸡 ７ １ ０ ） ２ ０ ６ 欧小 宏 杨 国萍
曲成 形 过程 。
中心 轴 ３装 在 底 座 ７中的 台 阶 高 度必 须 高 于 底 座
７的厚 度 Ｏ１ ０３ ｍ， ．－ ．ｍ 以保 证 底 座 ７能灵 活转 动 ； 时 ， 同
中心 轴 ３装 在 槽 轮 ８中 的高 度 也 要 高 出槽 轮 ８约 Ｏ１ ． ～
０３ ｍ， ．ｒ 这样 能 从 根本 上 防 止 因槽 轮 ８不 旋 转 而造 成 的 ａ
在 弯 曲过程 中 ， 如果 槽 压条 １ 槽轮 ８和滚 轮 ２ ６与 ５
之 间 的间 隙过 大或 过小 ， 会 造成 圆管弯 曲 圆弧处 严 重 将
起皱 或划伤 ， 时 ， 通过旋 拧 螺杆 ２ 这 可 Ｏ来 调节 其 间隙 。
划 伤 现象 。
５２ 槽 轮 和槽 压 条 ．
槽轮 ８和 槽压 条 １ ６的半 圆弧 曲面槽 的 截面 应 是性
将上 模 １ １下行 并压 紧 圆管 。最后 ， 入槽 压 条 ｌ 插 ６如 图
钢管弯曲工艺分析及模具设计
弯 曲件宽度 （ ｍ ｍ）；
卜 ＿ ＿弯 曲材料 厚 度 （ ｒ ｎ ｍ） ；
弯 曲件 内弯曲半径 （ ｍ ｍ）；
— —
材料抗拉强度 （ ＭＰ ａ ）。
将七 ＝１ ． ３，６ ＝１ １ ４ ｍｍ ，ｔ ＝ ５ ｍｍ，Ｒ＝ ３ ４ ３ ｍｍ ，
譬
７ ９
ＷＩ Ｖ Ｉ ￣ ． Ｉ Ｉ Ｉ Ｃｔ ＯＩ ＷＯ ｆ ｌ Ｃ Ｉ Ｎ ＲＩ ９ ． ￣ ｏ ． ｃ ｏ ｍ Ｊ
（ ２ ）钢管压模弯 曲力计算 弯 曲力计算是设计
弯 曲模 和 选择 压 力设 备 吨 位 的重 要 依据 。根据 弯 曲
压模最小壁厚及宽度设计。通过对钢管 受力分析计算 ，并考虑滚压模的经济性 ，最 弯管压模壁厚取１ ０ ａｍ，宽度取２ ｒ ８ ０ ｍｍ。
应变分量 （ 见图２ ） ，一种应变状态只有一组主应
变。
一
点的应变状态也可分解成 两部 分 ，如 图３ 所
示 。第一部分以平均应变 为各 向应变的三 向等 应变状态 Ｅ ＝ （ ＋５ ： ＋６ ）／ ３ ，表示 了单元体 体积的变化 。第二部分是以各 向主变应与 的差 值为变应值构成的应变状态 ，表示了单元体形状的
（ １ ）模具材料的基本要求 根据工作部分对模 具硬度的要求 ，硬度要达￣ Ｉ Ｊ ５ ８ ￣ ６ ４ ＨＲ Ｃ，具 有高耐 磨性 和足够 韧度 ，以及 良好 的使用性能和 工艺性
图 １
能 ，故该弯管压模选用Ｚ Ｇ ３ １ ０ —５ ７ ０ 材质。
参磊 工 热 加 工 热
＝ ４ ６ ０ ＭＰ ａ 代入上式 ，计算得Ｆ 自 ＝ ３ ４ ２ ８ Ｎ，现车间
选用功率为４ ０ ｋ Ｗ 的 三辊 卷 板 机 进 行 滚 压 生 产 ，完 全能 满 足所 需 弯 曲力 的要 求 。
薄壁方管压扁切断压窝复合模设计
薄壁方管压扁切断压窝复合模设计文斌;聂晶;聂兰启【摘要】通过对连接管冲孔工艺进行了分析,介绍了各种加工工艺的特点,根据该零件特点,提出了压扁、切断、压窝复合工艺,介绍了模具结构及工作过程,同时对模具结构设计作了的介绍.【期刊名称】《模具制造》【年(卷),期】2015(015)008【总页数】2页(P8-9)【关键词】连接管;压扁;切断;压窝【作者】文斌;聂晶;聂兰启【作者单位】安徽方圆机电股份有限公司安徽蚌埠233010;山东红旗机电集团有限公司山东潍坊261031;山东红旗机电集团有限公司山东潍坊261031【正文语种】中文【中图分类】TG385.2连接管是出口国外的一个零件，如图1所示，材料为Q235-A钢，规格为18×18×0.8mm的钢管，零件生产批量较大，为年产20万件。
（1）切断-压扁-压窝工艺。
采用切断-压扁-压窝工艺，生产工序多，工序周转工作量大。
虽然能保证连接管的尺寸精度，但生产效率低，不能满足大批量生产的要求。
（2）压扁、切断-压窝工艺。
采用压扁、切断-压窝加工，将压扁、切断组合在一道工序，生产工序有所减少，工序周转工作量仍然大，尽管生产效率有所高，零件的尺寸精度也能保证，但生产效率低，不能满足大批量生产的要求。
（3）压扁、切断、压窝复合工艺。
采用压扁、切断、压窝复合工艺，不但生产效率高，而且零件的尺寸精度也能保证，能满足大批量生产的要求。
经过以上分析，决定采用压扁、切断、压窝复合工艺。
2.1 模具结构根据零件图，设计连接管压扁、切断、压窝复合模如图2所示。
2.2 模具工作过程将模具置于压力机工作台上，将方管在凹模2上，并使方管放入凹模两端的定位块16内。
踏下压力机的脚踏开关，上模部分随压力机滑块向下运动，卸料板14压缩弹簧并对方管进行压扁变形。
随着上模部分的继续向下运动，卸料板14继续对方管进行压扁变形，同时方形凸模4和圆形凸模5对已经压扁的方管进行压窝成形，切断凸模13与凹模2共同作用，完成切断工作。
薄壁方管的高效弯曲工艺分析和模具设计
薄壁方管的高效弯曲工艺分析和模具设计在多种健身器械的制造过程中,经常遇到矩形薄壁钢管小曲率半径的弯曲,这种弯管零件要求外观美观,加工时生产效率高,成本低。
为此,我们在生产中对该零件弯曲工艺、弯曲模具结构进行多次试验,并设计了一系列较合理的弯曲工艺和模具结构(□ 50× 50方管、□ 40× 40方管、□ 32× 32方管及30× 60矩形管等的弯曲) ,成功地解决了生产中的难题。
现就图1所示零件简述如下。
图1方形薄壁弯管1弯曲工艺分析各种资料对圆管弯曲工艺介绍的较多,而对方形钢管的弯曲,尤其是薄壁钢管的小曲率半径弯曲工艺和模具介绍得很少。
这种零件的弯曲与圆管的弯曲在工艺上存在较大的区别。
弯曲中容易出现外侧内凹、拉裂和内侧失稳起皱的缺陷。
通过分析,可把图1所示零件的弯角部分分解为四个部分的薄板件的弯曲。
即外壁的拉伸弯曲、内壁的压缩弯曲和左右侧壁的侧弯(如图2所示)。
ａ外壁拉伸弯曲;ｂ内壁压缩弯曲;ｃ侧壁薄板侧弯图2薄壁方管弯角部分的分解假定为纯塑性弯曲,图2内、外壁弯曲部分的受力状态和应力应变状态如图3所示。
弯曲时,外壁切向受拉应力伸长,其切向塑性应变<1 > 为ε =ｈρ× 1 0 0 % =2 01 1 0 × 1 0 0 % =1 8 2 %式中:ρ 弯曲中性层的曲率半径ｈ弯曲外侧距中性层的距离考虑弯曲时的延伸,实际的弯曲中性层应在截面中心的内侧,故实际值将大于1 8 2 %。
管坯弯曲时切向应变ε 为最大的主应变,根据塑性变形体积不变条件,在另两个方向上必然产生与ε 符号相反的应变<1 > ,假定截面在弯曲过程中保持不变(管坯宽度方向上的应变εｂ为零)。
这时可视为平面应变状态,从而有|ε | =|εｔ| ,其中εｔ为管壁厚度方向上的变薄应变,当εｔ≥ 1 8 2 %时,管坯外壁极易发生断裂。
内壁的压缩弯曲变形部位的受力状态和应力应变状态(如图3)。
弯曲中等孔径薄壁方钢管的滚圆机的设计
弯曲中等孔径薄壁方钢管的滚圆机的设计
滚圆机是一种用于加工金属管材的设备，可以将直径较大的管材弯曲成所需的
圆形。
在设计弯曲中等孔径薄壁方钢管的滚圆机时，需要考虑以下方面：
1. 选材：滚圆机的滚轮和滚圆模具需要采用耐磨、耐压的材料，以确保长时间
的使用寿命和稳定的加工效果。
2. 机械结构：滚圆机应该设计为坚固稳定的结构，以抵抗加工过程中的巨大力
量和压力。
同时，滚圆机的结构应该具备适当的调整和锁定机制，以便根据需要进行调整和固定滚轮和滚圆模具的位置。
3. 控制系统：滚圆机需要配备精确的控制系统，以确保对滚圆过程的精确控制。
这可以通过采用数控技术，如伺服电机和编码器，实现滚圆机的自动化控制。
4. 安全设计：滚圆机必须具备安全防护装置，以确保操作人员的人身安全。
这
可以包括加工区域的栅栏、紧急停机按钮、安全门等。
5. 维护和保养：滚圆机需要设计合理的维护和保养机制，以确保长时间的稳定
运行。
这可以包括定期润滑滚轮和滚圆模具、清洁设备表面等。
通过考虑以上因素，并进行合适的设计和优化，可以实现弯曲中等孔径薄壁方
钢管的滚圆机的高效、精确和安全的加工。
小弯曲半径薄壁不锈钢管推弯成形工艺研究
小弯曲半径薄壁不锈钢管推弯成形工艺研究
王彦岐;徐雪峰;范玉斌;肖洁;曾祥;危立明;谢君
【期刊名称】《材料科学》
【年(卷),期】2024(14)4
【摘要】相对弯曲半径越小,壁厚越薄,管材弯曲成形的成形难度越大。
本文针对外径D = 86 mm,壁厚t = 0.8 mm,弯曲半径1 D的小弯曲半径不锈钢管开展了推弯成形工艺研究。
基于有限元与实验相结合的方法,探究了管坯几何结构、反推力以
及润滑方式对弯管成形质量的影响,结果表明:推弯成形管坯应采用补偿端头减少弯
曲内侧材料堆积,避免起皱,对于90˚的目标弯管零件,45˚的补偿端头最为合适;反推
力过小时,支撑力不足易起皱,反推力过大会导致摩擦增加阻碍弯曲内侧材料流动,增加起皱风险;通过分区域润滑,针对性调节材料流动,能够减少弯曲内侧增厚起皱风险。
【总页数】12页(P415-426)
【作者】王彦岐;徐雪峰;范玉斌;肖洁;曾祥;危立明;谢君
【作者单位】南昌航空大学航空制造工程学院南昌;南昌航空大学工程训练中心南昌
【正文语种】中文
【中图分类】TG3
【相关文献】
1.薄壁小弯曲半径管弯管模及工艺设计
2.薄壁小弯曲半径的弯管工艺
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5.小弯曲半径厚壁热揻弯管成形工艺数值模拟
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薄壁钢管弯曲模具设计
弯管在制冷、机械、化工等行业中的应用十分广泛,薄壁钢管弯管的批量生产,一般是在弯管机上冷弯成形,由于薄壁钢管管壁支撑失稳临界力较低,弯曲部位常出现瘪皱等变形缺陷。
这些缺陷不但削弱钢管的强度,降低其承载能力,而且容易造成管内流动介质速度不均、产生涡流和弯曲部位积聚污垢等,影响弯管的正常使用,因此消除弯管缺陷成了弯管过程中最大难点,必须高度重视。
一、薄壁钢管弯曲受力与变形分析
薄壁钢管弯曲时,管子在外力作用下弯曲变形,其弯曲部分的外缘在拉应力作用下管壁变薄,而管子内缘在压应力作用下管壁增厚。
由于在管子弯曲过程中,外缘拉应力和内缘压应力的合力都向中部作用,导致管子弯曲部位在水平面上的直径变大,垂直面上的直径减小,出现椭圆形。
同时,如果弯曲模具弧槽参数选择不当,不能起到强化弯曲部位管壁的作用,则管子内缘在压应力作用下,因管壁失稳临界力较低而产生波浪形皱褶。
由以上分析可知:薄壁钢管弯曲时极易产生瘪皱缺陷。
因此设计薄壁钢管弯曲模具时,必须合理确定其结构参数,以便钢管弯曲时,在模具作用下使管子产生一预加反应力,以抵消薄壁钢管弯曲时产生的椭圆变形,对弯曲部位的瘪皱缺陷进行合理控制。
二、薄壁钢管弯曲模具设计
简易薄壁钢管弯管机的结构如图1所示,弯管模具如图2所示,由弯管模块、滚动压轮和导轮组成。
滚动压轮和导轮安装于滚轮座中,并可在转盘的滑槽中上下移动。
弯管时,扳动手柄带动转盘绕轴转动,由导轮向管子施加压力,使其发生弯曲变形。
同时滚动压轮在钢管弯曲部位施加一定压力,通过轮上弧槽使之产生一反向预压力,以抵消钢管弯曲时产生的椭圆变形,使管子内缘与弯管模块弧槽紧密贴合,以强化弯曲部位管壁,消除内壁皱褶。
1.弯曲模块
钢管弯曲后的半径和形状取决于弯管模块,因此,必须合理确定其结构参数,弯管模块如图3所示:
图3 弯管模块
1)弯管模块直径D由于外力取消后,被弯曲的钢管会产生回弹,所以弯管模块直径应小于两倍的弯管曲率半径,数值按下面的经验公式计算
(2)圆弧槽半径r与倒圆半径r1因相对弯曲半径ε(ε=R0/d)的不同而有所不同,其目的是为了强化钢管弯曲部分管壁,避免皱褶,数值可按下式计算:
r=Kd/2,其中K为按相对弯曲半径ε大小确定的系数,当ε≥3.5时,K=1;当ε<3.5时,K=1-0.1/(10ε3)
倒圆半径r1可取1～2mm,ε小时,r1取小值。
当ε≥3.5,钢管直径d小时,r1取小值;钢管直径d大时,r1取大值。
(3)材料与表面粗糙度值选择弯管模块可选用45钢或50钢制造,直径较大时,也可选用HT200制造。
为了给弯管内缘均匀压缩创造有利条件,弯管模块弧槽面表面粗糙度值取Ra≤3.2μm为好。
2.滚动压轮
滚动压轮如图4所示,为防止弯曲过程中划伤钢管表面,需对弧槽边缘倒圆,一般取倒圆半径r1=0.5～1 mm,以不划伤钢管表面为宜。
图4 滚动压轮
为使滚动压轮在工作过程中对弯制钢管施加一反向预压力以抵消钢管弯曲产生的椭圆变形,需将滚动压轮的弧槽面设计成双圆弧曲线,其形状如图4所示。
相关尺寸按下式计算:
滚动压轮的材料一般选用45钢,反变形槽表面淬火硬度40～45HRC,为使滚动压轮在工作过程中既对弯管侧壁有一定的拉拔作用,又不致产生较大摩擦阻力,其表面粗糙度值一般取Ra≤3.2μm为好。
3.导向轮
r=d/2,材料与热处理同滚动压轮。
导向轮如图5所示,为减小摩擦阻力,圆弧槽中心离开导轮外缘表面1～1.5mm,圆弧半径r=d/2,材料与热处理同滚动压轮。
4.滚动压轮与导轮相对位置
导向轮对钢管提前压弯角度α也是一个重要参数。
为使滚动压轮所处位置恰好是钢管弯曲塑性变形的受力部位,应使α等于被弯钢管的回弹角。
滚动压轮中心线与弯管模块中心线的距离δ可取5～15 mm。
(end)。