测温孔2、弯曲模测温孔16、芯棒测温孔7、夹持模测温孔 10、镶块测温孔13和防皱模测温孔20内分别放置热电偶;将所述压力模加热棒的导线、芯棒 加热棒的导线、弯曲模加热棒的导线、防皱模加热棒的导线分别与温度控制器的控制端口 连接;将所述热电偶的导线分别与温度控制器的测量端口连接。
[0104] 本实施例中，启用位于靠近防皱模18-侧的2个弯曲模加热孔15内的加热棒，所述 启用的2个弯曲模加热孔15较其它未启用的弯曲模加热孔15更靠近管件23;全部启用分别 位于夹持模测温孔内和镶块测温孔内的热电耦。
[0105] 第七步，设定加热温度。所述的加热温度包括压力模的加热温度Τι、芯棒的加热温 度Τ2、弯曲模的加热温度Τ4和防皱模的加热温度Τ 3:
[0106] 设定芯棒5加热温度和压力模3的加热温度均为400~450°C;防皱模18加热温度为 350~400°C，弯曲模14的加热温度为250~300°C。
[0107] 具体加热时2 T2 2 T3;当管件的弯曲半径R减小时，Ti - Ts的值应增大。
[0108] 本实施例中，通过温度控制器设定压力模的加热温度1^*4501，设定芯棒加热温 温度T2S400°C，弯曲模的加热温度T4为250°C，防皱模的加热温度T 3为350°C。
[0109] 当设定的加热温度大于300°C时，需通过冷却装置对机床进行降温。根据需要将各 隔热板中冷却孔22通过水管与冷却水循环装置相连。
[0110] 本实施例中，隔热板中水流的流向如附图6~9所示。弯曲模隔热板17、压力模隔热 板4、夹持模隔热板11和防皱模隔热板21中的冷却孔22都被使用。
[0111] 第八步，管件弯曲。打开弯管机机床，操作弯管机将压力模3、夹持模9、镶块12、弯 曲模14、防皱模18、芯模与管件23按已有技术装配;装配后通过加热棒对压力模3、芯棒5、弯 曲模14和防皱模18进行加热至设定的温度值并适当保温30~90s;加热完成后操作弯管机， 按照设定的弯曲速度〇. 3° /s对管件23进行弯曲至60°，得到弯曲成形后的管件23。
[0112] 本实施例中，压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18与管件23装配后加热 至设定的温度值，并保温60s。
[0113]第九步，卸载。操作弯管机松开各模具;松开模具的顺序依次为:芯模、压力模3和 夹持模9;取下弯曲后的管件23后，将压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18和芯模 恢复至弯曲前位置，关闭弯管机，将管件23空冷至室温。
[0114]完成弯曲后，检验弯曲成形后管件23成形质量得到管件内侧不起皱，表面无划痕， 外侧壁厚最大减薄率为8.8%，最大截面扁化率4.9%，完全满足使用要求。
【主权项】
1. 一种铁管数控差溫加热弯曲成形模具，包括压力模、夹持模、镶块、弯曲模、防皱模和 忍模;所述的忍模包括忍棒和忍球;其特征在于，还包括压力模隔热板、夹持模隔热板、弯曲 模隔热板和防皱模隔热板;在压力模、弯曲模、忍棒和防皱模上分别有加热孔和测溫孔，在 夹持模和镶块上有测溫孔;在所述压力模隔热板、夹持模隔热板、弯曲模隔热板和防皱模隔 热板上增加冷却孔。2. 如权利要求1所述铁管数控差溫加热弯曲成形模具，其特征在于，在弯曲模的上表 面，从弯曲模与防皱模配合位置起，沿弯曲模圆周方向均布有多个弯曲模加热孔和弯曲模 测溫孔，并且各弯曲模测溫孔位于相邻的弯曲模加热孔之间；所述弯曲模加热孔和弯曲模 测溫孔的数量通过下列公式确定：式中：nbh为弯曲模加热孔的数量，nbt为弯曲模测溫孔的数量，Cb为弯曲模材料的比热 容，皿为弯曲模的质量，ΔΤ为弯曲模升高的溫度，Wb为单个弯曲模加热棒的功率，tb为弯曲 模的加热时间；所述弯曲模加热孔的孔径与所使用加热棒的直径相匹配;所述弯曲模测溫 孔的孔径与所使用热电偶的直径相匹配。3. 如权利要求1所述铁管数控差溫加热弯曲成形模具，其特征在于，在所述防皱模的上 表面，沿该防皱模的长度方向均布有多个防皱模加热孔，在每个防皱模加热孔前相当于两 个相邻防皱模加热孔之间距离的一半处有防皱模测溫孔;防皱模加热孔和防皱模测溫孔的 数量根据下列公式确定：式中：nwh为防皱模加热孔的数量，nwt为防皱模测溫孔的数量，Cw为防皱模材料的比热 容，mw为防皱模的质量，ΔΤ为升高的溫度，Ww为单个防皱模加热棒的功率，tw为防皱模的加 热时间。4. 如权利要求1所述铁管数控差溫加热弯曲成形模具，其特征在于，所述夹持模的上表 面，沿长度方向均布有多个夹持模测溫孔;所述镶块的上表面，沿长度方向均布有多个镶块 测溫孔;所述夹持模测溫孔和镶块测溫孔均为盲孔。5. 如权利要求1所述铁管数控差溫加热弯曲成形模具，其特征在于，压力模隔热板位于 压力模与机床之间；夹持模隔热板位于夹持模与机床之间；弯曲模隔热板位于弯曲模与机 床之间并安装在弯曲模的中屯、轴上；防皱模隔热板位于防皱模与机床之间；所述各隔热板 与各模具接触的表面均为银齿状，并且各隔热板与各模具之间有间距，形成了空气夹层;所 述空气夹层中有石棉垫;所述压力模、夹持模和防皱模与隔热板接触的一面开有矩形槽，通 过将压力模隔热板、夹持模隔热板、防皱模隔热板上的银齿嵌入矩形槽中达到定位和固定 的目的;所述压力模的上表面、防皱模上表面、弯曲模上表面、镶块上表面，W及夹持模的上 表面均铺覆有石棉垫。6. 如权利要求5所述铁管数控差溫加热弯曲成形模具，其特征在于，所诉压力模隔热板 沿其高度方向分布有2个相通的冷却孔;夹持模隔热板沿其高度方向分布有2个相通的冷却 孔;防皱模隔热板沿其长度方向分布有2个相互独立的冷却孔;弯曲模隔热板沿其长度方向 分布有6个相互独立的冷却孔。7. -种利用权利要求1所述模具成形铁管的方法，其特征在于，具体过程是： 第一步，模具与弯管机的隔热； 第二步，装配与调试模具； 第Ξ步，弯管机弯曲速度和弯曲时压力模助推速度的设定； 设定弯管机的弯曲速度为0.05~5° /s; 设定弯曲时压力模的助推速度:压力模的助推速度与管件弯曲时该管件轴线的线速度 相同，完成弯曲时压力模助推速度的设定； 设定完成后关闭弯管机； 第四步，管件弯曲角度的设定;根据管件成形要求，管件弯曲角度为0°~185% 第五步，模具与管件的润滑；在防皱模、忍棒及忍球上均匀喷涂一层耐高溫固体润滑 膏； 第六步，加热及溫控装置的安装;在压力模加热孔内放置压力模加热棒，在弯曲模加热 孔内放置弯曲模加热棒，在忍棒加热孔内放置忍棒加热棒，在防皱模加热孔内放置防皱模 加热棒，并且在所述各压力模测溫孔、各弯曲模测溫孔各忍棒测溫孔、各夹持模测溫孔、各 镶块测溫孔和各防皱模测溫孔内分别放置热电偶;将所述压力模加热棒的导线、忍棒加热 棒的导线、弯曲模加热棒的导线和防皱模加热棒的导线分别与溫度控制器的控制端口连 接;将所述各热电偶的导线分别与溫度控制器的测量端口连接； 第屯步，设定加热溫度;所述的加热溫度包括压力模的加热溫度Τι、忍棒的加热溫度T2、 弯曲模的加热溫度Τ4和防皱模的加热溫度Τ3 : 设定忍棒加热溫度和压力模的加热溫度均为200~450°C;防皱模加热溫度为180~400 °C，弯曲模的加热溫度为180~300°C; 具体加热时Τι > T2 > T3;当管件的弯曲半径R减小时，T1-T3的值应增大； 当设定的加热溫度大于300°C时，将各隔热板中冷却孔通过水管与冷却水循环装置相 连，W对机床进行降溫； 第八步，管件弯曲；打开弯管机机床，将压力模、夹持模、镶块、弯曲模、防皱模、忍模与 管件装配;通过加热棒对压力模、忍棒、弯曲模和防皱模进行加热至设定的溫度值并保溫30 ~90s;加热完成后操作弯管机，按照设定的弯曲速度3Vs对管件进行弯曲至180%得到弯 曲成形后的管件； 第九步，卸载。8. 如权利要求7所述成形模具成形铁管的方法，其特征在于，第一步中模具与弯管机隔 热时，在压力模的装配面与机床连接面之间安放压力模隔热板，在防皱模与机床连接面之 间安放防皱模隔热板，在弯曲模装配面与机床连接面之间安放弯曲模隔热板，在夹持模的 装配面与机床连接面之间安放夹持模隔热板;在压力模的上表面，W及夹持模的上表面、镶 块的上表面、弯曲模的上表面和防皱模的上表面均铺覆有石棉。
【专利摘要】一种钛管数控差温加热弯曲成形模具及方法。所述钛管数控差温加热弯曲成形模具中的在压力模、弯曲模、芯棒和防皱模上分别有加热孔和测温孔，在夹持模和镶块上有测温孔，对压力模、芯棒、弯曲模及防皱模进行加热，加热温度根据管材热弯模拟的合理温度分布设置，与现有技术相比可将模具和管材更快地加热至设定的温度，提高管材的加热效率，避免温度不均匀，并进一步提高钛合金管弯曲成形质量和成形极限，并通过隔热板对机床实施保护。本发明使管件在成形极限内弯曲后，内侧不起皱，表面无划痕，外侧壁厚减薄率＜17％，截面扁化率＜5.0％，能够满足飞机对大直径薄壁纯钛管小弯曲半径弯管件的需求。
【IPC分类】B21D37/18, B21D9/03, B21D9/18, B21D9/08
【公开号】CN105537342
【申请号】CN201610034129
【发明人】杨合, 李恒, 杨恒, 马俊, 陶智君, 张志勇, 韩瑞, 李龙, 刘碧颖
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月19日