专利名称：一种小r弯管的加工方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工技术领域，特别是一种将金属空心管制作成小R弯管的加工方法及其装置。
背景技术：
小R弯管是一种弯曲钢管的特殊工艺，凡钢管弯曲处半径R与工件外径ФD之比值W小于1.2、大于0.8的弯曲统称为小R半径弯曲W＝R/ФD0.8≤W≤1.2椭圆度是指在小R半径弯曲下，已弯制成形的工件在弯曲处由于发生形变，不能保持钢管的原有圆度而呈椭圆状。通常将椭圆的最大直径MaxФD与最小直径MinФD的差值与工件名义外径尺寸ФD的比值F定义为椭圆度，椭圆度在15％以下比较理想F＝(MaxФD-MinФD)/ФD×100％F≤15％小R弯管主要用于安装空间小、部件结构紧凑的场合输送液态或气态流体的低压管路中，多用于柴油发动机、汽油发动机、石油加油机等领域。随着汽车科技的发展，发动机与整车间的配合越来越严密，对发动机的空间尺寸要求越小越好，因而也要求发动机的零部件越紧凑越好，所以，在发动机工件系统中小R弯管的需求量也越来越大。
目前在小R弯管的加工方面因受设备、模具及钢管材料的限制，工艺上一直没有得到突破，所以至今还很难提供完全符合要求的产品，致使目前还在采用传统的铸件法兰代替部分管路、采用拼焊方式解决弯曲或采用椭圆度严重超标的弯管，甚至以牺牲空间为代价采用1.5D以上的弯曲半径弯管来应付发动机类的管路连接要求。然而由于铸件法兰产品存在体积大且笨重、工作面粗糙且还容易有砂孔，拼焊产品容易发生断裂和渗漏情况，因而工作可靠性均较差；椭圆度严重超标的弯管容易导致流量达不到设计要求，而1.5D以上的弯曲半径弯管会导致发动机体积庞大。所以汽车工业的发展需要迫切要求小R弯管工艺有所突破。
发明内容
本发明的目的是要在现有普通弯管工艺的基础上，着重解决钢管材料的延伸性、弯管的椭圆度、弯曲段的饱满度等问题，要提供一种加工方便且成本低、便于在确保小R弯管的加工精度和质量的前提下规模生产的新颖小R弯管的加工方法及其装置。
本发明的小R弯管的加工装置主要包含有带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机、成形弯管模具及辅件，带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机上按需设置有由八爪夹模、直径模、夹模、靠模构成的成形弯管模具和顶推小车等设施；辅件中主要配置有带芯棒的活络关节和防皱模。其中所述的靠模的工作面上设置有与工件外径相符的半圆弧面长条状限位凹槽，工作时起限位和辅推、导引工件移位的作用；所述的夹模呈方块状、工作面上设置有与工件外径相符的半圆弧面条状限位凹槽，执行弯曲作业时起协同夹持工件端部同步弯曲转向的作用；所述的直径模呈R状，其主工作面位于由外凸半圆R状弯曲前端部边沿和两侧倾斜边沿构成的连续边沿的侧面上、上面设置有与工件外径相符的半圆弧面条状限位凹槽，且其外凸半圆状弯曲前端的半圆半径与工件要求加工的弯曲半径R相当；所述的防皱模除拥有一个主工作面外还拥有一个副工作面，主工作面的边沿呈平直状、上面设置有所述的与工件外径相符半圆弧面条状限位凹槽，副工作面与主工作面相邻、其形状与直径模上的外凸半圆R状弯曲前端部边沿及其侧面形状装配相符，并且在二者匹配相接状态下其主工作面的直条状边沿与直径模上的外凸半圆R状弯曲前端部边沿上的切线位置相重合；所述的带芯棒的活络关节的直径与工件内径装配相符、由前端部关节和后端芯棒构成；所述的八爪夹模设置在顶推小车上，工作时起助推工件向前移位的作用。
工作时，所述的直径模、夹模、靠模、防皱模和带八爪夹模的顶推小车均设置在带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机的相应位置上；所述的带芯棒的活络关节放置在工件腔内，其前端部关节位于工件待弯曲的部位上，其尾端芯棒位于工件弯曲切点处的管腔内；所述的靠模工作面上的限位凹槽紧贴靠托设置在工件近待弯曲处靠尾端一侧的管壁上；所述的夹模紧挨靠模夹持设置在工件待弯曲处靠前端一侧的管壁上；所述的直径模与夹模相对应、夹持在工件待弯曲处的管壁上；所述的防皱模的副工作面与直径模的R状弯曲前端部相匹配贴合、其主工作面与靠模相对应设置在工件管壁上。当带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机启动执行弯管作业、对夹模施加轴向弯曲力时，工件待弯曲处沿着直径模的主工作面缓慢弯曲，同时顶推小车沿工件轴向方向助推，使工件在靠模的导引下逐渐前移、并沿着直径模变形弯曲，最后达到所需的角度，由于内部活络关节的内部支撑和防皱模的缓推作用，工件的弯曲部位不会发生塌瘪和凹陷的情况。
利用本发明的小R弯管的加工装置加工小R弯管的工艺流程如下(1)备料按照要求定尺落料工件；(2)选择工具选用与工件尺寸规格相符的成形弯管模具及辅件；(3)工具入位在带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机上安装设置所选定的成形弯管模具及顶推小车；(4)工件定位将工件尾端夹持设置在顶推小车的八爪夹模上、在工件管腔内插入带芯棒的活络关节、将工件伸置在弯管模具的型腔中，同时放置防皱模；(5)启动弯管机、工件入位启动三维数控弯管机，弯管机上的型腔夹模将工件夹紧在弯管模具上，同时带芯棒的活络关节前移到达弯曲起点切点处、靠模紧靠在工件外侧表面上、工件的内侧表面紧靠在防皱模和直径模上；(6)实施弯管由夹模牵引，对钢管施加弯曲动力(轴向旋转)，伺服马达驱动机构精确控制弯曲角度(旋转角度)，同时工件被设备施加两个推力，其一为辅推力，靠模利用与工件表面间的摩擦力进行辅推(沿弯曲切线方向)，其二为助推力，顶推小车利用伺服马达在工件后端施加助推力(沿工件轴向方向)，将工件堆进弯曲区域，以充分满足工件弯曲段的材料补充，同时防皱模对弯曲段内侧多余的材料进行压缩、增厚管壁，以防止钢管内侧起皱，工件内部带芯棒的活络关节在内部撑住工件内壁，防止工件内壁过分塌陷；
(7)弯管结束当弯曲角度到位后，带芯棒的活络关节反向后退，将工件内径进行整圆，同时将部分塌陷部分进行整平，消除工件内壁的塌陷。
基于上述构思的本发明小R弯管的加工方法及其装置，由于采用了在现有技术的带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机上增加设置整套与工件尺寸相符的成形弯管模具及辅件，通过在工件内部设置具有支撑管壁和保质助弯功能的带芯棒的活络关节、在工件外部贴合设置夹持尺寸相符的型模、并在弯曲处内侧面上紧贴设置具有对弯曲段的内侧多余的材料进行压缩、增厚管壁，阻止钢管内侧起皱功能的防皱模，同时配以靠模导引性辅推和顶推小车的助推，各工序在三维数控弯管机上由数控伺服精确控制、在三工位模具一次装夹中弯曲成型，使本发明小R弯管的加工装置结构合理且科学、方法可行且可靠、操作方便且能确保弯管质量，使生产效率得到大大提高，彻底改变了以往不能生产符合要求小R弯管的局面，且可以通过设置系列尺寸规格的弯管模具、弯制提供各种规格尺寸的小R弯管系列产品，以满足市场需求，因而具有明显的技术先进性，很强的实用性和广阔的市场应用前景。
图1是本发明实施例的基本设施构件结构示意图；图2是本发明实施例起始工作状态设施布局示意图；图3是本发明实施例最终工作状态设施布局示意图；图4是本发明方法的工艺流程示意图。
图中1.八爪夹模 2.靠模 3.夹模 4.直径模
5.芯棒 6.活络关节 7.防皱模8.顶推小车9.工件 10.限位凹槽11.弯曲前端部 12.倾斜部13.主工作面 14.副工作面15.前端部关节具体实施方式
下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步描述。
在图1、图2和图3中，本发明的小R弯管的加工装置主要包含有带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机、成形弯管模具及辅件，成形弯管模具中包含有八爪夹模1、靠模2、夹模3和直径模4，辅件中主要包含有带芯棒5的活络关节6、防皱模7和顶推小车8。其中所述的直径模4呈R状，其由外凸半圆R状弯曲前端部11的边沿和两侧倾斜部12的边沿构成的连续边沿的侧面上设置有与工件9的外径相符的半圆弧面条状限位凹槽10，且其外凸半圆状弯曲前端部11的半径与工件9要求加工的弯曲半径R相符；所述的靠模2上设置有与工件9外径相符的半圆弧面长条状限位凹槽10；所述的夹模3的工作面上设置有与工件9的外径相符的半圆弧面条状限位凹槽10；所述的防皱模7除拥有一个边沿呈平直状、上面设置有与工件9的外径相符的半圆弧面条状限位凹槽10的主工作面13外还拥有一个形状与直径模4上的外凸半圆R状弯曲前端部11的边沿及其侧面形状装配相符、并且在二者匹配相接状态下主工作面13的直条状边沿与直径模4上的外凸半圆R状弯曲前端部11边沿上的切线位置相重合的副工作面14；所述的八爪夹模1设置在顶推小车8上；所述的带芯棒5的活络关节6由前端部关节15和后端芯棒5构成、其直径与工件9的内径装配相符。
工作时，所述的直径模4、夹模3、靠模2、防皱模7和带八爪夹模1的顶推小车8均设置在带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机的相应位置上；所述的带芯棒5的活络关节6放置在工件9的腔内，其前端部关节位于工件待弯曲的部位上，其尾端芯棒5位于工件9弯曲切点处的管腔内；所述的靠模2工作面上的限位凹槽10紧贴靠托设置在工件9近待弯曲处靠尾端一侧的管壁上；所述的夹模3紧挨靠模2夹持设置在工件9待弯曲处靠前端一侧的管壁上；所述的直径模4与夹模3相对应、夹持在工件待弯曲处的管壁上；所述的防皱模7的副工作面14与直径模4的R状弯曲前端部11相匹配贴合、其主工作面13与靠模2相对应设置在工件管壁上。当带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机启动执行弯管作业、对夹模3施加轴向弯曲力时，工件9待弯曲处沿着直径模4的主工作面缓慢弯曲，同时顶推小车8沿工件9的轴向方向助推，使工件9在靠模2的导引下逐渐前移、并沿着直径模4变形弯曲，最后达到所需的角度，由于内部带芯棒5的活络关节6的内部支撑和防皱模7的缓推作用，工件9的弯曲部位不会发生塌瘪和凹陷的情况。
在图4中，本发明的小R弯管的加工方法的工艺流程如下(1)备料按照要求定尺落料工件；(2)选择工具选用与工件尺寸规格相符的成形弯管模具及辅件；(3)工具入位在带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机上安装设置所选定的成形弯管模具及顶推小车8；(4)工件定位将工件一端夹紧设置在顶推小车8的八爪夹模1上、在工件9管腔内插入带芯棒5的活络关节6、将工件9伸置在弯管模具的型腔中，同时放置防皱模7；(5)启动弯管机、工件9入位启动三维数控弯管机，弯管机上的型腔夹模3将工件9夹紧在弯管模具上，同时带芯棒5的活络关节6的前端部关节15到达弯曲起点切点处、靠模2靠紧在工件9外侧表面上、工件9的内侧表面靠紧在防皱模7和直径模4上；(6)实施弯管由夹模3牵引，对工件9施加弯曲动力(轴向弯折)，伺服马达机构精确控制弯曲角度，同时靠模2利用与工件9表面间的摩擦力进行辅推、伺服马达控制顶推小车8在工件9尾端施加助推力(沿工件轴向方向)，将工件9堆进弯曲区域，以充分满足工件9弯曲段的材料补充，同时防皱模7对弯曲段内侧多余的材料进行压缩、增厚管壁，防止工件9内侧起皱，工件9内部带芯棒5的活络关节6在内部撑住工件9的内壁，防止工件9内壁过分塌陷；(7)弯管结束当弯曲角度到位后，带芯棒5的活络关节6反向后退、将工件9内径进行整圆，同时将部分塌陷部分进行整平，消除工件9内壁的塌陷；(8)质量检查，提供合格成品。
权利要求
1.一种小R弯管的加工装置，包含有带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机、成形弯管模具及辅件，其特征在于弯管模具中包含有八爪夹模(1)、靠模(2)、夹模(3)和直径模(4)，辅件中包含有带芯棒(5)的活络关节(6)、防皱模(7)和顶推小车(8)，其中a.所述的直径模4呈R状，其由外凸半圆R状弯曲前端部(11)的边沿和两侧倾斜部(12)的边沿构成的连续边沿的侧面上设置有与工件(9)的外径相符的半圆弧面条状限位凹槽(10)，且其外凸半圆状弯曲前端部(11)的半径与工件( )9要求加工的弯曲半径R相符；b.所述的靠模(2)上设置有与工件(9)外径相符的半圆弧面长条状限位凹槽(10)；c.所述的夹模(3)的工作面上设置有与工件(9)的外径相符的半圆弧面条状限位凹槽(10)；d.所述的防皱模(7)除拥有一个边沿呈平直状、上面设置有与工件(9)的外径相符的半圆弧面条状限位凹槽(10)的主工作面(13)外还拥有一个形状与直径模(4)上的外凸半圆R状弯曲前端部(11)的边沿及其侧面形状装配相符、并且在二者匹配相接状态下主工作面(13)的直条状边沿与直径模(4)上的外凸半圆R状弯曲前端部(11)边沿上的切线位置相重合的副工作面(14)；e.所述的八爪夹模(1)设置在顶推小车(8)上；f.所述的带芯棒(5)的活络关节(6)由前端部关节(15)和后端芯棒(5)构成、其直径与工件(9)的内径装配相符。
2.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的直径模(4)、夹模(3)、靠模(2)、防皱模(7)和带八爪夹模(1)的顶推小车(8)均设置在带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机上。
3.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的带芯棒(5)的活络关节(6)放置在工件(9)的腔内，其前端部关节位于工件待弯曲的部位上，其尾端芯棒(5)位于工件(9)弯曲切点处的管腔内。
4.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的靠模(2)工作面上的限位凹槽(10)紧贴靠托设置在工件(9)近待弯曲处靠尾端一侧的管壁上。
5.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的夹模(3)紧挨靠模(2)夹持设置在工件(9)待弯曲处靠前端一侧的管壁上。
6.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的直径模(4)与夹模(3)相对应、夹持在工件待弯曲处的管壁上。
7.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的防皱模(7)的副工作面(14)与直径模(4)的R状弯曲前端部(11)相匹配贴合、其主工作面(13)与靠模(2)相对应设置在工件管壁上。
8.根据权利要求1所述的小R弯管的加工装置，其特征在于所述的带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机启动执行弯管作业、对夹模(3)施加轴向弯曲力时，工件(9)待弯曲处沿着直径模(4)的主工作面缓慢弯曲，同时顶推小车(8)沿工件(9)的轴向方向助推，使工件(9)在靠模(2)的导引下逐渐前移、并沿着直径模(4)变形弯曲，最后达到所需的角度。
9.一种小R弯管的加工方法，其特征在于工艺流程如下(1)备料按照要求定尺落料工件；(2)选择工具选用与工件尺寸规格相符的成形弯管模具及辅件；(3)工具入位在带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机上安装设置所选定的成形弯管模具及顶推小车(8)；(4)工件定位将工件一端夹紧设置在顶推小车(8)的八爪夹模(1)上、在工件(9)管腔内插入带芯棒(5)的活络关节(6)、将工件(9)伸置在弯管模具的型腔中，同时放置防皱模(7)；(5)启动弯管机、工件(9)入位启动三维数控弯管机，弯管机上的型腔夹模(3)将工件(9)夹紧在弯管模具上，同时带芯棒(5)的活络关节(6)的前端部关节(15)到达弯曲起点切点处、靠模(2)靠紧在工件(9)外侧表面上、工件(9)的内侧表面靠紧在防皱模(7)和直径模(4)上；(6)实施弯管由夹模(3)牵引，对工件(9)施加轴向弯曲动力，伺服马达机构精确控制弯曲角度，同时靠模(2)利用与工件(9)表面间的摩擦力进行辅推、伺服马达控制顶推小车(8)在工件(9)尾端施加沿工件轴向助推力，将工件(9)堆进弯曲区域，以充分满足工件(9)弯曲段的材料补充，同时防皱模(7)对弯曲段内侧多余的材料进行压缩、增厚管壁，防止工件(9)内侧起皱，工件(9)内部带芯棒(5)的活络关节(6)在内部撑住工件(9)的内壁，防止工件(9)内壁过分塌陷；(7)弯管结束当弯曲角度到位后，带芯棒(5)的活络关节(6)反向后退、将工件(9)内径进行整圆，同时将部分塌陷部分进行整平，消除工件(9)内壁的塌陷；(8)质量检查，提供合格成品。
全文摘要
本发明涉及一种小R弯管的加工方法及其装置，包含有带液压和伺服马达驱动机构的三维数控弯管机、由八爪夹模、直径模、夹模、靠模构成的成形弯管模具及带芯棒的活络关节和防皱模的辅件，直径模、夹模、靠模和防皱模上均设置有与工件外径相符的半圆弧面长条状限位凹槽，工作时分别起限位、辅推、导引、协同夹持和同步弯曲转向的作用，带芯棒的活络关节具有支撑管壁和保质助弯的功能，防皱模具有阻止钢管内侧起皱的功能，由数控伺服精确控制、在三工位模具一次装夹中弯曲成型，装置结构合理且科学、方法可行且可靠、操作方便且能确保弯管质量，使生产效率得到大大提高，彻底改变了以往不能生产符合要求的小R弯管的局面。
文档编号B21D9/16GK101049618SQ20071004052
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者姚荣庆, 孙强, 柯若飞 申请人:上海白云汽车制管有限公司