專利名稱：一種小r彎管的加工方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種將金屬空心管制作成小R彎管的加工方法及其裝置。
背景技術(shù)：
小R彎管是一種彎曲鋼管的特殊工藝，凡鋼管彎曲處半徑R與工件外徑ФD之比值W小于1.2、大于0.8的彎曲統(tǒng)稱為小R半徑彎曲W＝R/ФD0.8≤W≤1.2橢圓度是指在小R半徑彎曲下，已彎制成形的工件在彎曲處由于發(fā)生形變，不能保持鋼管的原有圓度而呈橢圓狀。通常將橢圓的最大直徑MaxФD與最小直徑MinФD的差值與工件名義外徑尺寸ФD的比值F定義為橢圓度，橢圓度在15％以下比較理想F＝(MaxФD-MinФD)/ФD×100％F≤15％小R彎管主要用于安裝空間小、部件結(jié)構(gòu)緊湊的場合輸送液態(tài)或氣態(tài)流體的低壓管路中，多用于柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、石油加油機等領(lǐng)域。隨著汽車科技的發(fā)展，發(fā)動機與整車間的配合越來越嚴密，對發(fā)動機的空間尺寸要求越小越好，因而也要求發(fā)動機的零部件越緊湊越好，所以，在發(fā)動機工件系統(tǒng)中小R彎管的需求量也越來越大。
目前在小R彎管的加工方面因受設(shè)備、模具及鋼管材料的限制，工藝上一直沒有得到突破，所以至今還很難提供完全符合要求的產(chǎn)品，致使目前還在采用傳統(tǒng)的鑄件法蘭代替部分管路、采用拼焊方式解決彎曲或采用橢圓度嚴重超標的彎管，甚至以犧牲空間為代價采用1.5D以上的彎曲半徑彎管來應付發(fā)動機類的管路連接要求。然而由于鑄件法蘭產(chǎn)品存在體積大且笨重、工作面粗糙且還容易有砂孔，拼焊產(chǎn)品容易發(fā)生斷裂和滲漏情況，因而工作可靠性均較差；橢圓度嚴重超標的彎管容易導致流量達不到設(shè)計要求，而1.5D以上的彎曲半徑彎管會導致發(fā)動機體積龐大。所以汽車工業(yè)的發(fā)展需要迫切要求小R彎管工藝有所突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要在現(xiàn)有普通彎管工藝的基礎(chǔ)上，著重解決鋼管材料的延伸性、彎管的橢圓度、彎曲段的飽滿度等問題，要提供一種加工方便且成本低、便于在確保小R彎管的加工精度和質(zhì)量的前提下規(guī)模生產(chǎn)的新穎小R彎管的加工方法及其裝置。
本發(fā)明的小R彎管的加工裝置主要包含有帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機、成形彎管模具及輔件，帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機上按需設(shè)置有由八爪夾模、直徑模、夾模、靠模構(gòu)成的成形彎管模具和頂推小車等設(shè)施；輔件中主要配置有帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)和防皺模。其中所述的靠模的工作面上設(shè)置有與工件外徑相符的半圓弧面長條狀限位凹槽，工作時起限位和輔推、導引工件移位的作用；所述的夾模呈方塊狀、工作面上設(shè)置有與工件外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽，執(zhí)行彎曲作業(yè)時起協(xié)同夾持工件端部同步彎曲轉(zhuǎn)向的作用；所述的直徑模呈R狀，其主工作面位于由外凸半圓R狀彎曲前端部邊沿和兩側(cè)傾斜邊沿構(gòu)成的連續(xù)邊沿的側(cè)面上、上面設(shè)置有與工件外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽，且其外凸半圓狀彎曲前端的半圓半徑與工件要求加工的彎曲半徑R相當；所述的防皺模除擁有一個主工作面外還擁有一個副工作面，主工作面的邊沿呈平直狀、上面設(shè)置有所述的與工件外徑相符半圓弧面條狀限位凹槽，副工作面與主工作面相鄰、其形狀與直徑模上的外凸半圓R狀彎曲前端部邊沿及其側(cè)面形狀裝配相符，并且在二者匹配相接狀態(tài)下其主工作面的直條狀邊沿與直徑模上的外凸半圓R狀彎曲前端部邊沿上的切線位置相重合；所述的帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)的直徑與工件內(nèi)徑裝配相符、由前端部關(guān)節(jié)和后端芯棒構(gòu)成；所述的八爪夾模設(shè)置在頂推小車上，工作時起助推工件向前移位的作用。
工作時，所述的直徑模、夾模、靠模、防皺模和帶八爪夾模的頂推小車均設(shè)置在帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機的相應位置上；所述的帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)放置在工件腔內(nèi)，其前端部關(guān)節(jié)位于工件待彎曲的部位上，其尾端芯棒位于工件彎曲切點處的管腔內(nèi)；所述的靠模工作面上的限位凹槽緊貼靠托設(shè)置在工件近待彎曲處靠尾端一側(cè)的管壁上；所述的夾模緊挨靠模夾持設(shè)置在工件待彎曲處靠前端一側(cè)的管壁上；所述的直徑模與夾模相對應、夾持在工件待彎曲處的管壁上；所述的防皺模的副工作面與直徑模的R狀彎曲前端部相匹配貼合、其主工作面與靠模相對應設(shè)置在工件管壁上。當帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機啟動執(zhí)行彎管作業(yè)、對夾模施加軸向彎曲力時，工件待彎曲處沿著直徑模的主工作面緩慢彎曲，同時頂推小車沿工件軸向方向助推，使工件在靠模的導引下逐漸前移、并沿著直徑模變形彎曲，最后達到所需的角度，由于內(nèi)部活絡(luò)關(guān)節(jié)的內(nèi)部支撐和防皺模的緩推作用，工件的彎曲部位不會發(fā)生塌癟和凹陷的情況。
利用本發(fā)明的小R彎管的加工裝置加工小R彎管的工藝流程如下(1)備料按照要求定尺落料工件；(2)選擇工具選用與工件尺寸規(guī)格相符的成形彎管模具及輔件；(3)工具入位在帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機上安裝設(shè)置所選定的成形彎管模具及頂推小車；(4)工件定位將工件尾端夾持設(shè)置在頂推小車的八爪夾模上、在工件管腔內(nèi)插入帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)、將工件伸置在彎管模具的型腔中，同時放置防皺模；(5)啟動彎管機、工件入位啟動三維數(shù)控彎管機，彎管機上的型腔夾模將工件夾緊在彎管模具上，同時帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)前移到達彎曲起點切點處、靠模緊靠在工件外側(cè)表面上、工件的內(nèi)側(cè)表面緊靠在防皺模和直徑模上；(6)實施彎管由夾模牽引，對鋼管施加彎曲動力(軸向旋轉(zhuǎn))，伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)精確控制彎曲角度(旋轉(zhuǎn)角度)，同時工件被設(shè)備施加兩個推力，其一為輔推力，靠模利用與工件表面間的摩擦力進行輔推(沿彎曲切線方向)，其二為助推力，頂推小車利用伺服馬達在工件后端施加助推力(沿工件軸向方向)，將工件堆進彎曲區(qū)域，以充分滿足工件彎曲段的材料補充，同時防皺模對彎曲段內(nèi)側(cè)多余的材料進行壓縮、增厚管壁，以防止鋼管內(nèi)側(cè)起皺，工件內(nèi)部帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)在內(nèi)部撐住工件內(nèi)壁，防止工件內(nèi)壁過分塌陷；
(7)彎管結(jié)束當彎曲角度到位后，帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)反向后退，將工件內(nèi)徑進行整圓，同時將部分塌陷部分進行整平，消除工件內(nèi)壁的塌陷。
基于上述構(gòu)思的本發(fā)明小R彎管的加工方法及其裝置，由于采用了在現(xiàn)有技術(shù)的帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機上增加設(shè)置整套與工件尺寸相符的成形彎管模具及輔件，通過在工件內(nèi)部設(shè)置具有支撐管壁和保質(zhì)助彎功能的帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)、在工件外部貼合設(shè)置夾持尺寸相符的型模、并在彎曲處內(nèi)側(cè)面上緊貼設(shè)置具有對彎曲段的內(nèi)側(cè)多余的材料進行壓縮、增厚管壁，阻止鋼管內(nèi)側(cè)起皺功能的防皺模，同時配以靠模導引性輔推和頂推小車的助推，各工序在三維數(shù)控彎管機上由數(shù)控伺服精確控制、在三工位模具一次裝夾中彎曲成型，使本發(fā)明小R彎管的加工裝置結(jié)構(gòu)合理且科學、方法可行且可靠、操作方便且能確保彎管質(zhì)量，使生產(chǎn)效率得到大大提高，徹底改變了以往不能生產(chǎn)符合要求小R彎管的局面，且可以通過設(shè)置系列尺寸規(guī)格的彎管模具、彎制提供各種規(guī)格尺寸的小R彎管系列產(chǎn)品，以滿足市場需求，因而具有明顯的技術(shù)先進性，很強的實用性和廣闊的市場應用前景。


圖1是本發(fā)明實施例的基本設(shè)施構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例起始工作狀態(tài)設(shè)施布局示意圖；圖3是本發(fā)明實施例最終工作狀態(tài)設(shè)施布局示意圖；圖4是本發(fā)明方法的工藝流程示意圖。
圖中1.八爪夾模 2.靠模 3.夾模 4.直徑模
5.芯棒 6.活絡(luò)關(guān)節(jié) 7.防皺模8.頂推小車9.工件 10.限位凹槽11.彎曲前端部 12.傾斜部13.主工作面 14.副工作面15.前端部關(guān)節(jié)具體實施方式
下面結(jié)合附圖和典型實施例對本發(fā)明作進一步描述。
在圖1、圖2和圖3中，本發(fā)明的小R彎管的加工裝置主要包含有帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機、成形彎管模具及輔件，成形彎管模具中包含有八爪夾模1、靠模2、夾模3和直徑模4，輔件中主要包含有帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6、防皺模7和頂推小車8。其中所述的直徑模4呈R狀，其由外凸半圓R狀彎曲前端部11的邊沿和兩側(cè)傾斜部12的邊沿構(gòu)成的連續(xù)邊沿的側(cè)面上設(shè)置有與工件9的外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽10，且其外凸半圓狀彎曲前端部11的半徑與工件9要求加工的彎曲半徑R相符；所述的靠模2上設(shè)置有與工件9外徑相符的半圓弧面長條狀限位凹槽10；所述的夾模3的工作面上設(shè)置有與工件9的外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽10；所述的防皺模7除擁有一個邊沿呈平直狀、上面設(shè)置有與工件9的外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽10的主工作面13外還擁有一個形狀與直徑模4上的外凸半圓R狀彎曲前端部11的邊沿及其側(cè)面形狀裝配相符、并且在二者匹配相接狀態(tài)下主工作面13的直條狀邊沿與直徑模4上的外凸半圓R狀彎曲前端部11邊沿上的切線位置相重合的副工作面14；所述的八爪夾模1設(shè)置在頂推小車8上；所述的帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6由前端部關(guān)節(jié)15和后端芯棒5構(gòu)成、其直徑與工件9的內(nèi)徑裝配相符。
工作時，所述的直徑模4、夾模3、靠模2、防皺模7和帶八爪夾模1的頂推小車8均設(shè)置在帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機的相應位置上；所述的帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6放置在工件9的腔內(nèi)，其前端部關(guān)節(jié)位于工件待彎曲的部位上，其尾端芯棒5位于工件9彎曲切點處的管腔內(nèi)；所述的靠模2工作面上的限位凹槽10緊貼靠托設(shè)置在工件9近待彎曲處靠尾端一側(cè)的管壁上；所述的夾模3緊挨靠模2夾持設(shè)置在工件9待彎曲處靠前端一側(cè)的管壁上；所述的直徑模4與夾模3相對應、夾持在工件待彎曲處的管壁上；所述的防皺模7的副工作面14與直徑模4的R狀彎曲前端部11相匹配貼合、其主工作面13與靠模2相對應設(shè)置在工件管壁上。當帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機啟動執(zhí)行彎管作業(yè)、對夾模3施加軸向彎曲力時，工件9待彎曲處沿著直徑模4的主工作面緩慢彎曲，同時頂推小車8沿工件9的軸向方向助推，使工件9在靠模2的導引下逐漸前移、并沿著直徑模4變形彎曲，最后達到所需的角度，由于內(nèi)部帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6的內(nèi)部支撐和防皺模7的緩推作用，工件9的彎曲部位不會發(fā)生塌癟和凹陷的情況。
在圖4中，本發(fā)明的小R彎管的加工方法的工藝流程如下(1)備料按照要求定尺落料工件；(2)選擇工具選用與工件尺寸規(guī)格相符的成形彎管模具及輔件；(3)工具入位在帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機上安裝設(shè)置所選定的成形彎管模具及頂推小車8；(4)工件定位將工件一端夾緊設(shè)置在頂推小車8的八爪夾模1上、在工件9管腔內(nèi)插入帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6、將工件9伸置在彎管模具的型腔中，同時放置防皺模7；(5)啟動彎管機、工件9入位啟動三維數(shù)控彎管機，彎管機上的型腔夾模3將工件9夾緊在彎管模具上，同時帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6的前端部關(guān)節(jié)15到達彎曲起點切點處、靠模2靠緊在工件9外側(cè)表面上、工件9的內(nèi)側(cè)表面靠緊在防皺模7和直徑模4上；(6)實施彎管由夾模3牽引，對工件9施加彎曲動力(軸向彎折)，伺服馬達機構(gòu)精確控制彎曲角度，同時靠模2利用與工件9表面間的摩擦力進行輔推、伺服馬達控制頂推小車8在工件9尾端施加助推力(沿工件軸向方向)，將工件9堆進彎曲區(qū)域，以充分滿足工件9彎曲段的材料補充，同時防皺模7對彎曲段內(nèi)側(cè)多余的材料進行壓縮、增厚管壁，防止工件9內(nèi)側(cè)起皺，工件9內(nèi)部帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6在內(nèi)部撐住工件9的內(nèi)壁，防止工件9內(nèi)壁過分塌陷；(7)彎管結(jié)束當彎曲角度到位后，帶芯棒5的活絡(luò)關(guān)節(jié)6反向后退、將工件9內(nèi)徑進行整圓，同時將部分塌陷部分進行整平，消除工件9內(nèi)壁的塌陷；(8)質(zhì)量檢查，提供合格成品。
權(quán)利要求
1.一種小R彎管的加工裝置，包含有帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機、成形彎管模具及輔件，其特征在于彎管模具中包含有八爪夾模(1)、靠模(2)、夾模(3)和直徑模(4)，輔件中包含有帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)、防皺模(7)和頂推小車(8)，其中a.所述的直徑模4呈R狀，其由外凸半圓R狀彎曲前端部(11)的邊沿和兩側(cè)傾斜部(12)的邊沿構(gòu)成的連續(xù)邊沿的側(cè)面上設(shè)置有與工件(9)的外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽(10)，且其外凸半圓狀彎曲前端部(11)的半徑與工件( )9要求加工的彎曲半徑R相符；b.所述的靠模(2)上設(shè)置有與工件(9)外徑相符的半圓弧面長條狀限位凹槽(10)；c.所述的夾模(3)的工作面上設(shè)置有與工件(9)的外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽(10)；d.所述的防皺模(7)除擁有一個邊沿呈平直狀、上面設(shè)置有與工件(9)的外徑相符的半圓弧面條狀限位凹槽(10)的主工作面(13)外還擁有一個形狀與直徑模(4)上的外凸半圓R狀彎曲前端部(11)的邊沿及其側(cè)面形狀裝配相符、并且在二者匹配相接狀態(tài)下主工作面(13)的直條狀邊沿與直徑模(4)上的外凸半圓R狀彎曲前端部(11)邊沿上的切線位置相重合的副工作面(14)；e.所述的八爪夾模(1)設(shè)置在頂推小車(8)上；f.所述的帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)由前端部關(guān)節(jié)(15)和后端芯棒(5)構(gòu)成、其直徑與工件(9)的內(nèi)徑裝配相符。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的直徑模(4)、夾模(3)、靠模(2)、防皺模(7)和帶八爪夾模(1)的頂推小車(8)均設(shè)置在帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)放置在工件(9)的腔內(nèi)，其前端部關(guān)節(jié)位于工件待彎曲的部位上，其尾端芯棒(5)位于工件(9)彎曲切點處的管腔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的靠模(2)工作面上的限位凹槽(10)緊貼靠托設(shè)置在工件(9)近待彎曲處靠尾端一側(cè)的管壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的夾模(3)緊挨靠模(2)夾持設(shè)置在工件(9)待彎曲處靠前端一側(cè)的管壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的直徑模(4)與夾模(3)相對應、夾持在工件待彎曲處的管壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的防皺模(7)的副工作面(14)與直徑模(4)的R狀彎曲前端部(11)相匹配貼合、其主工作面(13)與靠模(2)相對應設(shè)置在工件管壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小R彎管的加工裝置，其特征在于所述的帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機啟動執(zhí)行彎管作業(yè)、對夾模(3)施加軸向彎曲力時，工件(9)待彎曲處沿著直徑模(4)的主工作面緩慢彎曲，同時頂推小車(8)沿工件(9)的軸向方向助推，使工件(9)在靠模(2)的導引下逐漸前移、并沿著直徑模(4)變形彎曲，最后達到所需的角度。
9.一種小R彎管的加工方法，其特征在于工藝流程如下(1)備料按照要求定尺落料工件；(2)選擇工具選用與工件尺寸規(guī)格相符的成形彎管模具及輔件；(3)工具入位在帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機上安裝設(shè)置所選定的成形彎管模具及頂推小車(8)；(4)工件定位將工件一端夾緊設(shè)置在頂推小車(8)的八爪夾模(1)上、在工件(9)管腔內(nèi)插入帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)、將工件(9)伸置在彎管模具的型腔中，同時放置防皺模(7)；(5)啟動彎管機、工件(9)入位啟動三維數(shù)控彎管機，彎管機上的型腔夾模(3)將工件(9)夾緊在彎管模具上，同時帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)的前端部關(guān)節(jié)(15)到達彎曲起點切點處、靠模(2)靠緊在工件(9)外側(cè)表面上、工件(9)的內(nèi)側(cè)表面靠緊在防皺模(7)和直徑模(4)上；(6)實施彎管由夾模(3)牽引，對工件(9)施加軸向彎曲動力，伺服馬達機構(gòu)精確控制彎曲角度，同時靠模(2)利用與工件(9)表面間的摩擦力進行輔推、伺服馬達控制頂推小車(8)在工件(9)尾端施加沿工件軸向助推力，將工件(9)堆進彎曲區(qū)域，以充分滿足工件(9)彎曲段的材料補充，同時防皺模(7)對彎曲段內(nèi)側(cè)多余的材料進行壓縮、增厚管壁，防止工件(9)內(nèi)側(cè)起皺，工件(9)內(nèi)部帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)在內(nèi)部撐住工件(9)的內(nèi)壁，防止工件(9)內(nèi)壁過分塌陷；(7)彎管結(jié)束當彎曲角度到位后，帶芯棒(5)的活絡(luò)關(guān)節(jié)(6)反向后退、將工件(9)內(nèi)徑進行整圓，同時將部分塌陷部分進行整平，消除工件(9)內(nèi)壁的塌陷；(8)質(zhì)量檢查，提供合格成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小R彎管的加工方法及其裝置，包含有帶液壓和伺服馬達驅(qū)動機構(gòu)的三維數(shù)控彎管機、由八爪夾模、直徑模、夾模、靠模構(gòu)成的成形彎管模具及帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)和防皺模的輔件，直徑模、夾模、靠模和防皺模上均設(shè)置有與工件外徑相符的半圓弧面長條狀限位凹槽，工作時分別起限位、輔推、導引、協(xié)同夾持和同步彎曲轉(zhuǎn)向的作用，帶芯棒的活絡(luò)關(guān)節(jié)具有支撐管壁和保質(zhì)助彎的功能，防皺模具有阻止鋼管內(nèi)側(cè)起皺的功能，由數(shù)控伺服精確控制、在三工位模具一次裝夾中彎曲成型，裝置結(jié)構(gòu)合理且科學、方法可行且可靠、操作方便且能確保彎管質(zhì)量，使生產(chǎn)效率得到大大提高，徹底改變了以往不能生產(chǎn)符合要求的小R彎管的局面。
文檔編號B21D9/16GK101049618SQ20071004052
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者姚榮慶, 孫強, 柯若飛 申請人:上海白云汽車制管有限公司