阅读说明：本技术 一种大口径薄管的压弯成型方法及压弯装置 () 是由 林刚 林磊 肖佑涛 王春林 陶明清 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供的大口径薄管的压弯成型方法及压弯装置,将充液的管件放入阴模的型腔中,通过三种不同弯曲半径的阳模进行分阶段充液压弯,最终获得弯管。该方法具有工艺流程简单,影响弯管成形质量的影响因素少,产品质量易于控制,可提高产品加工的自动化程度,提高产品质量一致性。通过该方法的实施,可以对直径在100cm以上的薄直管压弯成弯曲角度为90°的弯管,简化成形工序,提升弯管成形效率。()

一种大口径薄管的压弯成型方法及压弯装置

技术领域

本发明属于充液压弯技术领域，具体涉及一种大口径薄管的压弯成型方法及压弯装置。

背景技术

随着管件弯曲成形技术的不断发展，以及产品结构设计对零件的轻量化、整体化要求，大量的结构件都采用薄壁大直径的管坯来生产，其中，超薄弯曲管件在汽车、航空、航天等领域中有着广泛地应用，常用于汽车进气零件、车体结构件和航空、航天各系统管路中。现有技术中通常用带有弯头的模具将直管压成弯管，这种方法适用于径厚比(D/t)≤50的管件，但对于径厚比超过50(特别是大直径薄壁)的管件，常规的弯曲成形工艺方法已不再适用，超薄管件弯曲成形中更易发生弯曲内侧管壁的起皱及弯曲外侧壁厚减薄甚至开裂等缺陷。

通过在管件内填充液体后进行压弯可有效缓减起皱与开裂问题，但是管件的直径越大、管壁越薄，管件的压弯成型难度越高，现有技术中的充液压弯成型通常用于对63mm以下的管件进行30～70°的弯曲，而在航空航天系统中经常用到直径在70cm以上、径厚比为60以上、弯曲角度为90°的大型薄管，采用现有充液压弯技术难以将直径150cm以上的薄管压弯到90°。例如在将直径93cm、壁厚1.5cm的直管生产成为径厚比为63、弯曲半径为136.5mm、相对弯曲半径为1.46、弯曲角度为90°的结构件时，通常是先利用落锤模具对板材进行拉伸成形为二分之一该结构件，再将两个二分之一结构件焊接成最终结构件。该工艺方法流程繁杂，影响结构件成形质量的因素多，产品质量控制难度大，结构件加工周期长；且落模拉深精度不高，成形质量不稳定，需要进行大余量去除和修边工作；生产过程中需要专用的焊接夹具将两个二分之一该结构件进行定位、焊接，生产效率低、机械自动化程度低、产品质量不稳定。所以，从原材到完成结构件生产，需要消耗巨大的时间和经济成本，同时还不能保证最终获得的结构件满足设计要求，经常通过是以数量保质量的方式完成任务。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种大口径薄管的压弯成型方法及压弯装置。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种大口径薄管的压弯成型方法，包括以下步骤：

步骤1、将管件置于阴模上，使管件待压弯处位于阴模的型腔开口处，将管件充液后采用一次阳模进行第一次压弯，然后对管件进行第一次退火热处理，得到一次弯管；

步骤2、将一次弯管充液后置于阴模上，使管件第一次压弯处位于阴模的型腔开口处，采用二次阳模进行第二次压弯，然后对管件进行第二次退火热处理，得到二次弯管；

步骤3、将二次弯管充液后置于阴模上，使管件第二次压弯处位于阴模的型腔开口处，采用三次阳模进行第三次压弯，然后对管件进行第三次退火热处理，得到弯管；

其中，所述管件的待压弯半径与一次阳模、二次阳模、三次阳模的弯头半径的比值为1：1：(1.5～2)：(3～4)。

由于弯曲半径越小，管件变形越严重，下压量越大，成形缺陷越易出现，所以本发明通过弯头半径依次减小的三种不同阳模对管件进行分阶段充液压弯，在步骤1、步骤2中，采用弯头半径较大的第一阳模、第二阳模进行充液压弯成形，其目的是采用较大弯曲半径的阳模，可以使管件在成形过程中增加与阳模的接触面积，利用模具与管件之间的摩擦力来控制管件材料的流动，减少起皱和防止弯曲截面壁厚减薄过快等缺陷的出现；步骤1中在管件上形成与第一阳模的模头适配的弯曲处，在步骤2中通过第二阳模将弯曲处进行挤压至与第二阳模的弯头适配，最后在步骤3中采用与待压弯半径相同的第三阳模将管件的弯曲处直接压弯成型，为防止各阶段成形过程中出现加工硬化，在工序间配合退火热处理，最终获得薄壁管件大弯曲角度的充液压弯成形。该具有工艺流程简单，影响弯管成形质量的影响因素少，产品质量易于控制，可提高产品加工的自动化程度，提高产品质量一致性。

具体的，所述步骤1、2、3中将管件一端密封、另一端与液压控制系统连接，通过液压控制系统对管件进行充液、抽液以及压弯过程中管件内部液体压力保持在设定范围，在压弯过程中，管件形状导致内腔体积变化，通过液压系统控制管件内液体压力保持不变。

在退火热处理的时候根据管件的材质选择适用的退火温度，具体的，所述管件为不锈钢材质，所述步骤1、2中对管件进行300～350℃去应力退火热处理。

本发明还提供一种压弯装置，其应用于上述大口径薄管的压弯成型方法，包括固定设置的阴模，所述阴模上带有型腔，待压弯的管件置于阴模上且管件的待压弯处位于型腔开口处，还包括通过升降机构安装于阴模上部的阳模与设置于阴模与阳模之间的压块，所述阳模下端设置与阴模型腔位置对应的弯头，所述压块固定于管件待压弯处的两端；其中，所述阳模包括分别用于进行步骤1、2、3所述第一次压弯、第二次压弯、第三次压弯的一次阳模、二次阳模、三次阳模，管件的待压弯半径与一次阳模、二次阳模、三次阳模的弯头半径的比值为1：1：(1.5～2)：(3～4)。本装置中升降机构用于带动阳模下降或上升，采用采用现有升降机构即可，例如可采用油缸。

具体的，所述压块下部设置与待压弯管件形状适配的弧形压口，压块主要用于将管件固定于阴模上，在阳模下压的时候，保证管件不会移动，通过压块下部的弧形压口将管件上部压住，使管件在压弯过程中更加稳定。

具体的，所述阴模由平行且固定设置的两个支撑块组合得到，所述两个支撑块的顶部为圆弧形，所述两个支撑块之间的空隙作为型腔，这种阴模的优点是通过调整两个支撑块的距离或控制阳模的下压程度可以灵活的控制管件的压弯角度。

具体的，所述阴模包括基体，所述基体顶部设置尺寸与管件待压弯处半径适配的弧形凹槽作为型腔，这种阴模的优点是通过采用型腔尺寸固定的阴模可精确的控制管件的压弯角度，缺点是当需要改变管件的压弯角度时，需要更换不同型腔尺寸的阴模，这种阴模精确度高，但灵活性不强。

本发明的有益效果为：

本发明提供的大口径薄管的压弯成型方法及压弯装置，将充液的管件放入阴模的型腔中，通过三种不同弯曲半径的阳模进行分阶段充液压弯，最终获得弯管。该方法具有工艺流程简单，影响弯管成形质量的影响因素少，产品质量易于控制，可提高产品加工的自动化程度，提高产品质量一致性。通过该方法的实施，可以对直径在100cm以上的薄直管压弯成弯曲角度为90°的弯管，简化成形工序，提升弯管成形效率。

附图说明

图1为实施例中压弯成型步骤1示意图；

图2为实施例中压弯成型步骤2示意图；

图3为实施例中压弯成型步骤3示意图；

其中，1为支撑块，2为第一阳模，3为第二阳模，4为第三阳模，5为压块，6为液压控制系统，7为管件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例

本实施例提供一种压弯装置，包括固定设置的阴模，通过升降机构安装于阴模上部的阳模与设置于阴模与阳模之间的压块5，升降机构采用油缸，未在附图内画出油缸的缸体垂直固定于阳模上部，油缸的活塞杆可对于对阳模的型腔垂直靠近或远离，阳模可拆卸安装于油缸的活塞杆的下端；所述阴模由平行且固定设置的两个支撑块1组合得到，所述两个支撑块1的顶部为圆弧形，所述两个支撑块1之间的空隙作为型腔；阳模下端带有与阴模型腔位置对应的弯头；压块5下部设置与待压弯管件7形状适配的弧形压口；其中，所述阳模包括一次阳模、二次阳模、三次阳模，管件7的待压弯半径与一次阳模、二次阳模、三次阳模的弯头半径的比值为1：1：1.6：3.6。

采用本实施例提供的压弯装置对大口径薄管进行压弯的方法为：

步骤1、如图1所示，将管件7置于阴模上，使管件7待压弯处位于阴模的型腔开口处，通过压块5将管件7进行固定，将管件7一端密封，另一端与液压控制系统6连接，通过液压控制系统6对管件7进行充液，然后启动升降机构带动一次阳模下降并对管件7进行第一次压弯，然后采用液压控制系统6将管件7中的液体抽去，取下管件7后进行第一次退火热处理，得到一次弯管；

步骤2、将一次阳模从升降机构上拆下，将二次阳模安装于升降机构上，如图2所示，将一次弯管(以下称管件7)置于阴模上，使管件7第一次压弯处位于阴模的型腔开口处，通过压块5将管件7两端进行固定，将管件7一端密封，另一端与液压控制系统6连接，通过液压控制系统6对管件7进行充液，然后启动升降机构带动二次阳模下降并对管件7进行第二次压弯，然后采用液压控制系统6将管件7中的液体抽去，取下管件7后进行第二次退火热处理，得到二次弯管；

步骤3、将二次阳模从升降机构上拆下，将三次阳模安装于升降机构上，如图3所示，将二次弯管(以下称管件7)置于阴模上，使管件7第二次压弯处位于阴模的型腔开口处，通过压块5将管件7两端进行固定，将管件7一端密封，另一端与液压控制系统6连接，通过液压控制系统6对管件7进行充液，然后启动升降机构带动三次阳模下降并对管件7进行第三次压弯，然后采用液压控制系统6将管件7中的液体抽去，取下管件7后进行第三次退火热处理，得到弯管成品。

本实施例提供的压弯装置与压弯成型方法，可对直径在100cm以上的薄直管压弯成弯曲角度为90°的弯管，其成形工序简单，弯管成形效率高。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。