一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法与流程

本发明属机械加工技术领域，涉及一种管材加工方法，特别是一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法。

背景技术：

管材弯曲成形是管材塑性成形的一种重要分支，矩形截面弯管作为弯管产品中最典型和最重要的一类，具有受力均匀、结构稳定、易于安装等特点，已被广泛用于各行业。

常见的管材弯曲成形工艺主要分为两类：一类是完全依靠模具部件形状，通过管材与模具表面的贴合来进行弯曲加工，如拉弯成形、压弯成形、绕弯成形等；另一类是依靠模具与管材之间的相对运动，通过模具在管坯局部材料上瞬间加载和卸载来完成塑性加工，如滚弯成形等；以上常规的弯曲方法存在问题是：

由于矩形截面管壁薄、空心等特点，在弯曲成形过程中矩形管坯内壁在轴向受到挤压发生压缩变形，在宽度方向上受到模具限制，因此材料会在厚度方向上逐渐堆积，当内壁材料无法继续沿着轴向流动时就会发生起皱，不仅会影响成形件美观，而且也会影响成形精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法，以克服上述已有技术存在的不足。

本发明采取的技术方案是：

一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法，包括下述步骤：

s1.预弯：采用拉弯成形、压弯成形或绕弯成形的常规方法，将薄壁矩形截面管材坯件预弯，得到与所需制作薄壁矩形截面管材弯件弧度和长度一致、带褶皱的薄壁矩形截面管材预弯件；

s2.安装整形模具：选择与所需制作薄壁矩形截面管材弯件弧度和长度对应的整形模具，将整形模具下模安装在液压胀形压机工作台上，上模安装在下模上方并与液压缸连接；

s3.安装预弯件：将经预弯得到的管材预弯件置于整形模具的下模腔内，合上上模、启动液压缸将管材预弯件压紧在上、下模腔内，用模具端头将管件两端的端口堵紧，其中一端的模具端头带有补液口和补液孔道，另一端的模具端头带有排气口和排气孔道，用通液管将高压油泵的油路通过其中一端的模具端头的补液口与其补液孔道连通并密封好；

s4.排气充液：启动高压油泵将管材预弯件内的空气从另一端模具端头的排气口排除，然后将排气口密封好，继续向管材预弯件内注满油液；

s5.施压胀形：向管材预弯件内的油液施加高压力，使薄壁矩形截面管材预弯件弯曲部位的在高压作用下胀形贴模，直至褶皱消除；

s6.泄压排油开模：将整形模具内压力泄除，回抽油液，开模取出工件，得到所需制作的薄壁矩形截面管材弯件成品。

其进一步的技术方案是：上述方法之步骤s2所述整形模具包括上模和下模，所述上模内表面开有与薄壁矩形截面管材弯件的弧度和长度对应的矩形上弯槽，上弯槽内安装上模腔，上模腔宽度与薄壁矩形截面管材弯件的宽度尺寸一致，上模腔深度为薄壁矩形截面管材弯件高度的一半，上弯槽两侧设有定位销孔；所述下模与上模相对的内表面开有与上弯槽对应的下弯槽，下弯槽内安装下模腔，下模腔宽度与薄壁矩形截面管材弯件的宽度尺寸一致，下模腔深度为薄壁矩形截面管材弯件高度的一半，下弯槽两侧设有与定位销孔对应的定位销；上、下模周边设有用于与液压胀形压机连接的安装螺孔。

更进一步：上述方法之步骤s3所述模具端头为带有圆台阶的柱体，包括圆形的封堵环以及连接在封堵环两端的内堵头和外端头，所述外端头为一圆柱体，其外圆周侧开有补液口或排气口，所述内堵头为一矩形锥台，与封堵环连接的一端为大端，矩形锥台中心开有与补液口或排气口相通的补液孔道或排气孔道。

所述内堵头与封堵环连接一端的外周设有密封圈。

由于采取上述技术方案，本发明之一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法具有以下有益效果：

1．常规弯管工艺，在弯曲薄壁矩形截面管材成形过程中矩形管坯内壁在轴向受到挤压发生压缩变形，在宽度方向上受到模具限制，因此材料会在厚度方向上逐渐堆积，当内壁材料无法继续沿着轴向流动时就会发生起皱，成形精度差；内高压成形是一种加工空心件的先进制造技术，其以管材作为坯料，将管坯放入下模，闭合上模，然后在管坯内充满液体，并开始加压，在加压的同时管端的推头与内压按照一定的匹配关系向内送料使管坯贴合模具型腔成形，内高压成形技术具有强度刚度好、模具数量少和成本低等优点，但内高压技术的缺点是对于有轴向弯曲的管件，其成形效率不高；

本发明将以上两种工艺方法结合，一方面发挥常规弯管易于成形优势，先将坯件预弯，然后运用内高压成形技术的优势，通过管材内部施加高压使管件胀形贴模将弯管部位的褶皱消除，从而弥补常规弯曲方法的不足，实现对该类零件的精确成形，保证薄壁矩形截面管材弯曲件的尺寸精度；

2．内高压成形技术是利用液体代替常规胀形工艺中刚性凸模或固体软凸模的作用，使毛坯在液体压力下产生径向扩张的成形方法。由于其是在很小摩擦系数下成形的，故其最大的优点是传力均匀，能使材料在最有利的受力条件下变形，经过内高压整形后的薄壁矩形管件除满足尺寸精度外，其表面整洁光滑，故表面残余缺陷少，成形质量高，外表且美观，更能满足工艺要求。

下面结合附图和实施例对本发明之一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图3为整形模具结构示意图：

图1、图2为立体效果图，图3为主视图；

图4～图6为上模结构示意图：

图4为图5之仰视图，图5为主视图，图6为图5之俯视图；

图7～图9为下模结构示意图：

图7为图8之仰视图，图8为主视图，图9为图8之俯视图；

图10～图13为模具端头结构示意图：

图10为主视图，图11为图10之俯视图，图12为图10之左视图，图13为立体效果图；

图中：

1—上模，11—上模腔，12—定位销孔，13—安装螺孔，2—下模，21—下模腔，22—定位销，23—安装螺孔，3—模具端头，31—外端头，311—补液口或排气口，32—封堵环，33—内堵头，331—补液孔道或排气孔道，34—密封圈。

具体实施方式

一种弯曲薄壁矩形截面管材的方法，包括下述步骤：

s1.预弯：采用拉弯成形、压弯成形或绕弯成形的常规方法，将薄壁矩形截面管材坯件预弯，得到与所需制作薄壁矩形截面管材弯件弧度和长度一致、带褶皱的薄壁矩形截面管材预弯件；

s2.安装整形模具：选择与所需制作薄壁矩形截面管材弯件弧度和长度对应的整形模具（长度对应是指整形模具弯槽直槽段的长度与管材弯件直管段的长度一致，使加工时管材弯件全部落入整形模具的模腔内），将整形模具下模安装在液压胀形压机工作台上，上模安装在下模上方并与液压缸连接；

s3.安装预弯件：将经预弯得到的管材预弯件置于整形模具的下模腔内，合上上模、启动液压缸将管材预弯件压紧在上、下模腔内，用模具端头将管件两端的端口堵紧，其中一端的模具端头带有补液口和补液孔道，另一端的模具端头带有排气口和排气孔道，用通液管将高压油泵的油路通过其中一端的模具端头的补液口与其补液孔道连通并密封好；

s4.排气充液：启动高压油泵将管材预弯件内的空气从另一端模具端头的排气口排除，然后将排气口密封好，继续向管材预弯件内注满油液；

s5.施压胀形：向管材预弯件内的油液施加高压力，使薄壁矩形截面管材预弯件弯曲部位的在高压作用下胀形贴模，直至褶皱消除；

s6.泄压排油开模：将整形模具内压力泄除，回抽油液，开模取出工件，得到所需制作的薄壁矩形截面管材弯件成品。

上述实施例步骤s2所述整形模具包括上模1和下模2，所述上模内表面开有与薄壁矩形截面管材弯件的弧度和长度对应的矩形上弯槽，上弯槽内安装上模腔11，上模腔宽度与薄壁矩形截面管材弯件的宽度尺寸一致，上模腔深度为薄壁矩形截面管材弯件高度的一半，上弯槽两侧设有定位销孔12；

所述下模与上模相对的内表面开有与上弯槽对应的下弯槽，下弯槽内安装下模腔21，下模腔宽度与薄壁矩形截面管材弯件的宽度尺寸一致，下模腔深度为薄壁矩形截面管材弯件高度的一半，下弯槽两侧设有与定位销孔对应的定位销22；上模周边设有用于与液压胀形压机连接的安装螺孔13，下模周边设有用于与液压胀形压机连接的安装螺孔23。

上述实施例步骤s3所述模具端头为带有圆台阶的柱体，包括圆形的封堵环32以及连接在封堵环两端的内堵头33和外端头31，所述外端头31为一圆柱体，其外圆周侧开有补液口或排气口311，所述内堵头33为一矩形锥台，与封堵环连接的一端为大端，矩形锥台中心开有与补液口或排气口相通的补液孔道或排气孔道331；所述内堵头33与封堵环连接一端的外周设有密封圈34。