專(zhuān)利名稱(chēng)：薄壁數(shù)控彎管成形模具調(diào)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，特別涉及一種薄壁數(shù)控彎管成形模具的調(diào)試方法。
背景技術(shù)：
在航空、航天和汽車(chē)等領(lǐng)域，彎管零件有向壁厚因子更大(壁厚因子D/t， D-管材外徑， t-管材壁厚)和彎曲半徑更小(相對(duì)彎曲半徑R/D， R-彎曲半徑)的趨勢(shì)發(fā)展，對(duì)彎管成形的 質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。
現(xiàn)有技術(shù)中，彎管成形模具調(diào)試均采用試錯(cuò)法來(lái)進(jìn)行，依賴(lài)于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，缺乏科 學(xué)的模具調(diào)試方法，特別是對(duì)于大口徑小彎曲半徑薄壁彎管成形過(guò)程中，易發(fā)生失穩(wěn)起皺、 過(guò)度壁厚減薄和截面畸變等缺陷，而且難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題提供一種減小制造成本和制造周期，滿(mǎn) 足以上高科技領(lǐng)域中對(duì)于數(shù)控彎管批量生產(chǎn)需求的精確高效的彎管成形模具的調(diào)試方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的薄壁數(shù)控彎管成形模具調(diào)試主要涉及彎曲模、夾^i、壓 塊、防皺塊和芯模(芯棒和多個(gè)活動(dòng)芯頭)等模具，按照彎管各缺陷破壞的嚴(yán)重程度以及成 形參數(shù)影響的顯著性大小主次對(duì)模具進(jìn)行逐步漸進(jìn)調(diào)試安裝，主要調(diào)試參數(shù)分別為各個(gè)模具 的工作位置、壓力、速度和摩擦等諸多因素。其中，彎曲模固定在機(jī)床主軸上并隨主軸旋轉(zhuǎn)， 是彎管成形的主要模具之一，可調(diào)自由度較小，并且定位準(zhǔn)確，因此實(shí)際調(diào)模中各模具的安 裝位置主要以彎曲模為參考；對(duì)于壓塊和夾塊，可通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘對(duì)其高低位置進(jìn)行調(diào)整，其 前后位置可通過(guò)絲杠進(jìn)行調(diào)節(jié)以增大壓緊力和夾緊力，壓塊速度可以進(jìn)行獨(dú)立調(diào)整，夾塊速 度與中心線切向線速度保持一致；芯模的安裝包括確定芯頭個(gè)數(shù)和芯棒伸出量，芯棒伸出量 可通過(guò)改變芯棒與芯棒桿之間的螺紋連接長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)；防皺塊是薄壁管數(shù)控彎曲成形必不可 少的模具之一，其主要作用是與芯棒配合抑制管材內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺的發(fā)生，防皺塊位置可調(diào)自 由度較多，使得防皺塊的調(diào)整成為制約彎管成形質(zhì)量的關(guān)鍵。
從缺陷的危害性來(lái)說(shuō)，對(duì)于薄壁數(shù)控彎管，首要問(wèn)題是避免失穩(wěn)起皺。而根據(jù)數(shù)控彎管 起皺的特點(diǎn)，起皺可以通過(guò)加強(qiáng)邊界條件而得到抑制，因此首先應(yīng)調(diào)整模具參數(shù)以避免起皺 失穩(wěn)發(fā)生，然后再逐步調(diào)節(jié)約束條件，使得管件壁厚變化和截面畸變程度達(dá)到最佳，最后再 進(jìn)一步調(diào)整摩擦潤(rùn)滑條件，使得管件和模具的摩擦損耗最低。
本發(fā)明所提出的調(diào)模方法具體表述如下
在給定的彎管材料和彎曲半徑條件下，調(diào)模順序依次為
3第一步固定彎曲模。將彎曲模與機(jī)床固定聯(lián)結(jié)，由機(jī)器本身的精度決定彎曲模的安裝 精度，并且為其它模具的安裝提供了坐標(biāo)參照。
第二步初步安裝夾塊、壓塊，保證夾塊、壓塊和彎曲模中心線的距離足夠大。
第三步安裝芯模。確定芯頭個(gè)數(shù)并獲得芯棒伸出量的取值范圍，此時(shí)芯棒伸出量的取 值稍大于計(jì)算所得的最小值，即可發(fā)揮芯棒伸出量對(duì)失穩(wěn)起皺的抑制作用。
第四步安裝防皺塊。
防皺塊具有前后左右以及上下等六個(gè)自由度，以保證防皺塊的正確安裝。通過(guò)調(diào)整螺釘 調(diào)節(jié)左右自由度，使得防皺塊的端部(刃口部位)與彎曲切點(diǎn)相平齊，并且使防皺塊的結(jié)合 面與彎曲模結(jié)合面緊密貼合，以獲得彎曲模對(duì)防皺塊的支撐，從而提高其剛性和使用壽命；
其次將一個(gè)未經(jīng)過(guò)彎曲成形的直管套裝在芯棒上，然后把直管壓緊在彎曲模鑲塊的型腔內(nèi)， 靠管件自身直線度來(lái)確定防皺塊與彎曲模的高低位置；最后通過(guò)調(diào)整防皺塊的前后位置，保 證防皺塊型腔與彎曲模型腔同軸。以上步驟完成后，將防皺塊的支架固定在底座上。 第五步調(diào)整壓塊的高低位置。
通過(guò)液壓系統(tǒng)使壓塊靠近防皺塊(不貼合)，通過(guò)壓塊上的調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整壓塊的高低位置， 使壓塊與防皺塊的型腔同心，并且高度相同；點(diǎn)動(dòng)夾塊，使夾塊盡可能靠近，但不貼合彎曲 模的鑲塊，通過(guò)校準(zhǔn)夾塊，使夾塊與鑲塊型腔同心，并且同高度。
第六步潤(rùn)滑條件施加。
在不同接觸界面施加不同程度的潤(rùn)滑條件。為了增加防皺塊使用壽命，常在管材/防皺塊 間進(jìn)行潤(rùn)滑，但此處潤(rùn)滑劑不能過(guò)多，否則反而會(huì)增加失穩(wěn)起皺的趨勢(shì)；管材/夾塊間摩擦應(yīng) 足夠大， 一般在夾塊內(nèi)槽放置砂紙或設(shè)置螺紋以增大夾持摩擦力，而當(dāng)管材較軟而易于變形 時(shí)(如鋁合金)需要夾塞塊以進(jìn)一步增加夾持力；由于管材/壓塊摩擦對(duì)起皺影響較小，在實(shí) 際生產(chǎn)中，應(yīng)將該界面摩擦增大，以更好控制管件截面畸變和壁厚減薄程度，但不應(yīng)如管材/ 夾塊一樣過(guò)分增大，否則不但不能顯著提高壁厚和截面質(zhì)量，反而易造成管材外表面劃傷； 管材/芯模(包括柔性芯頭)間的摩擦應(yīng)越小越好；在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)將管材/彎曲模進(jìn)行一般 潤(rùn)滑即可；彎曲前應(yīng)使管材內(nèi)壁表面保持足夠的光滑，外壁表面則根據(jù)需要可施加表面涂層， 以避免在彎曲過(guò)程中被模具劃傷。
第七步調(diào)整芯棒伸出量。
在第三步獲得的芯棒伸出量取值范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整芯棒與芯棒桿之間的螺紋聯(lián)結(jié)調(diào)節(jié)芯 棒伸出量，進(jìn)一步獲得壁厚減薄和截面畸變程度更小的彎管件。 第八步調(diào)整夾緊力與壓緊力。 第九步調(diào)整壓塊匹配速度。將壓塊的向前速度大小設(shè)置為大于或等于中心線切向線速度RXw (w為彎曲速度，單 位弧度/秒)。
本發(fā)明給出了科學(xué)、可靠且實(shí)用的調(diào)模方法，以指導(dǎo)工程實(shí)際薄壁管數(shù)控彎曲成形，獲 得優(yōu)化的工裝參數(shù)，確保薄壁管數(shù)控彎曲成形過(guò)程的順利進(jìn)行，最大限度地減小調(diào)模次數(shù)和 降低生產(chǎn)成本，滿(mǎn)足航空、航天等高科技產(chǎn)業(yè)需要。


通過(guò)下面參照附圖，可對(duì)模具結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)控制工藝有更好的理解，進(jìn)一步理解本發(fā)明的
特點(diǎn)。附圖中
圖1所示為薄壁管數(shù)控彎曲過(guò)程初始裝配示意圖。 圖2所示為薄壁管數(shù)控彎曲過(guò)程彎曲后示意圖。
圖中彎曲模l、壓塊2、夾塊3、防皺塊4、芯棒5-l、柔性芯頭5-2、夾塞6、彎曲模 鑲塊3-l、管材7、彎曲切點(diǎn)8。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開(kāi)的一種調(diào)模方法已成功應(yīng)用于鋁合金和不銹鋼的薄壁管小彎曲半徑的數(shù)控彎 曲成形，彎曲規(guī)格分別為38X1X57 (管材外徑X壁厚X中心線彎曲半徑)、50X1X75禾口 50 X1X100等。現(xiàn)以彎曲規(guī)格38X 1X57的鋁合金管材彎曲過(guò)程的模具調(diào)試為例，說(shuō)明本發(fā)明 對(duì)于薄壁數(shù)控彎管成形的適用性。彎曲速度為0.8弧度/秒。
確定調(diào)模順序?yàn)閺澢０惭b-〉夾塊和壓塊初裝-〉芯模安裝-〉防皺塊安裝-〉壓塊和 夾塊高低位置調(diào)整-〉施加潤(rùn)滑(包括管材/防皺塊、管材/夾塊、管材/彎曲模、管材/壓塊和 管材/彎曲模等五個(gè)界面)-〉調(diào)整芯棒伸出量-〉調(diào)整壓塊壓力和夾塊壓力-〉調(diào)整壓塊匹配 速度。
第一步固定彎曲模。將彎曲模與機(jī)床固定聯(lián)結(jié)，由機(jī)器本身的精度決定彎曲模的安裝 精度，并且為其它模具的安裝提供了坐標(biāo)參照。
第二步初步安裝夾緊塊、壓塊，保證夾塊、壓塊和彎曲模中心線的距離足夠大。 第三步安裝芯模。根據(jù)西北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)XXXX)，確定芯頭個(gè)數(shù)為2個(gè)，
芯棒伸出量取值范圍為6~11.5 mm，此時(shí)芯棒伸出量取值為7 ■。
第四步安裝防皺塊。
防皺塊具有前后左右以及上下等六個(gè)自由度，以保證防皺塊的正確安裝。通過(guò)調(diào)整螺釘 調(diào)節(jié)左右自由度，使得防皺塊的端部(刃口部位)與彎曲切點(diǎn)相平齊，并且使防皺塊的結(jié)合
面與彎曲模結(jié)合面緊密貼合，以獲得彎曲模對(duì)防皺塊的支撐，從而提高其剛性和使用壽命； 其次將一個(gè)未經(jīng)過(guò)彎曲成形的直管套裝在芯棒上，然后把直管壓緊在彎曲模鑲塊的型腔內(nèi)，靠管件自身直線度來(lái)確定防皺塊與彎曲模的高低位置；最后通過(guò)調(diào)整防皺塊的前后位置，保 證防皺塊型腔與彎曲模型腔同軸。通過(guò)以上步驟，最后將防皺塊的支架固定在底座上。 第五步調(diào)整壓塊的高低位置。
通過(guò)液壓系統(tǒng)使壓塊靠近防皺塊(不貼合)，通過(guò)壓塊上的調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整壓塊的高低位置， 使壓塊與防皺塊的型腔同心，并且高度相同；點(diǎn)動(dòng)夾塊，使夾塊盡可能靠近，但不貼合彎曲 模的鑲塊，通過(guò)調(diào)整夾塊，使夾塊與鑲塊型腔同心，并且同高度。
第六步潤(rùn)滑條件施加。
在管材/防皺塊間進(jìn)行潤(rùn)滑；在夾塊內(nèi)槽放置砂紙以增大夾持摩擦力；管材/壓塊間不添 加任何潤(rùn)滑劑，即設(shè)置為干摩擦狀態(tài)；管材/芯模(包括柔性芯頭)間涂抹均勻的潤(rùn)滑劑；彎 曲前應(yīng)使管材內(nèi)壁表面保持足夠的光滑，外壁表面則根據(jù)需要可施加表面涂層。
第七步調(diào)整芯棒伸出量。
在第三步獲得的芯棒伸出量取值范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整芯棒與芯棒桿之間的螺紋聯(lián)結(jié)調(diào)節(jié)芯 棒伸出量，最終獲得芯棒伸出量為6 ram。 第八步調(diào)整夾緊力與壓緊力。
在調(diào)整夾緊力與壓緊力之前，必須把壓塊與夾緊塊完全松開(kāi)，保證夾緊塊與壓塊的初始 位置與彎曲模之間有足夠大的間隙；通過(guò)液壓系統(tǒng)進(jìn)一步調(diào)整壓緊力和夾緊力，以保證壓塊 將管件緊壓在防鈹塊上，以有效防止起皺，并保證有足夠的壓緊力以避免管件與夾塊間產(chǎn)生 相對(duì)滑動(dòng)。
第九步調(diào)整壓塊匹配速度。
將壓塊的向前速度大小設(shè)置為52 mm大于中心線切向線速度。
通過(guò)以上方法，較快獲得了不起皺的彎曲管件，且壁厚減薄率和截面畸變分別為22.7 % 和7.0% 。實(shí)踐證明，本發(fā)明所公開(kāi)的模具調(diào)試方法針對(duì)性強(qiáng)，利用該方法可以科學(xué)有效地 對(duì)薄壁管數(shù)控彎曲過(guò)程進(jìn)行模具調(diào)試，減小調(diào)模次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1、薄壁數(shù)控彎管成形模具調(diào)試方法，其特征在于包括下述步驟(a)將彎曲模與機(jī)床聯(lián)結(jié)，并隨主軸旋轉(zhuǎn)；(b)安裝壓塊和夾塊，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘、絲杠對(duì)其高低位置、壓緊力和夾緊力進(jìn)行調(diào)節(jié)，校準(zhǔn)夾塊、壓塊與彎曲模中心線平行；(c)安裝芯模，確定芯頭個(gè)數(shù)并獲得芯棒伸出量的取值范圍，芯棒伸出量可通過(guò)改變芯棒和芯棒桿之間的螺紋連接長(zhǎng)度調(diào)節(jié)；(d)安裝具有六個(gè)自由度的防皺塊，通過(guò)調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)自由度，使防皺塊與彎曲模結(jié)合面緊密貼合，以獲得彎曲模的支撐，最后將防皺塊的支架固定在底座上；(e)在不同接觸面施加不同程度的潤(rùn)滑條件；(f)按上述步驟調(diào)整芯棒伸出量，調(diào)整夾緊力與壓緊力，調(diào)整壓塊匹配速度，即可得調(diào)模方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種薄壁數(shù)控彎管成形模具調(diào)試方法，它包括一個(gè)與機(jī)床固定聯(lián)結(jié)的彎曲模(1)、壓塊(2)、夾塊(3)、芯模(5)和一個(gè)具有六個(gè)自由度的防皺塊(4)。該成形模具調(diào)試方法按照彎管各缺陷的破壞性以及成形參數(shù)對(duì)各質(zhì)量參數(shù)影響的顯著性大小主次對(duì)模具進(jìn)行逐步調(diào)試安裝，以獲得不發(fā)生起皺，且壁厚減薄和截面畸變程度均符合要求的合格彎管件。采用該方法能夠確保薄壁管彎曲成形實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，并用于指導(dǎo)工程實(shí)際薄壁管小彎曲半徑彎曲成形，以減小調(diào)模次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，滿(mǎn)足航空、航天等高科技產(chǎn)業(yè)需要。
文檔編號(hào)B21D37/10GK101422792SQ20071001898
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者寇永樂(lè), 恒 李, 合 楊, 梅 詹, 杰 許 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)