專(zhuān)利名稱(chēng)：圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，特別涉及* >800mm 大口徑圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具。
技術(shù)背景鋼結(jié)構(gòu)件中常用的弧形鋼圓管，通常是先焊接制成圓直管，然后通過(guò) 彎弧加工彎制成所需弧形。鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)對(duì)圓直管鋼構(gòu)件彎制成弧形彎管，常用的加工方法有中頻加熱彎管通過(guò)加熱圈(寬約40mm)套設(shè)在鋼管上，在鋼管彎曲 部位加熱(800~850°C),然后在外力作用下使被加熱鋼管在一個(gè)很窄小的 寬度里彎曲形成弧形。此種熱彎管方式，雖然具有彎曲成型后鋼管圓度不 變形或變形很小的優(yōu)點(diǎn)，但此方法的不足彎曲最小半徑必須在被彎鋼管 外徑的5倍或以上，難以實(shí)現(xiàn)更小圓弧的彎曲；其次，彎管后在加熱彎管處與冷卻平直處有明顯的壓癟起皺；再就是，鋼材的高溫加熱會(huì)對(duì)材質(zhì)產(chǎn)生不利影響，尤其是對(duì)高強(qiáng)度材質(zhì)鋼的影響會(huì)更大；此外，加熱溫控難以 掌握，加熱不夠難以彎管，加熱過(guò)度易造成加熱過(guò)燒，且導(dǎo)致加熱部位氧 化皮大量產(chǎn)生，造成鋼管厚度減薄，影響強(qiáng)度。實(shí)際在大型鋼構(gòu)件中較少 采用。另一種為壓機(jī)三點(diǎn)冷壓彎曲，即由壓機(jī)上設(shè)置的一個(gè)下壓內(nèi)凹上模， 及分設(shè)兩邊的兩個(gè)支撐內(nèi)凹下模，通過(guò)壓機(jī)帶動(dòng)上模下壓使鋼管壓彎成弧。 冷壓彎曲不需加熱，對(duì)母材內(nèi)部組織無(wú)損害、無(wú)影響，因而為鋼構(gòu)件圓管 彎弧最常采用?，F(xiàn)有技術(shù)三點(diǎn)冷壓彎曲所用上下模具，為與被彎鋼管徑向 圓弧基本一致、內(nèi)凹總弧長(zhǎng)《被彎鋼管半周的整體凹弧模具，即由兩個(gè)相 間內(nèi)凹弧形支托下模，和一個(gè)下壓內(nèi)凹弧形上模組成。此結(jié)構(gòu)模具的不足 是模具對(duì)鋼管抱合面《半周(超過(guò)則不能脫模)，加之鋼構(gòu)件直徑和壁厚之比值相對(duì)較大，冷壓彎曲下壓力大，強(qiáng)大的下壓力極易在彎管時(shí)造成鋼管內(nèi)弧起趨，以及直徑方向壓扁畸變，簡(jiǎn)稱(chēng)壓癟起皺，影響鋼構(gòu)件強(qiáng)度; 其次，由于模具內(nèi)凹與鋼管圓弧基本一致，在彎管過(guò)程中鋼管難以在模具 中軸向移動(dòng)壓彎，彎管弧形質(zhì)量不夠理想。因此用此模具冷壓彎管，管徑 通常被限止在800mm以?xún)?nèi)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大口徑彎管機(jī)僅能彎制最大直徑為4>800mm鋼構(gòu)件圓管，彎管弧形內(nèi)半徑最小要5倍圓管外徑，而且薄壁鋼管 彎制更容易產(chǎn)生壓癟起皺缺陷。對(duì)于管徑更大的弧形鋼管，有時(shí)只能采用 短直管逐節(jié)拼焊的蝦節(jié)彎，不僅造型不美觀(guān)，而且焊接工作量大，勞動(dòng)強(qiáng) 度高，生產(chǎn)效率低?，F(xiàn)有技術(shù)雖然有多種彎管模具和方法，但均只能適應(yīng)細(xì)小薄壁鋼管的 彎曲，不能用于大型鋼構(gòu)件圓管的冷彎。例如中國(guó)專(zhuān)利CN2178571公開(kāi)的 大管徑金屬?gòu)澒芷?，最大彎管也只?14mm，而且是薄壁管，不能用于鋼 結(jié)構(gòu)中圓管彎管。此外，現(xiàn)有技術(shù)中雖然也報(bào)導(dǎo)有多種彎管后整形技術(shù)， 如中國(guó)專(zhuān)利CN2928303公開(kāi)的管件冷彎曲時(shí)用抗鈹模組，通過(guò)填補(bǔ)管壁與 輪模之間空隙，從而使管件薄壁、小半徑彎曲內(nèi)側(cè)不起皺，使彎曲精度更 精確。中國(guó)專(zhuān)利CN1086160公開(kāi)的金屬管材煨制和彎曲工藝，在管材內(nèi)、 內(nèi)支承胎具前方設(shè)置與待加工管材內(nèi)徑相配合的整形球，通過(guò)拉動(dòng)整形球 實(shí)現(xiàn)對(duì)彎管整形。這些方法同樣只能適用于易整形的薄壁鋼管，而對(duì)厚壁 的鋼結(jié)構(gòu)圓管則無(wú)能為力。因此，大直徑例如》〉800mm以上的鋼構(gòu)件圓 管冷彎，在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中未得到有效解決，成為行業(yè)中一大技術(shù)難題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種彎管時(shí)不會(huì)壓癟 起皺，而且可以彎制管徑大于800mm的圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具。本發(fā)明的另一目的在于提供一種彎制弧形更為光滑，彎管質(zhì)量好，精 度高的圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具。本發(fā)明第一目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是將冷壓彎曲用整體結(jié)構(gòu)內(nèi)凹弧長(zhǎng) 《被彎鋼管半周弧長(zhǎng)成型模具，改為由兩辨以上活動(dòng)抱合結(jié)構(gòu)，并使抱合 總弧長(zhǎng)〉被彎鋼管半周弧長(zhǎng)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)冷彎成型模具的不足，實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說(shuō)，本發(fā)明圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，包括兩個(gè) 內(nèi)凹弧形下模和一個(gè)內(nèi)凹弧形上模，其特征在于各模具包括模具支承板和 兩瓣以上活動(dòng)弧形模瓣組成，各瓣弧形合攏包絡(luò)總弧長(zhǎng)>被彎鋼管半周弧 長(zhǎng)。本發(fā)明上下各模具，將原整體結(jié)構(gòu)改為各有兩瓣以上弧形組合組成， 為本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)最大特征，主要作用是通過(guò)將整體模具分成多瓣 成型合抱/脫模分開(kāi)的活動(dòng)組合結(jié)構(gòu)，可以將模具內(nèi)凹弧面總弧長(zhǎng)制成>被 彎鋼管半周弧長(zhǎng)，從而加大了內(nèi)凹模具對(duì)被彎鋼管的包絡(luò)面，有效降低彎 管時(shí)對(duì)鋼管壓癟起皺及壓扁程度，以及可以方便靈活使壓彎鋼管呈軸向移動(dòng)壓彎，從而提高壓彎質(zhì)量。其中， 一種較好為采用左右兩瓣弧形模瓣分 開(kāi)/合攏結(jié)構(gòu)，左右兩瓣弧形模瓣分開(kāi)/合攏，可以有兩種基本結(jié)構(gòu)形式，一 種為繞連接軸支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)/合， 一種為水平移動(dòng)開(kāi)/合，例如通過(guò)在模具支承 板上設(shè)置絲桿或柱塞缸(如液壓油缸)實(shí)現(xiàn)模具兩瓣的移動(dòng)開(kāi)/合。本發(fā)明模 具兩瓣開(kāi)/合并無(wú)特別限定，但較好為采用鉸鏈或銷(xiāo)軸與支承板連接，使之 呈轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)/合結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)模具開(kāi)/合簡(jiǎn)便、快捷。左右兩瓣弧形模瓣，弧形 外側(cè)較好采用直角或大致直角形。如果采用兩瓣以上活動(dòng)弧形模瓣， 一種 較好也為采用鉸接、轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)/合結(jié)構(gòu)。模具支承板，作用是供多瓣模瓣組合支承用。上、下模具，可以采用一致相同結(jié)構(gòu)，也可以在本發(fā)明構(gòu)思下采用不完全一致結(jié)構(gòu)；上、下模具，內(nèi)凹弧形可以相等，也可以不相等。模具多瓣合攏后內(nèi)凹總弧長(zhǎng)， 一種更好為被彎鋼管圓周弧長(zhǎng)的2/3 — 3/4，模具對(duì)鋼管大弧面抱合，更有利于減輕彎管壓彎時(shí)對(duì)鋼管壓癟起皺及 壓扁程度。為進(jìn)一步提高鋼管壓彎弧形光滑程度，本發(fā)明下模更好為采用能按模 具弧形軸向(厚度方向、鋼管軸向)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，這樣可隨著鋼管壓彎弧形逐漸 加大，下模可按鋼管軸向逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在模具抱合處的起皺更小，更有 利于獲得光滑弧形，可以獲得壓彎鋼管彎曲弧形更為光滑，圓整度好，彎 管質(zhì)量更好，精度更高的弧形鋼管。模具依弧形軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以是下模支 撐板與底座呈轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，例如弧形凹凸配合轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以是將下模通過(guò)軸 鉸支在底座上的轉(zhuǎn)動(dòng)，或其他形式的轉(zhuǎn)動(dòng)，這些均為常用技術(shù)。本發(fā)明圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，由于采用兩瓣以上活動(dòng)組合結(jié) 構(gòu)，從而可以加大模具內(nèi)凹弧長(zhǎng)，大大增加了對(duì)被彎鋼管的包絡(luò)面，可使 模具內(nèi)凹弧形包絡(luò)鋼管面大于被彎鋼管半周圓弧，突破原只能小于半周的 約束。模具內(nèi)凹弧形包絡(luò)面增大，有效減小了彎管時(shí)對(duì)鋼管的壓癟起皺及 壓扁畸變，內(nèi)R區(qū)皺折〈lmm，鋼管的圓度可控制在管徑的1%以?xún)?nèi)，可以 確保彎管質(zhì)量。特別是此模具，不但適應(yīng)直徑小于小800mm鋼結(jié)構(gòu)圓管冷 壓彎曲，而且可以用于更大直徑鋼管，例如4)800-1524mm大直徑鋼管的彎 管，和更厚壁管的冷壓彎曲。模具多瓣活動(dòng)張開(kāi)，還可以使鋼管方便靈活 進(jìn)出模具和軸向移動(dòng)，有利于根據(jù)要求進(jìn)行移動(dòng)壓彎、重復(fù)壓彎修整、或 在彎曲量太大時(shí)翻身回壓。用此模具的彎管機(jī)，可以壓彎長(zhǎng)度在12米以上 鋼管，并具彎管工效高， 一臺(tái)機(jī)8小時(shí)可以彎曲半徑內(nèi)R30米直徑4)1000
毫米以上的鋼管4根；半徑內(nèi)R40米左右直徑4> 1000毫米以上的鋼管7根； 半徑內(nèi)R100米左右直徑4) 1000毫米以上的鋼管16根，較原模具壓彎可提 高工效3-5倍。下模在壓彎過(guò)程中軸向可轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，更有利于鋼管壓彎成型 后表面光滑無(wú)壓痕，無(wú)明顯褶皺，經(jīng)檢查彎管處凹凸深度小于lmm，外彎 表面壁厚僅減薄0.2毫米，波浪率、波浪度h與公稱(chēng)外徑D均不大于2。/。， 波距A與波浪度h之比不大于10，誤差均小于國(guó)家規(guī)范允許的誤差范圍， 有效控制了彎管變形量。此結(jié)構(gòu)模具，還使彎曲的圓管在小半徑彎曲不產(chǎn) 生裂紋。以下結(jié)合二個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，示例性說(shuō)明本發(fā)明，實(shí)施例僅是作為進(jìn) 一步說(shuō)明及幫助理解本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的具體限定， 一些在 本發(fā)明構(gòu)思下非實(shí)質(zhì)性改動(dòng)均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例上模結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例下模結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明模具壓彎示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:參見(jiàn)圖l、 2，本發(fā)明上模1和下模2，各有模具支承板3和 活動(dòng)設(shè)置于其上的左右兩瓣活動(dòng)弧形模瓣4.1和4.2組成。其中左右兩瓣 弧形合攏包絡(luò)總弧長(zhǎng)為被彎鋼管周面2/3—3/4弧長(zhǎng)，活動(dòng)弧形模瓣4由8 片、每片厚80mm的弧形鋼板5軸向相間并列，由銷(xiāo)軸6串接組合，各片 間由80mm耳板相隔。左右兩瓣弧形模瓣外側(cè)呈大致直角形，轉(zhuǎn)角處呈圓 弧狀，直龜處由軸7活動(dòng)銷(xiāo)支在模具支承板3上，下模左右模瓣上有配重 杠桿8，供橇動(dòng)模具張開(kāi)。上模通過(guò)起吊拉起，兩活動(dòng)瓣依重力自動(dòng)張開(kāi)， 放下合攏；下模由杠桿8橇動(dòng)張開(kāi)(彎管起吊時(shí)也可自動(dòng)張開(kāi))，放入鋼管時(shí) 自然合攏。下模2支承板還通過(guò)軸9活動(dòng)鉸支在底座10上，使下?？梢栽诨∶孑S 向方向轉(zhuǎn)動(dòng)。彎管前在鋼管上預(yù)先劃好加工線(xiàn)，分好各段彎曲內(nèi)R，并標(biāo)明拱高、彎 曲半徑內(nèi)R。壓彎鋼管時(shí)(參見(jiàn)圖3)，將待彎鋼管11支承在兩分開(kāi)的下 模2，上模l在兩下模中間，由油壓機(jī)(圖中未給出)加壓下壓，使鋼管逐漸 被壓彎。隨著壓彎曲度增大，兩下模向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于大長(zhǎng)度鋼管壓彎，可以壓彎一段，松開(kāi)模具移動(dòng)鋼管后再壓，使 鋼管軸向逐步移動(dòng)壓彎，對(duì)壓彎弧度邊壓彎邊用樣板檢測(cè)彎曲部位，直至 滿(mǎn)足質(zhì)量要求吊出油壓機(jī)。如果壓彎過(guò)渡，還可以松開(kāi)模具，將鋼管翻轉(zhuǎn) 下壓修正。實(shí)施例2:如實(shí)施例l，左右弧形模瓣的分開(kāi)/合攏，還可以是在模具支 承板上水平移動(dòng)，例如支承板上加工有滑槽或?qū)к?，左右兩弧形模瓣由?缸拉/推使之張開(kāi)/合攏。此外， 一些非實(shí)質(zhì)性改變，例如還可以采用三瓣弧形組合結(jié)構(gòu)；模瓣 可以通過(guò)鉸鏈鉸支方式張開(kāi)/全攏；彎制大弧形鋼管，還可以省略下模軸向 轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，模瓣采用整體鋼塊加工等等，均具有同等技術(shù)效果，均屬于本 發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1、圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，包括兩個(gè)內(nèi)凹弧形下模和一個(gè)內(nèi)凹弧形上模，其特征在于各模具包括模具支承板和兩瓣以上活動(dòng)弧形模瓣組成，各瓣弧形合攏包絡(luò)總弧長(zhǎng)＞被彎鋼管半周弧長(zhǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征在于上下 模具由左右兩瓣弧形模瓣活動(dòng)組合而成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征在于左右 兩瓣弧形模瓣由鉸鏈或銷(xiāo)軸與支承板連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征在于下模 左右模瓣上有配重杠桿。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征在于左右 兩瓣弧形模瓣弧形外側(cè)為直角或大致直角形，轉(zhuǎn)角處呈圓弧。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3、 4或5所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具， 其特征在于模具瓣由多片軸向相間并列組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具， 其特征在于模具瓣合攏后內(nèi)凹總弧長(zhǎng)為被彎鋼管圓周弧長(zhǎng)的2/3—3/4。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具， 其特征在于下模為能依模具弧形軸向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征在于下模 為能依模具弧形軸向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征在于下 模為能依模具弧形軸向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是對(duì)圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具的改進(jìn)，特別涉及φ＞800mm大口徑圓管鋼構(gòu)件弧形冷彎成型模具，其特征是各模具包括模具支承板和兩瓣以上活動(dòng)弧形模瓣組成，各瓣弧形合攏包絡(luò)總弧長(zhǎng)＞被彎鋼管半周弧長(zhǎng)。模瓣張開(kāi)組合模具，大大增加了對(duì)被彎鋼管的包絡(luò)面，有效減小了彎管時(shí)對(duì)鋼管的壓癟起皺及壓扁畸變，不但適應(yīng)直徑小于φ800mm鋼結(jié)構(gòu)鋼管彎曲，而且可以用于更大直徑鋼管，例如φ800-1524mm鋼管的彎管，和更厚壁鋼管的冷壓彎曲，以及移動(dòng)壓彎、重復(fù)壓彎修整、或在彎曲量太大時(shí)翻身回壓，工效可提高工效3-5倍。壓彎鋼管表面光滑無(wú)壓痕，無(wú)明顯褶皺，內(nèi)R區(qū)皺折凹凸深度＜1mm，鋼管圓度可控制在管徑1％以?xún)?nèi)，內(nèi)凹表面壁厚僅減薄0.2毫米，波浪率、波浪度h與公稱(chēng)外徑D均不大于2％，波距A與波浪度h之比不大于10，有效控制了彎管變形量。
文檔編號(hào)B21D37/10GK101147942SQ200710134959
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者周永明, 王曉波, 甘國(guó)軍, 蔣良軍, 趙明祥 申請(qǐng)人:江蘇滬寧鋼機(jī)股份有限公司