弯管模具设计分析.docx

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1、弯管模具设计分析 摘 要：管材的冷弯成型，应用范围越来越广泛，而相应的弯管质量也要求越来越高，为保证弯管质量，必需设计合理的弯管模具，文章论述了弯管过程中的模具设计及相应的工艺参数。 关键词：弯管；模具结构；轮模；夹模；导模；防皱板 中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1016-893717-0013-02 金属管材的弯曲在现代工业领域应用非常广泛，主要用于汽车、机械、环保、化工、民用等行业。笔者从事汽车零部件的制造行业多年，主要探讨发动机上的EGR及排气管方面的零件产品制造，多为不锈钢焊管的弯管、成型产品。文章依据实际工作阅历，分析弯管模具设计的几个要点。 1 模具结构及动作概述

2、 如图1所示，为一套弯管模具的标准结构，主要有轮模、夹模、导模、芯棒、防皱板等五部分组成，工作时其动作过程为：芯棒进芯，夹模夹紧管材随轮模一起转动，导模压紧管材随着管材的弯曲而跟随，而防皱板固定不动，当弯管角度达到设定角度后，芯棒退出，导模、夹模松开、复位，完成整个动作，文章将围绕这五个部件的设计进行论述。 2 模具设计 2.1 轮模 轮模是整个弯管模具设计的核心，设计时一般先从它起先。产品管材外径D，壁厚，弯曲半径R确定后，在设计轮模弯曲半径时必需考虑管材的反弹，从而确定模具的弯曲半径R： 目前，Rx=1为行业技术的最高水平，由于成本高、难度大，一般设计均不考虑。 轮模型腔直径按管材外径D设

3、计，管材壁厚、外径确定了管材的强度，干脆影响夹模的夹持长度，轮模夹持长度与夹模协作，在后面的夹模设计将进行论述。 轮模由于频繁受夹模的夹紧冲击及管材的弯曲力，因此要求整体韧性好，有良好的抗冲击实力，且型腔表面耐磨，目前一般采纳调质+氮化的热处理工艺，型腔表面硬度可达HRC55HRC60。 2.2 夹模 夹模设计的主要尺寸为长度尺寸，它主要取决于产品两个弯曲之间的直段长度，夹模长尺寸过小，不能夹紧管材，弯管时管材易打滑，操作外观，弯曲部分出坑，不满意产品要求。反之，尺寸过大，简单将前一个弯夹扁、变形，这在工艺上是不充许的。因此，长尺寸要选择合适。通常按D设计，假如产品直段长度D，可考虑使用仿形模

4、具结构设计，增加夹持稳定性。对于只有一个弯曲的产品可考虑在夹紧时增加支撑手柄，提高夹持稳定性。 夹模型腔直径按管材外径D设计，为保证夹持稳定、不打滑，型腔直径一般按下差设计，通过设备调整夹模的夹紧程度，达到最佳状态，从而保证弯管稳定夹持，且满意外观要求。 为保证夹模夹紧过程管材外表面不被夹伤，型腔的棱角必需有R角设计。夹模一般淬火处理到HRC50左右，从而提高耐磨性和运用寿命。 2.3 芯棒 芯棒的形态是多种多样的，主要是起支撑作用，从而限制弯曲部分管材的变形及质量，运用何种形态的芯棒，主要取决于产品的设计及管材规格及设计结构。图2为芯棒的常用结构形态。 直芯棒结构简洁，加工、运用便利，主要用

5、于管材壁厚较厚，弯曲半径较大，弯曲变形要求不高的产品。球头直芯棒在上料操作时更加便利，目前已基本取代了图2直芯棒的结构。弧形直芯棒在加工方面较球头直芯棒要困难一些，但由于其弧形在弯曲过程中起到了肯定的支撑作用，因此弯曲部分变形较小，在弯管质量方面有所提高。 联接式芯棒主要是多个球形珠子联接在一起，在管材弯曲过程中，可保持对材料的支撑作用，因此弯曲变形较小，弯管较为饱满，质量很高。而硬联接芯棒主要是用几个钢性连接片和销将珠子连接起来，结构较为简洁，加工难度适中，运用寿命较长，目前被广泛应用于弯管的批量生产中。软联接芯棒虽然加工较为简洁，但联接结构稳定性及强度均较差，极少运用。万向联接芯棒，运用效

6、果最好，但加工难度高，运用成本也较高，目前，国内很少运用，而国外运用较为普遍。 联接式芯棒中，珠子个数的多少，取决于管材的弯曲角度和弯曲半径，目的是获得志向的弯曲饱满程度。珠子数量过多，阻力大，弯曲过程中简单断裂，影响生产效率。珠子数量过少，弯曲变形大，饱满程度不好，质量不满意要求。 一般芯棒大多淬火处理到HRC50左右，来反抗管材的弯曲磨损，从而提高运用寿命。假如硬度过高，则会降低芯棒的韧性，简单发生断裂。 芯棒直径尺寸很关键，一般它要比管材的理论内径小0.10.4 mm，以保证管材的顺当插入和弯管质量。其中，间隙的大小完全取决于产品设计，不同设计，不同管材，其设计间隙都是不一样，须要在实践

7、中去领悟。 2.4 导模 在弯管过程中，导模主要是压紧管材，并辅推动管材弯曲，导模运动速度理论上应和管材转动的线速度一样，在实际调试、生产时，可通过设备调整而变更导模辅推速度，直到调试出最志向产品为止。 导模压紧力大小目前一般由阅历确定，压紧力过大管材减薄量明显，甚至断裂，压紧力过小，易起皱。调试时通过设备调整将导模压紧力到合适状态。 导模长度尺寸过大，在数控弯管机尾料弯管送料时干涉或奢侈管材长度，这在工艺上都是不充许的。通常，长度尺寸是由绽开的弧长和阅历计算出来的。一般按弯曲弧长的绽开长度再加上3倍的管材直径。 型腔棱边倒角设计R角过渡，解决合模夹痕，提高管件外观质量。导模淬火处理到HRC5

8、0左右，保证型腔耐磨并提高运用寿命。 2.5 防皱板 管材壁厚和外径的比值即t/D0.055时，设计弯管防皱板，使管子在轮模的切点处建立一个直线区，防止管子在弯曲变形时起皱。 防皱板一方面起着对管子的支撑、防皱作用，同时管材相对防皱板型腔滑动，因此要求防皱板耐磨、表面光滑、材料磨擦系数小。目前常用的材料是铝青铜，采纳加工中心加工，协作曲面精度高及型腔表面光滑，是防皱板的加工关键点。 2.6 弯曲力矩 理论上讲，在进行任何一套弯管模具设计时，首先应当计算产品的弯曲力矩，从而确定弯管机的实力是否满意要求。 而事实上，管材弯曲时的弯矩、不仅取决于管材的性能、断面形态及尺寸、弯曲半径等参数，同时还与弯

9、曲方法、运用的模具结构等有很大的关系。因此，目前还不行能将诸多因素都用计算公式表示出来，在生产实践中，目前主要还是依靠阅历做出估算。由于弯管机设备实力肯定，有最大弯曲力矩、最大弯管规格的限制，只需了解设备实力，在设计模具前加以考虑，防止因设备实力不足而导致模具设计的奢侈，而不须要进行弯曲力矩的具体计算。 弯管机的弯管实力一般说明书中都有说明，在设计中必需考虑。 3 结 语 弯管模具设计的最终目标是以最低的成本、稳定的批量生产来满意产品要求，满意客户交付要求。这须要在工作中持续探讨、不断改进模具设计、逐步提高弯管工艺水平，从而制造出高质量的弯管产品。 参考文献： 1 蒋怡.钣金冲压工艺手册M.北京：国防工业出版社，11019. 2 章燕谟.锅炉制造工艺学M.北京：机械工业出版社，11010. 3 梁炳文.好用钣金工艺图集M.北京：机械工业出版社，11014. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页