本發(fā)明涉及彎管制造塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管推彎成形方法及裝置。

背景技術(shù)：

金屬管材由于具有重量輕、強度高等優(yōu)點，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，在實際應(yīng)用時，很多場合都需要預(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，小彎曲半徑(相對彎曲半徑R/D≤2，R-彎曲半徑,D-管材外徑)薄壁彎導(dǎo)管和大彎曲半徑相對彎曲半徑R/D≥8，R-彎曲半徑，D-管材外徑)薄壁導(dǎo)管(在航空、航天等高技術(shù)領(lǐng)域中日益廣泛應(yīng)用。其中大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管主要用于安裝空間小、部件結(jié)構(gòu)緊湊的場合輸送液態(tài)或氣態(tài)流體的低壓導(dǎo)管中，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，整個飛行器內(nèi)部電氣元件和導(dǎo)管的配合越來越緊密，對發(fā)動機(jī)的空間尺寸要求越小越好，為了避開電氣元部件的干涉，因而連接距離較大的兩個成件不能用長直線段直管，只能用大彎曲半徑導(dǎo)管繞開成件，因而整個系統(tǒng)中存在一定數(shù)量的大彎曲半徑導(dǎo)管的需求量。

目前在大管徑薄壁彎導(dǎo)管的加工方面因受設(shè)備、模具及材料的限制，工藝上一直沒有得到太大的突破，所以至今還很難提供完全符合要求的產(chǎn)品，導(dǎo)管外形精度相對較差。對于大彎曲半徑的導(dǎo)管，在傳統(tǒng)的數(shù)控繞彎彎管過程中需要較大直徑的輪模，部分大直徑輪模甚至超過了彎管機(jī)機(jī)頭成形能力極限。尤其對于相對彎曲半徑較大的彎管輪模，模具加工制造難度大，成本高，安裝難度大，傳統(tǒng)的數(shù)控繞彎成形已無法滿足大彎曲半徑導(dǎo)管的制造生產(chǎn)。因而發(fā)展大管徑薄壁彎導(dǎo)管的精密成形技術(shù)已成為迫切需要解決的關(guān)鍵問題和重要發(fā)展方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何克服傳統(tǒng)的數(shù)控繞彎成形方案的缺陷，設(shè)計一種新的大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管彎曲成形方法及裝置。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管推彎成形裝置，包括第一推彎導(dǎo)輪1、第一心軸2、導(dǎo)輪座3、第二心軸4、第二推彎導(dǎo)輪5、輪座6、第三心軸7、推彎輪8、彎管輪9、中心軸10、芯軸11和推桿12；

第一推彎導(dǎo)輪1通過第一心軸2與導(dǎo)輪座3固定，推彎導(dǎo)輪5通過第二心軸4與導(dǎo)輪座3固定，導(dǎo)輪座3通過燕尾槽與彎管機(jī)接口緊固；第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的徑向限位環(huán)形槽深度均為導(dǎo)管13的半徑，第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的半徑均為2～4倍導(dǎo)管13的外徑，第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5作為推彎成形過程中的導(dǎo)向模；推彎輪8通過第三心軸7與輪座6固定，推彎輪8通過燕尾槽與彎管機(jī)接口緊固；推彎輪8的徑向限位環(huán)形槽深度為導(dǎo)管13的半徑，推彎輪8的半徑為2～3倍導(dǎo)管13的外徑；彎管輪9通過中心軸10與彎管機(jī)機(jī)頭固定；彎管輪9的徑向限位環(huán)形槽深度為導(dǎo)管13的半徑，彎管輪9的半徑為3～5倍導(dǎo)管13的外徑；推彎輪8和彎管輪9用于夾緊導(dǎo)管13實現(xiàn)推彎成形；芯軸11套在推桿12的一端，導(dǎo)管13從芯軸11一端套入，套在推桿12和芯軸11上，套有芯軸11的推桿12沿第一推彎導(dǎo)輪1的限位環(huán)形槽向第二推彎導(dǎo)輪5方向水平穿入。

優(yōu)選地，所述芯軸11為球形芯軸。

本發(fā)明還提供了一種利用所述的裝置進(jìn)行大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管推彎成形的方法，包括以下步驟：

S1、計算導(dǎo)管13理論模型的中心線理論長度，并完成原材料導(dǎo)管13的鋸切下料；所述導(dǎo)管13為直管；

S2、調(diào)整芯軸11端頭的位置，使芯軸11端頭不超過水平線與彎管輪9的切點，將導(dǎo)管13內(nèi)壁套在芯軸11上；

S3、根據(jù)導(dǎo)管13理論模型確定彎曲半徑值，編輯數(shù)控彎管程序，彎曲半徑按理論彎曲半徑值輸入，利用推彎輪8和彎管輪9夾緊導(dǎo)管13進(jìn)行第一次推彎成形，推彎輪8和彎管輪9的推彎成形速度為2mm/s～4mm/s；

S4、在導(dǎo)管13推彎的同時，利用第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的限位環(huán)形槽貼緊導(dǎo)管13進(jìn)行輔助推彎，輔助推彎速度比推彎輪8和彎管輪9的推彎成形速度大0.8～1.5mm/s；在彎曲過程達(dá)到理論彎曲角度之前20°～30°時，將第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔助推彎速度調(diào)至與推彎輪8和彎管輪9的推彎成形速度一致，直至完成第一次推彎成形；

S5、用半徑規(guī)測量出導(dǎo)管13推彎成形后的彎管14實際推彎成形的彎曲半徑；

S6、對測量完實際彎曲半徑后的彎管14進(jìn)行退火，退火溫度在再結(jié)晶退火溫度值加15℃，保溫時間為1h～2h，隨爐子冷卻；

S7、進(jìn)行第二次數(shù)控推彎彎曲成形，第二次推彎彎曲半徑值＝理論彎曲半徑-(實際測量彎曲半徑-理論彎曲半徑)，其中實際測量彎曲半徑減去理論彎曲半徑值為半徑補償值，推彎輪8和彎管輪9的彎曲成形速度1～3mm/s，第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔助推彎速度比推彎輪8和彎管輪9的彎曲速度大0.5～1.0mm/s；在彎曲過程達(dá)到理論彎曲角度之前10°～15°時，將第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔助推彎速度調(diào)至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，直至完成第二次推彎成形；

S8、用半徑規(guī)量出第二次數(shù)控推彎彎管14實際推彎成形的彎曲半徑，若實際測量值符合理論彎曲半徑值，則推彎成形結(jié)束，若不符合理論彎曲半徑值，則執(zhí)行步驟S9；

S9、重復(fù)步驟S6-S8，直至最終的推彎半徑測量值符合理論彎曲半徑值。

(三)有益效果

本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管精密推彎成形的裝置及方法，節(jié)省了傳統(tǒng)的數(shù)控繞彎彎管過程中需要較大直徑輪模的制造成本，大大提高了彎管機(jī)設(shè)備成形大彎曲半徑導(dǎo)管的能力。整個成形方法和裝置結(jié)構(gòu)合理且科學(xué)、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，有較為廣闊的市場應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管推彎成形裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為原材料導(dǎo)管(直管)示意圖；

圖3為原材料導(dǎo)管成形后的示意圖。

具體實施方式

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

本發(fā)明實施例中，設(shè)成形后的鋁合金導(dǎo)管為5A06管材，規(guī)格為Φ26mm×1mm(管材外徑×壁厚)，彎曲半徑為R520mm，相對彎曲半徑R/D＝20>8(屬于大彎曲半徑，其中R-彎曲半徑，D-管材外徑)。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的裝置包括第一推彎導(dǎo)輪1、第一心軸2、導(dǎo)輪座3、第二心軸4、第二推彎導(dǎo)輪5、輪座6、第三心軸7、推彎輪8、彎管輪9、中心軸10、芯軸11和推桿12。所用到的推桿12、球形的芯軸11均可以采用公知的標(biāo)準(zhǔn)彎管模具進(jìn)行設(shè)計，僅對大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管模具進(jìn)行特殊設(shè)計。其中：為了推彎過程中導(dǎo)管能順利向前滑動，推彎導(dǎo)模采用第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的導(dǎo)向模式取代傳統(tǒng)的繞彎整體導(dǎo)向模，第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5分別通過第一心軸2和第二心軸4與導(dǎo)輪座3固定配合，導(dǎo)輪座3通過兩個燕尾槽與彎管機(jī)設(shè)備接口緊固；第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的徑向限位環(huán)形槽深度為導(dǎo)管13的外徑，第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的半徑為2～4倍導(dǎo)管13外徑；推彎輪8通過第三心軸7與輪座6固定配合，推彎輪8通過一個燕尾槽與彎管機(jī)設(shè)備接口緊固；推彎輪8徑向限位環(huán)形槽深度為導(dǎo)管13外徑，推彎輪8半徑為2～3倍導(dǎo)管13外徑；彎管輪9通過中心軸10與彎管機(jī)設(shè)備機(jī)頭固定配合；彎管輪9徑向限位環(huán)形槽深度為導(dǎo)管13外徑，彎管輪9半徑為3～5倍導(dǎo)管13外徑。

如圖2、圖3所示，本發(fā)明還提供了一種大彎曲半徑薄壁導(dǎo)管精密推彎成形方法，包括如下步驟：

1)計算導(dǎo)管理論模型的中心線理論長度，并完成原材料導(dǎo)管13的鋸切下料。導(dǎo)管13為直管。

2)調(diào)整芯軸11端頭的位置，保證芯軸11端頭不超過水平線與彎管輪9的切點，導(dǎo)管13內(nèi)壁套在芯軸11上。

3)根據(jù)導(dǎo)管理論模型確定大彎曲半徑值，編輯數(shù)控彎管程序，彎曲半徑按理論半徑輸入。利用推彎輪8和彎管輪9夾緊導(dǎo)管13進(jìn)行第一次推彎成形，推彎輪8和彎管輪9的推彎成形速度為2mm/s。

4)在導(dǎo)管13推彎的同時，利用第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的限位環(huán)形槽貼緊導(dǎo)管13進(jìn)行輔助推彎，輔推速度應(yīng)比推彎輪8和彎管輪9的彎曲速度大0.8mm/s，即推彎導(dǎo)輪1和推彎導(dǎo)輪5的輔推速度為2.8mm/s；在彎曲過程達(dá)到理論彎曲角度之前20°時，將第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度調(diào)至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，即第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度為2mm/s，直至完成第一次推彎成形。

5)用半徑規(guī)測量出導(dǎo)管13推彎成形后的彎管14實際推彎成形的彎曲半徑，實際推彎成形的彎曲半徑值為R600mm，大于理論彎曲半徑R520mm。一般情況下，一次推彎成形很難實現(xiàn)大彎曲半徑的精密推彎成形，需要多次推彎成形，每次推彎成形需要根據(jù)前一次的推彎半徑進(jìn)行半徑補償。

6)對步驟5)測量完彎曲半徑后的彎管14進(jìn)行退火，退火溫度在再結(jié)晶退火溫度值加15℃，即退火溫度選擇為380℃，保溫時間為1.5h，隨爐子冷卻。

7)進(jìn)行第二次數(shù)控推彎彎曲成形，第二次推彎彎曲半徑值＝理論彎曲半徑-(實際測量彎曲半徑-理論彎曲半徑)，其中實際測量彎曲半徑減去理論彎曲半徑值為半徑補償值，即半徑補償值為80mm，則第二次推彎彎曲半徑值為R440mm，推彎輪8和彎管輪9的彎曲成形速度1mm/s，輔推速度應(yīng)比推彎輪8和彎管輪9的彎曲速度大0.5mm/s，即推彎導(dǎo)輪1和推彎導(dǎo)輪5的輔推速度為1.5mm/s；在彎曲過程達(dá)到理論彎曲角度之前10°時，將第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度調(diào)至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，即第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度為1mm/s，直至完成第二次推彎成形。

8)用半徑規(guī)量出第二次數(shù)控推彎彎管14實際推彎成形的彎曲半徑。實際測量值為R550mm。

9)對步驟8)測量完彎曲半徑后的彎管14進(jìn)行退火，退火溫度在再結(jié)晶退火溫度值加15℃，即退火溫度選擇為380℃，保溫時間為1.5h，隨爐子冷卻。

10)進(jìn)行第三次數(shù)控推彎彎曲成形，第三次推彎彎曲半徑值＝理論彎曲半徑-(實際測量彎曲半徑-理論彎曲半徑)，其中實際測量彎曲半徑減去理論彎曲半徑值為半徑補償值，即半徑補償值為30mm，則第三次推彎彎曲半徑值為490，推彎輪8和彎管輪9的彎曲成形速度1mm/s，輔推速度應(yīng)比推彎輪8和彎管輪9的彎曲速度大0.5mm/s，即第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度為1.5mm/s；在彎曲過程達(dá)到理論彎曲角度之前10°時，將第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度調(diào)至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，即第一推彎導(dǎo)輪1和第二推彎導(dǎo)輪5的輔推速度為1mm/s，直至完成第三次推彎成形。

11)用半徑規(guī)量出第三次數(shù)控推彎彎管14實際推彎成形的彎曲半徑。實際測量值為R520。最終的推彎半徑測量值符合理論值。

12)取下彎管14，去除表面油漬，產(chǎn)品交貨。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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。