一種小相對彎曲半徑大徑厚比薄壁彎曲管件的整體成形方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬空心構件先進制造技術領域，特別涉及一種相對彎曲半徑較小及徑厚比較大的管材內高壓成形方法。
【背景技術】
[0002]目前，在飛機、航天器和汽車領域，減輕重量是現代制造技術發展的重要趨勢，內高壓成形工藝是制造空心結構件的重要方法之一，既可以減輕重量又可以充分利用材料的強度，節約了材料、降低了成本。
[0003]目前用于大直徑薄壁管的彎曲工藝有壓彎、滾彎、數控繞彎或沖壓拼焊結構。但以上傳統成形技術在實際生產成形中均有以下問題:
[0004](I)壓彎是將管材放置于上下模具中，利用上模閉合，將管件壓入模具型腔實現成形的彎曲過程，根據是否采用內壓支撐，壓彎又可以分為無內壓支撐和內壓支撐下的兩種壓彎類型，其適用于相對彎曲半徑較大的小角度的彎曲，無法滿足復雜彎曲軸線零件的需求；
[0005](2)數控繞彎可以實現三維復雜軸線管彎曲，能連續進行不同角度的彎曲，但其對相對彎曲半徑R/D和相對厚度D/t都有一定的局限性，數控繞彎的最小相對半徑1.25D，當R/D過小時，彎曲的外側管壁會產生過渡變薄，導致破裂，內側管壁將增厚，失穩起皺;CNC彎曲的相對厚度D/t < 30，當隨著管材直徑的增加，或者壁厚的減小時，當D/t > 100時，彎曲的外側管壁會產生過渡變薄，導致破裂，內側管壁將增厚，失穩起皺。(R為管材中性層曲率半徑、d為管材直徑、t管材壁厚)。
[0006](3)目前對于小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁管的成形，由于傳統彎曲工藝的限制，只能通過先沖壓成形兩個或者兩個以上半片再焊接成整體，為了減少焊接變形，一般采用點焊，因此得到的不是封閉的截面。由于焊點的存在，零件結構的疲勞性能低，材料利用率低，綜合生廣成本尚等缺點。
[0007]所以對于小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁彎曲管件的成形，由于傳統技術的局限性，特別對于薄壁大徑厚比的管子，因壁厚薄，管徑大，相對彎曲半徑小，彎管時會產生皺紋等缺陷，形成死皺，往往無法成形或內高壓成形時形成無法展平的死皺等缺陷，小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁管的成形一直是困擾管材成形的一個難題。
【發明內容】
[0008]現有的大直徑薄壁管成形技術，無法滿足復雜的小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁管的整體成形的需要。本發明針對現有技術的弊端，提出了新的綜合制造方法。針對飛機、航天器和汽車領域所需的具有小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁管的零件，采用新的綜合制造方法能夠制造高質量的零件，有效地解決了實際應用中的大直徑薄壁管成形困難、成形質量不高的問題。
[0009]本發明的技術方案如下:
[0010]首先選用比最終零件直徑偏小而壁厚比要求壁厚大的管坯(以不銹鋼SS304材料為例，保證膨脹率30%以內)，即降低了徑厚比使徑厚比D/t<100，以避免彎管時管坯外側開裂或內側起皺的現象發生。同時可對彎曲軸線進行優化，增大兩側相鄰兩個彎之間的直線段長度以達到數控繞彎所需的夾持工藝段長度，避免了原軸線所需的多層彎管模具。同時將原軸線的相對彎曲半徑由R < ID增大至R > 1.25D，以滿足數控繞彎所能達到的最小相對彎曲半徑能力。這樣降低了數控繞彎的裝備的能力要求及模具的復雜化，使彎管難度大大降低，彎管缺陷完全消除。最后將滿足要求的彎曲管坯放入內高壓成形模具中，經內高壓成形模具合模將彎曲管坯壓人內高壓成形模具中，進行內高壓成形過程。最終得到空間形狀復雜、性能良好的空心件。
[0011]具體方法如下:
[0012]—種小相對彎曲半徑、大徑厚比薄壁彎曲管件的整體成形方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0013]第一步，將不銹鋼鋼管進行數控繞彎，繞彎成所需軸線形狀，具體做法是:選用比最終零件徑厚比低的管坯，管坯的徑厚比D/t<100;對管坯數控繞彎的彎曲軸線進行優化:增大兩側相鄰兩個彎之間的直線段長度以達到數控繞彎所需的夾持工藝段長度，管坯軸線的相對彎曲半徑R/D 2 1.25;
[0014]第二步，用內高壓成形上模具將管材壓入成形模具中，將管材內快速填充乳化液，由增壓沖頭和進給沖頭沖頭對管材的左右兩端進行密封；
[0015]第三步，增壓器開始增壓，在軸向沖頭補料和管材內腔增壓的共同作用下，使管坯貼合在模具型腔表面實現內高壓成形；
[0016]第四步，卸壓、將增壓沖頭和進給沖頭后退至預設位置后開啟模具，取出成形的零件，其相對彎曲半徑R/D < I，徑厚比D/t >100。
[0017]有益效果:
[0018]1、本發明為小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁管彎曲成形提供了一種新的成形方法;
[0019]2、本發明有效地解決了小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁彎曲管件的整體成形的困難;同時為其它具有空心結構的零件整體成形提供了一種新方法，對提高零件成形性能、成形質量等具有重要指導意義；
[0020]3、本發明方法簡單可行，生產效率高，在航空、航天、汽車制造等工程領域具有重要的工程應用價值和明顯的經濟效益。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明工藝流程圖；
[0022]圖2為本發明典型大直徑薄壁管彎曲原理示意圖；
[0023]圖3為本發明典型大直徑薄壁管內高壓成形模具原理示意圖。
[0024]I壓力機滑塊，2上模架，3上模具，4繞彎管坯(直徑D = 10mm，壁厚t = 1.5mm,相對彎曲半徑R = 200mm)，5密封沖頭，6快速填充管路，7下模具，8壓力機臺面，9下模架，10增壓沖頭，11大直徑薄壁管件(直徑D = 127mm，壁厚t = Imm，相對彎曲半徑R = 109mm)；
【具體實施方式】
[0025]下面通過具體的實施例子，詳細說明S形軸線大薄壁管、U形軸線大薄壁管、Ω形軸線大薄壁管整構件綜合制造工藝。
[0026]實施例1
[0027]第一步，將長900mm、直徑89mm、壁厚1.2mm的SS304不銹鋼鋼管進行數控繞彎，繞彎的相對彎曲半徑為180mm，繞彎成S形；
[0028]第二步，將彎曲后的S形坯料放入內高壓成形模具中，成形模具上模進行合模，通過快速填充裝置將管坯填充滿乳化液后，填充乳化液達到一定時間或一定壓力后增壓沖頭和進給沖頭對管材的左右兩端進行密封處理；
[0029]第三步，此時增壓器開始增壓，在軸向沖頭補料和管材內腔增壓的共同作用下，使管坯貼合在模具型腔表面實現內高壓成形；
[0030]第四步，卸壓、將增壓沖頭和進給沖頭后退至預設位置后開啟模具，取出成形的零件，得到管材直徑100mm、平均壁厚Imm左右、相對彎曲半徑95mm的最終大直徑薄壁管件；
[0031]實施例2
[0032]第一步，將長1000mm、直徑100mm、壁厚1.2mm的SS304不銹鋼鋼管進行數控繞彎，繞彎的相對彎曲半徑為200mm，繞彎成U形；
[0033]第二步，將彎曲后的U形坯料放入內高壓成形模具中，成形模具上模進行合模，通過快速填充裝置將管坯填充滿乳化液后，填充乳化液達到一定時間或一定壓力后增壓沖頭和進給沖頭對管材的左右兩端進行密封處理；
[0034]第三步，此時增壓器開始增壓，在軸向沖頭補料和管材內腔增壓的共同作用下，使管坯貼合在模具型腔表面實現內高壓成形；
[0035]第四步，卸壓、將增壓沖頭和進給沖頭后退至預設位置后開啟模具，取出成形的零件，得到管材直徑114mm，平均壁厚Imm左右、相對彎曲半徑105mm的最終大直徑薄壁管件；
[0036]實施例3
[0037]第一步，將長1200mm、直徑100mm、壁厚1.5mm的SS304不銹鋼鋼管進行數控繞彎，繞彎的相對彎曲半徑為200mm，繞彎成V形繞彎管坯4;
[0038]第二步，將彎曲后的V形繞彎管坯4放入內高壓成形模具中，成形模具上模進行合模將V形繞彎管坯4完全壓入Ω形模具中，通過快速填充裝置將管坯填充滿乳化液后，填充乳化液達到一定時間或一定壓力后增壓沖頭和進給沖頭對管材的左右兩端進行密封；
[0039]第三步，此時增壓器開始增壓，在軸向沖頭補料和管材內腔增壓的共同作用下，使管坯貼合在模具型腔表面實現內高壓成形；
[0040]第四步，卸壓、增壓沖頭和進給沖頭后退至預設位置后開啟模具，取出成形的零件，得到管材直徑127mm，平均壁厚0.9mm左右、相對彎曲半徑109_的最終Ω形大直徑薄壁管件11。
[0041]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種小相對彎曲半徑大徑厚比薄壁彎曲管件的整體成形方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，將不銹鋼鋼管進行數控繞彎，繞彎成所需軸線形狀，具體做法是:選用比最終零件徑厚比低的管坯，管坯的徑厚比D/t<100;對管坯數控繞彎的彎曲軸線進行優化:增大兩側相鄰兩個彎之間的直線段長度以達到數控繞彎所需的夾持工藝段長度，管坯軸線的相對彎曲半徑R/D 2 1.25; 第二步，用內高壓成形上模具將管材壓入成形模具中，將管材內快速填充乳化液，由增壓沖頭和進給沖頭沖頭對管材的左右兩端進行密封； 第三步，增壓器開始增壓，在軸向沖頭補料和管材內腔增壓的共同作用下，使管坯貼合在模具型腔表面實現內高壓成形； 第四步，卸壓、將增壓沖頭和進給沖頭后退至預設位置后開啟模具，取出成形的零件，其相對彎曲半徑R/DS 1，徑厚比D/t>100。2.根據權利要求1所述的一種小相對彎曲半徑及大徑厚比薄壁管的成形方法，其特征在于:最終成形件成形后為整體整形，構件表面質量高及尺寸精度高，滿足構件的減薄率要求。
【專利摘要】本發明公開了一種小相對彎曲半徑大徑厚比薄壁彎曲管件的整體成形方法：首先選用比最終零件直徑偏小而壁厚比要求壁厚大的管坯，即降低了徑厚比使徑厚比D/t＜100，以避免彎管時管坯外側開裂或內側起皺的現象發生。增大兩側相鄰兩個彎之間的直線段長度以達到數控繞彎所需的夾持工藝段長度，同時將原軸線的相對彎曲半徑由R≤1D增大至R≥1.25D，這樣降低了CNC彎機的裝備的能力要求及模具的復雜化，使彎管難度大大降低，彎管缺陷完全消除。最后將滿足要求的彎曲管坯放入內高壓成形模具中，經內高壓成形模具合模將彎曲管坯壓人內高壓成形模具中，進行內高壓成形過程。最終得到空間形狀復雜、性能良好的空心件。
【IPC分類】B21D26/033, B21D7/12, B21D35/00
【公開號】CN105598265
【申請號】CN201510968919
【發明人】任建軍, 馮志力, 葛鑫, 吳常斌
【申請人】哈爾濱奔馬科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月21日