本發(fā)明涉及彎管制造塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形方法及其裝置。

背景技術(shù)：

金屬管材由于具有重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車等領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)件的制造，同時(shí)也可以作為各種流體介質(zhì)傳輸?shù)妮d體。管材的供貨狀態(tài)多為直管，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，很多場(chǎng)合都需要預(yù)先進(jìn)行彎曲加工，可根據(jù)使用要求選擇不同的加工方法，其中數(shù)控彎管機(jī)可以按照要求準(zhǔn)確、平穩(wěn)地進(jìn)行管材的彎曲加工，成形精度高、工藝穩(wěn)定性好，適合于各種管材的精密彎曲成形。

近年來(lái)，小彎曲半徑(相對(duì)彎曲半徑R/D≤2，R-彎曲半徑,D-管材外徑)薄壁彎管件在航空、航天等高技術(shù)領(lǐng)域中日益廣泛應(yīng)用。大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管主要用于安裝空間小、部件結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合輸送液態(tài)或氣態(tài)流體的低壓管路中，多用于航空航天飛行器燃油系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著飛行器輕量化的發(fā)展需求，整個(gè)飛行器內(nèi)部電氣元件和導(dǎo)管的配合越來(lái)越緊密，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的空間尺寸要求越小越好，因而整個(gè)系統(tǒng)中的小彎曲半徑導(dǎo)管的需求量也越來(lái)也大。

目前在大管徑小彎曲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(méi)有得到大的突破，所以至今還很難提供完全符合要求的產(chǎn)品。因?yàn)樵诒”跀?shù)控彎管過(guò)程中，減小彎曲半徑將增加管件的起皺趨勢(shì)、壁厚減薄和截面畸變程度，加劇了薄壁彎管件的成形難度，從而制約和降低彎管件的整體制造水平。為了獲得小彎曲半徑管件，有時(shí)不得不采用傳統(tǒng)的鑄件管路代替部分管材管路、采用兩個(gè)半管或者兩個(gè)以上半管拼焊方式，或采用橢圓度嚴(yán)重超標(biāo)的彎管。但由于在導(dǎo)管上增加了多道焊縫，容易發(fā)生斷裂和滲漏情況，因而工作可靠性均較差，導(dǎo)致管件的使用性能降低；由于鑄件產(chǎn)品存在體積大且笨重、工作面粗糙且還容易有砂孔；橢圓度嚴(yán)重超標(biāo)的彎管容易導(dǎo)致流量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；而2.0D以上的彎曲半徑彎管會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)體積龐大。因而發(fā)展大管徑小彎曲半徑薄壁管材彎曲技術(shù)已成為迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題和重要發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何設(shè)計(jì)一種大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形方法及其裝置，以解決以往采用傳統(tǒng)的鑄件管路代替部分管材管路、采用兩個(gè)半管或者兩個(gè)以上半管拼焊方式，或采用橢圓度嚴(yán)重超標(biāo)的彎管所帶來(lái)的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形裝置，束管夾1、導(dǎo)模塊2、芯棒3、夾塊4、輪模5，防皺塊6和輪夾7；

所述導(dǎo)模塊2、輪夾7和夾塊4與導(dǎo)管相接觸的內(nèi)圓弧面均設(shè)置一定的粗超度，或通過(guò)劃痕線，或者設(shè)置螺紋來(lái)增加繞彎過(guò)程中的夾持摩擦力；所述輪夾7和夾塊4內(nèi)圓弧面的圓弧半徑比導(dǎo)管理論半徑小0.02～0.05mm，所述導(dǎo)模塊2內(nèi)圓弧面的圓弧半徑比導(dǎo)管理論半徑小0.05～0.1mm，導(dǎo)模塊2的長(zhǎng)度至少比導(dǎo)管直徑大10～14倍；所述輪模5通過(guò)中心孔與彎管機(jī)定位軸定位；所述輪夾7、夾塊4和導(dǎo)模塊2通過(guò)燕尾槽的方式與彎管機(jī)定位；所述束管夾1通過(guò)緊固螺釘螺接的方式與彎管機(jī)定位；所述芯棒3與彎管機(jī)上的芯軸螺接定位；所述防皺塊6的外圓弧面與輪模5的內(nèi)圓弧面貼合，并通過(guò)防皺塊6上的燕尾槽與彎管機(jī)上的定位塊定位。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)模塊2、輪夾7和夾塊4與導(dǎo)管相接觸的內(nèi)圓弧面均設(shè)置6.3以上的粗超度。

優(yōu)選地，所述痕線深度不超過(guò)0.15mm。

優(yōu)選地，所述螺紋深度不超過(guò)0.1mm。

優(yōu)選地，所述芯棒3包括位于前端的芯球3-1和位于后端的圓形棒體3-2。

優(yōu)選地，所述芯球3-1和圓形棒體3-2鏈接。

本發(fā)明還提供了一種利用所述裝置實(shí)現(xiàn)大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形的方法，對(duì)于彎曲角度大于120°的導(dǎo)管，分為兩個(gè)成形階段，第一個(gè)階段以90°作為理論彎曲角度，進(jìn)行步驟S1～S5，當(dāng)彎曲角度達(dá)到90°時(shí)，退開(kāi)夾塊4和導(dǎo)模塊2，取下導(dǎo)管進(jìn)行中間退火，退火溫度值為再結(jié)晶退火溫度加20℃，保溫時(shí)間0.5～1.0h，隨爐子冷卻；第二階段，以彎曲角度為90°時(shí)的輪模5為基準(zhǔn)，夾緊夾塊4和導(dǎo)模塊2，以最終大于120°的彎曲角度作為理論彎曲角度，進(jìn)行步驟S4～S5，直至達(dá)到理論彎曲角度；對(duì)于彎曲角度大于120°的導(dǎo)管，直接執(zhí)行步驟S1～S5：

S1、計(jì)算導(dǎo)管的理論下料長(zhǎng)度，并進(jìn)行鋸切下料；

S2、對(duì)已完成下料的導(dǎo)管進(jìn)行退火，退火溫度在再結(jié)晶退火溫度值加10℃，保溫時(shí)間1.0～1.5h，隨爐子冷卻；

S3、在芯棒3與導(dǎo)管的接觸面施加潤(rùn)滑油，調(diào)整帶芯球的芯棒3的軸向位置，以使得芯棒3的圓形棒體3-2向前伸出輪模5與芯棒3的切點(diǎn)0.7～1.5mm，并將步驟S2再結(jié)晶退火后的導(dǎo)管通過(guò)束管夾1進(jìn)行裝夾送料，將夾緊塊4和輪夾7調(diào)至合適位置，以使得夾緊塊4、輪夾7、導(dǎo)模塊2、芯棒3和防皺塊6五者的內(nèi)弧面軸向中心線重合；

S4、在芯棒3在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前5°～8°時(shí)，提前進(jìn)行芯棒3的抽芯后退，退芯速度在1～2.5mm/s之間，以保證在達(dá)到理論彎曲角度的同時(shí)，完成芯棒3最前端芯球3-1后退到輪模5與芯棒3的切點(diǎn)位置；

S5、在導(dǎo)管彎曲的同時(shí)，利用導(dǎo)模塊2進(jìn)行輔推推彎，夾緊塊4和輪夾7的彎曲成形速度2～4mm/s，輔推速度比夾緊塊4和輪夾7的彎曲速度大0.5～1mm/s；導(dǎo)模塊2的輔推工作在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前6°～10°時(shí)，將導(dǎo)模塊2的輔推速度調(diào)至與緊塊4和輪夾7的速度一致。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的一種大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形方法及其裝置，能夠在一次裝夾中彎曲成型，解決了以往采用傳統(tǒng)的鑄件管路代替部分管材管路、采用兩個(gè)半管或者兩個(gè)以上半管拼焊方式，或采用橢圓度嚴(yán)重超標(biāo)的彎管所帶來(lái)的問(wèn)題。整個(gè)成形方法和裝置結(jié)構(gòu)合理、方法可行且可靠、操作方便且能確保彎管質(zhì)量，大大提高了生產(chǎn)的效率。成形的導(dǎo)管能夠滿足航空航天飛行器要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中芯棒的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

如圖1、圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形裝置，其中所用到的束管夾1、帶芯球的芯棒3、防皺塊6和輪模5均可以采用公知的標(biāo)準(zhǔn)彎管模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，僅對(duì)輪夾7、夾緊塊4和導(dǎo)模塊2進(jìn)行新的“補(bǔ)償”設(shè)計(jì)。其中：導(dǎo)模塊2、輪夾7和夾塊4與導(dǎo)管相接觸的內(nèi)圓弧面均設(shè)置較大的粗超度(粗糙度在6.3以上)或通過(guò)劃痕線(劃痕深度不超過(guò)0.15mm)或者設(shè)置螺紋(螺紋深度不超過(guò)0.1mm)來(lái)增加繞彎過(guò)程中的夾持摩擦力；輪夾7和夾塊4內(nèi)圓弧面的圓弧半徑比導(dǎo)管理論半徑小0.02～0.05mm，導(dǎo)模塊2內(nèi)圓弧面的圓弧半徑比導(dǎo)管理論半徑小0.05～0.1mm，導(dǎo)模塊2的長(zhǎng)度至少要比導(dǎo)管直徑大10～14倍。輪模5通過(guò)中心孔與彎管機(jī)定位軸定位，輪夾7、夾塊4和導(dǎo)模塊2通過(guò)燕尾槽的方式與彎管機(jī)定位，束管夾1通過(guò)緊固螺釘螺接的方式與彎管機(jī)定位，芯球的芯棒3與彎管機(jī)上的芯軸螺接定位，防皺塊6的外圓弧面與輪模5的內(nèi)圓弧面貼合，并通過(guò)防皺塊6上的燕尾槽與彎管機(jī)上的定位塊定位。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例選用的鋁合金管件為5A03管材，規(guī)格為Φ38mm×1.5mm(管材外徑×壁厚)，彎曲半徑為R60,即相對(duì)彎曲半徑(彎曲半徑/管材外徑)約為1.6，彎曲角度為80°。

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例所采用的大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形工藝流程如下，包括如下步驟：

1)計(jì)算導(dǎo)管的理論下料長(zhǎng)度，并完成鋸切下料。

2)對(duì)已完成下料的導(dǎo)管進(jìn)行退火，退火溫度在再結(jié)晶退火溫度值加10℃，退火溫度為375℃，保溫時(shí)間1.0h，隨爐子冷卻。

3)在帶芯球的芯棒3與導(dǎo)管的接觸面施加潤(rùn)滑油，減少摩擦阻力。調(diào)整芯棒3的軸向位置，保證芯棒3圓形棒體3-2部分伸出輪模5與芯棒3切點(diǎn)0.8mm。并將步驟2)再結(jié)晶退火后的導(dǎo)管通過(guò)束管夾1進(jìn)行裝夾送料。將夾緊塊4和輪夾7調(diào)至合適位置，以使得夾緊塊4、輪夾7、導(dǎo)模塊2、芯棒3和防皺塊6五者的內(nèi)弧面軸向中心線重合。

4)為了防止導(dǎo)管在彎曲過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)部刮傷或者出現(xiàn)凹陷，設(shè)置帶芯球的芯棒3在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前6°時(shí)，即彎曲角度達(dá)到74°時(shí)，提前進(jìn)行芯棒3的抽芯后退，退芯速度為1.5mm/s，保證在達(dá)到理論彎曲角度的同時(shí)，完成芯棒3最前端芯球3-1后退到輪模5與芯棒3的切點(diǎn)位置。

5)為了防止彎曲半徑小塑性變形過(guò)大出現(xiàn)的拉裂缺陷，增大導(dǎo)管成形過(guò)程中的供料，減少?gòu)澒艹尚巫枇ΑＴ趯?dǎo)管彎曲的同時(shí)，利用導(dǎo)模塊2進(jìn)行輔推推彎，夾緊塊4和輪夾7的彎曲成形速度2.5mm/s，輔推速度應(yīng)比夾緊塊4和輪夾7彎曲速度大0.6mm/s，即輔推速度為3.1mm/s；導(dǎo)模塊2的輔推工作在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前8°時(shí)，即彎曲角度達(dá)到72°時(shí)，將導(dǎo)模塊2的輔推速度調(diào)至與緊塊4和輪夾7的速度一致，即為2.5mm/s。

6)取下已成形的大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管，檢驗(yàn)外形尺寸符合設(shè)計(jì)要求則交產(chǎn)品。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例選用的鋁合金管件為5A03管材，規(guī)格為Φ38mm×1.5mm(管材外徑×壁厚)，彎曲半徑為R60,即相對(duì)彎曲半徑(彎曲半徑/管材外徑)約為1.6，彎曲角度為150°。

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例所采用的大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管成形工藝流程如下，包括如下步驟：

1)計(jì)算導(dǎo)管的理論下料長(zhǎng)度，并完成鋸切下料。

2)對(duì)已完成下料的導(dǎo)管進(jìn)行退火，退火溫度在再結(jié)晶退火溫度值加10℃，退火溫度為375℃，保溫時(shí)間1.0h，隨爐子冷卻。

3)在帶芯球的芯棒3與導(dǎo)管的接觸面施加潤(rùn)滑油，減少摩擦阻力。調(diào)整芯棒3的軸向位置，保證芯棒3圓形棒體(3-2)部分伸出輪模5與芯棒3的切點(diǎn)0.8mm。并將步驟2)再結(jié)晶退火后的導(dǎo)管通過(guò)束管夾1進(jìn)行裝夾送料。將夾緊塊4和輪夾7調(diào)至合適位置，以使得夾緊塊4、輪夾7、導(dǎo)模塊2、芯棒3和防皺塊6五者的內(nèi)弧面軸向中心線重合。

4)為了防止導(dǎo)管在彎曲過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)部刮傷或者出現(xiàn)凹陷，設(shè)置帶芯球的芯棒3在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前6°時(shí)，即彎曲角度達(dá)到84°時(shí)，提前進(jìn)行芯棒3的抽芯后退，退芯速度為1.5mm/s，保證在達(dá)到理論彎曲角度的同時(shí)，完成芯棒3最前端芯球3-1后退到輪模5與芯棒3的切點(diǎn)位置。

5)為了防止彎曲半徑小塑性變形過(guò)大出現(xiàn)的拉裂缺陷，增大導(dǎo)管成形過(guò)程中的供料，減少?gòu)澒艹尚巫枇?。在?dǎo)管彎曲的同時(shí)，利用導(dǎo)模塊2進(jìn)行輔推推彎，夾緊塊4和輪夾7的彎曲成形速度2.5mm/s，輔推速度應(yīng)比夾緊塊4和輪夾7彎曲速度大0.6mm/s，即輔推速度為3.1mm/s；導(dǎo)模塊2的輔推工作在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前8°時(shí)，即彎曲角度達(dá)到82°時(shí)，將導(dǎo)模塊2的輔推速度調(diào)至與緊塊4和輪夾7的速度一致，即為2.5mm/s。

6)由于本實(shí)施例中是彎曲角度150°的導(dǎo)管，因此當(dāng)彎曲角度達(dá)到90°時(shí)，退開(kāi)夾塊4和導(dǎo)模塊2，取下導(dǎo)管進(jìn)行中間退火，退火溫度值為再結(jié)晶退火溫度加20℃，即為385℃，保溫時(shí)間0.5h，隨爐子冷卻；接著進(jìn)入第二階段，即以彎曲角度為90°時(shí)的輪模5為基準(zhǔn)，夾緊夾塊4和導(dǎo)模塊2，以最終150°的彎曲角度作為理論彎曲角度，執(zhí)行步驟7)-8)，直至達(dá)到理論彎曲角度150°。

7)為了防止導(dǎo)管在彎曲過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)部刮傷或者出現(xiàn)凹陷，設(shè)置帶芯球的芯棒3在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前6°時(shí)，即彎曲角度達(dá)到144°時(shí)，提前進(jìn)行芯棒3的抽芯后退，退芯速度為1.5mm/s，保證在達(dá)到理論彎曲角度的同時(shí)，完成芯棒3最前端芯球(3-1)后退到輪模5中心相切線位置。

8)為了防止彎曲半徑小塑性變形過(guò)大出現(xiàn)的拉裂缺陷，增大導(dǎo)管成形過(guò)程中的供料，減少?gòu)澒艹尚巫枇?。在?dǎo)管彎曲的同時(shí)，利用導(dǎo)模塊2進(jìn)行輔推推彎，夾緊塊4和輪夾7的彎曲成形速度2.5mm/s，輔推速度應(yīng)比夾緊塊4和輪夾7彎曲速度大0.6mm/s，即輔推速度為3.1mm/s；導(dǎo)模塊2的輔推工作在彎曲過(guò)程達(dá)到理論彎曲角度之前8°時(shí)，即彎曲角度達(dá)到142°時(shí)，將導(dǎo)模塊2的輔推速度調(diào)至與緊塊4和輪夾7的速度一致，即為2.5mm/s。

9)取下已成形的大管徑小彎曲半徑薄壁導(dǎo)管，檢驗(yàn)外形尺寸符合設(shè)計(jì)要求則交產(chǎn)品。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。