彎管機組合模具的設計與應用

劉坤，薛剛飛，龐茹，張天余，屈永輝，譚佳

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

彎管技術廣泛應用于汽車工業、壓力容器、空調制造等多種行業，彎管質量及彎曲技術的好壞，將直接影響到這些行業的產品結構合理性，安全性，可靠性等。在廣泛的應用中小管徑薄壁鋼管彎曲的批量生產，一般都是在彎管機上冷彎制成型，因此，為了彎制出高質量的管件，就應掌握管件在不同工藝條件下的加工技巧，對于冷彎制，合理的設計彎曲模具并掌握其正確的使用方法是非常有必要的。

目前，整車設計的管路中存在U型管類產品，在彎制成型后，產品形狀導致了設備無法鉚接和帶接頭時無法彎制的問題，一直以來該類產品都在成型后采用風動扳手裝套筒加直通接頭，與聯管螺母套裝，利用螺紋旋緊的方式鉚接。但該方法易造成產品變形、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，設備則無法彎制。

為解決上述背景技術中的技術問題，現就如何設計出一種可以貼合實際需要，實現帶接頭和端口脹型鋼管的彎曲作業的模具進行論述。

1 組合模具的設計原理

①分析彎管機工作原理及運動過程，按圖 1，在彎管的過程中除管子加緊過程外。彎曲定輪的動作過程應為軸向旋轉，并連續不斷的往復這一動作，從而實現管類產品的連續彎曲。

②借鑒凸輪的結構和能夠實現各種運動過程的特點，并根據彎管時支撐機構和料夾加緊管子的過程。

③假設彎管機為機架，凸輪和從動件可將彎曲定輪分成兩部分來組成，并對從動部分設計單向限位，以保證彎管過程。

2 組合模具的動作過程

將鉚接后的管子夾在料夾和支撐機構之間，由動輪和輔推加緊在定輪從動件上，彎曲至要求角度后，動輪和輔推松開。料夾送料，鉚接后的管子螺母會將從動件推出。在這個過程中，送料進給和彎曲定輪旋轉同時帶動從動件旋轉及滑動，送料后管子直線段為限位與從動塊相對運動，則使從動件按滑槽軌跡重新復位，由此完成往復運動，使得下面的彎管過程順利完成。

圖1

3 組合模具的設計要求

鋼管彎曲后的折彎半徑和形狀，取決于彎管模具的參數，必須根據實際需求，合理的設計其結構參數才能更好的完成彎曲作業：

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后外力取消產生一定的回彈，彎制U型時，彎曲定輪設計彎曲半徑時，應小于鋼管的彎曲半徑，數值按下面的經驗公式計算。

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

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

倒圓角半徑r1可取0.5-1mm，ε小時，r取小值。

當ε≥3.5，鋼管直徑d小時，r1取小值；鋼管直徑d大時，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我公司多年加工及試驗不斷完善，建議選取08F或A3鋼制造，其對材料表面能有效防護適合10#、20#帶鍍鋅、涂裝，不銹鋼、鋁管等材料產品的彎制。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，由于設備使用環境和每批原材料的細微變化，對鋼管彎曲角度回彈，我們利用下角料，試彎產品角度α、α1、...αn，并用數顯萬能角度尺逐一校驗產品彎制；根據校驗結果求平均值，調整每個彎的補償值以保證產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，在該邊緣上開設有滑動槽，該滑動槽沿弧形邊緣延伸，保證彎管機在彎制盤圈產品的過程中需要小的螺旋間距時，鋼管與組合定輪干涉時起到對鋼管的保護作用倒角的大小根據定輪高度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輪之間的有效夾緊。在彎曲間距要求過小時，可適當降低高度 h，在保證不影響產品外觀的前提下，必要時可取消倒圓角r；

圖4

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

4 組合模具的應用

結合圖 1，使用時將組合定輪帶從動件的部分裝在靠近彎管機定輪和輔推塊的方向，組合定輪圓面朝機頭方向，利用組合定輪的沉頭孔和鍵槽，用螺釘、鍵緊固在彎管機的定輪底座上，彎管過程需彎管機帶有送料加彎管臂復位同步功能，通過限位滑動行程，定輪從動件在定輪主體上滑動往復運動，配合彎管機其余模具（動輪、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。

圖5

結合圖5，組合定輪中的主體和從動件設有工藝孔，可用螺釘連接，使組合定輪一體化。將定輪主體及其從動件用螺釘緊固后可代替傳統定輪進行彎管作業。

5 結論

通過對彎管機模具不斷試驗、改進，生產驗證，最終我們確定了這種彎曲定輪的新型結構，這種彎曲模具,滿足了我公司涉及到U型彎的大批量產品和種類繁多零星產品的生產需求，該彎管模具使用便捷，彎曲效果良好，實用性很強，對特殊要求的冷彎工作，具有一定的參考價值。該模具結構在我公司的打氣泵管類、油管類、油水分離器總成類產品中被廣泛應用，提高了產品加工效率、降低了產品加工難度，降低了產品制造成本。