管子彎模及其在Tribon中的設置和應用

王靜　劉高舉

摘 要：提出冷彎和熱彎的區別和應用，彎管的幾個參數包括彎模、起彎點、彎頭圓弧長度、下料長度等的概念及基本計算，彎管機彎模在Tribon中的設置和應用，可作為設計人員的參考。

關鍵詞：冷彎；熱彎；彎管參數；彎模

中圖分類號：U671 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）6-0037-02

在船舶建造過程中，管子的彎制是不可缺少的工藝過程之一。各造船廠已廣泛地采用多種用途的彎管機來進行管子的彎制工作。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彎頭。由于冷彎時金屬產生加工硬化，所以冷彎后的金屬管要比熱彎后的金屬管硬得多，但是冷彎不會破壞金屬原來的性質。

熱彎具有冷彎不能比擬的適應性。能將冷延性很差的材料加工成彎頭；能加工冷彎時需花費較大機械能的彎頭，并能將冷彎時管子易破裂的脆性材料彎曲成形。熱彎尚存在如下缺點：設備復雜、加工成本高、生產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，多數采用熱彎工藝。

1 彎管參數

彎管參數分兩部分：一部分是關于管段實長、彎曲角和旋轉角；一部分是關于彎頭的起彎點、管段總長度及無余量下料長度。

1.1 起彎點

管子的彎角就是彎模所旋轉的角度，知道管子的彎角就可算出起彎點，如圖1所示：

A點即起彎點，當有彎模半徑為R時，PA=PS-AS AS=SA=Rtan

1.2 彎頭圓弧長度

在算出彎角a后就可根據彎模半徑求出切線長和彎頭圓弧長。彎頭圓弧長等于彎模圓心角a所對應的圓弧長度，當彎模半徑為R時，則弧長l為：

1.3 下料長度

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

從圖2可知，管段的理論下料長度 L0為：

2 彎管機彎模在Tribon中的設置和應用

2.1 彎模在Tribon中的設置

每個船廠都有本廠的彎管機彎模半徑尺寸，根據管子材料的不同，不同的通徑配有不同的彎模，我們可以把這些彎模數值設置到Tribon中，方便管子的建模，小票數據的自動生成，從而使生產設計的效率大大提高。

在Tribon中可通過Outfitting→Utilities→Machine Objects Setup→Bending， 在Command中進行設置，可根據不同的管徑要求，增加或者修改彎模的大小和數量，同時可根據不同的船型和系統要求，增加彎管機的數量，從而達到同樣管徑，不同彎模的要求。

如管徑是φ18的管子，彎模可進行如圖3中的設置：

在這個彎管機的彎模設置中，Dy代表管子外徑，G-Measure代表管子需預留出的直管段長度，L1-Measure代表前夾頭長度，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據，如圖4，就可進行相應的彎模設置。

對于同一種類型的船舶，相同的管徑有不同的彎模時，可以設置不同的彎管機類型，在管系放樣時可選擇不同彎管機，如圖5所示，通過修改Bendobj id的數值，來選擇是幾號彎管機，從而獲得不同的彎模數據。

2.2 彎模在Tribon中的應用

當在前期設置把管子的彎模根據船廠的經驗值設置好后，就可在管系放樣時直接應用，對于相同通徑的管子，有不同的彎模要求時我們可以分別設置，如測深系統，以前管子通常采用冷彎，一般是小于3倍的彎模，這樣在實際的現場操作中，測深尺端部容易卡在彎角處，現在采用熱彎形式，這樣通常是幾十倍的彎模，就不存在測深尺端部被卡住的問題，從而保證測量艙室的準確性。

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

對于個別管子不同的彎模的修改也可通過Pipe Information→Bending rad進行修改，單獨輸入數值。如圖7所示。

在設置好彎模，管子通過加皮操作成功Ready后，可生成對應的小票，作為內場的工人彎制管子的依據，設置好的彎模可在小票圖上體現，如圖8所示。

在了解管子的基本信息后，現場工人可根據小票圖來確定管子的彎角、彎模、起彎點，下料長度等，從而使生產設計更好的為現場服務。

3 結束語

在船舶建造中，管系的加工與安裝所耗費的工時，約占整個造船工程的12%～15%。為了縮短造船周期，提高造船質量，制造出令船東滿意的船舶，單從船舶管系制造這個角度講，就必須改革落后的“管子制造現場取樣法”，這樣就出現了船舶管系放樣。從而使大量的船內現場工作移到車間或外場協作完成。這樣，管系參數等可以采用計算機技術取代人工計算管系參數，進一步提高工作效率和準確度。從而對于管子中彎模的了解和設置，具有很重要的意義，同時可幫助我們了解管子的下料長度等，進而幫助我們控制無余量下料，對實現“降本增效”具有舉足輕重的作用。

參考文獻：

[1] 付錦云.船舶管路系統[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2006

[2] 劉亞光.高級船舶管系工工藝學[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2005.