一种成形大曲率大角度弯曲构件的方法

本发明属于机械加工，具体涉及一种成形大曲率大角度弯曲构件的方法。

背景技术：

1、数控绕弯技术是在传统弯管技术的基础上结合机床工业和数控技术发展而来的，是一种高效的弯管加工技术，具有高效率、高精度、低成形力的优点，被认为是用各种管材和型材成形金属弯曲构件的可靠成形技术，在现代弯管行业中占有重要地位。

2、但是一般情况下，在面临连续成形大曲率大弯曲角度构件时，利用现有的绕弯技术难以成形。由于常规绕弯设备的模具尺寸较小，成形的弯曲构件曲率较小或者满足大曲率的情况下构件的弯曲角度很小，大曲率和大角度二者难以同时满足。如采用分段弯曲再拼焊的方法，则焊接后构件的焊缝较多，成形质量较差，无法满足较高的使用要求。如根据实际需求加工大尺寸模具，则模具的加工难度及成本较高，不符合实际生产要求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足以及绕弯成形的特点，提供一种成形大曲率大角度弯曲构件的方法，在成形过程中，适用于大曲率半径、大弯曲角度薄壁构件的弯曲成形。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种成形大曲率大角度弯曲构件的方法，采用成形大曲率大角度弯曲构件的装置完成，该装置包括弯曲模1、管材推进机构3、助推块4、夹持块5、夹持垫块6、弯曲模垫块7；弯曲模1为扇形结构的薄板，以扇形结构的中心线为界，扇形结构前段为夹持区，后段为成形区；夹持块5、夹持垫块6、弯曲模垫块7位于夹持区，和弯曲模1配合将管坯2夹持住，扇形结构的半径r与目标弯曲构件的曲率半径相等，扇形沿圆周设置有第一半圆凹槽，第一半圆凹槽的半径为r，r为管坯的半径；在夹持区安装夹持垫块6、弯曲模垫块7用于在成形第一段弯曲段时，稳定管坯前端的直线段；包括以下步骤：

4、(1)对目标弯曲构件进行三维造型，将其三维模型数据导入数控弯管系统中，生成弯管加工的指令代码；

5、(2)将弯曲模垫块固定在弯曲模前端的夹持区，夹持垫块与夹持块贴合，管材推进机构将管材推进至与两个垫块的前端位置保持一致；

6、(3)进行第一次绕弯，弯曲模、夹持块和助推块通过滑轨水平移动压紧管坯后，弯曲模和夹持块在同一个转动轴上进行转动，单次弯曲的的角度θ为弯曲模圆心角的一半，在弯曲过程中助推块随着管材向前轴向平移；

7、(4)第一次绕弯结束后，弯曲模、夹持块、助推块通过滑轨远离管材，弯曲模和夹持块通过转动轴的转动恢复至水平位置，同时去除垫块不再使用，执行第二次绕弯从第二次绕弯动作开始，以后每次绕弯动作和第一次绕弯是一致的，只是没有曲模垫块7和夹持垫块6的参与。

8、(5)接下来根据构件实际的弯曲角度重复以上第二次绕弯动作，最终完成后将弯曲构件的前端的直线段利用切割机切除得到最终的成品。

9、所述的方法，弯曲构件弯曲角度的范围可达0—360°；

10、所述的方法，成形构件的曲率半径为1m以上；

11、所述的方法，每一个弯曲段都是连续的且中间没有直段，组成一个连续的大成形角度构件。

12、所述的方法，单次完整的弯曲过程中管材的推进距离为

13、构件的弯曲角度为α，如α不能整除θ，则设最后一段弯曲角度为：的余数β，则最后一段管材的推进距离为

14、式中：r为构件的弯曲半径，单位为mm；θ为弯曲模圆心角大小的一半，单位为“°”；α为构件的弯曲角度，单位为“°”；β为的余数，单位为“°”。

15、所述的方法，扇形的圆心角选择60°—90°范围内。

16、所述的方法，夹持块5与弯曲模1相配合的一侧设置有与弯曲模1相同曲率半径r、相同半径r的第二半圆凹槽，第二半圆凹槽的圆心角为θ，θ为弯曲模1圆心角的一半，保证夹持块5与弯曲模1能够完全贴合在一起；夹持块5的第二半圆凹槽半径为r，r为管坯半径；夹持块5和弯曲模1能够共同夹紧管坯2并沿同一旋转轴同时转动，保证管坯2在成形区平稳弯曲。

17、所述的方法，助推块4的一侧设置有第三半圆凹槽，第三半圆凹槽设置在朝向管坯2的一面，第三半圆凹槽的半径为r，助推块4在弯曲模1转动的同时沿轴向进给，保证管材2在弯曲模的作用下在成形区稳定弯曲。

18、所述的方法，弯曲模垫块7装配在弯曲模1的第一半圆凹槽和夹持垫块6之间，并与弯曲模1可拆卸固定在一起，弯曲模垫块7与第一半圆凹槽配合的一侧是一个半径r的半圆凸起组成，弯曲模垫块7与夹持垫块6配合的一侧是半径r的第四半圆凹槽；相应的，夹持垫块6与弯曲模垫块7配合的一侧设置有第五半圆凹槽，第四半圆凹槽和第五半圆凹槽形成的与管坯直径相等的空间能够将管坯夹持住；夹持垫块6的另一侧设置为与第二半圆凹槽曲率相同的圆弧面；通过该圆弧面与夹持块5的第二半圆凹槽贴合并可拆卸固定在一起；

19、所述的方法，s＝s’，s1＝s1’,s2＝s2’，s是弯曲模1中心点的切线到弯曲模1的最远距离，s’是弯曲模垫块7前端的水平宽度；s1是夹持块5前端和后端的水平宽度之差，s2是夹持块5的轴向长度。s1’是夹持垫块6后端的水平宽度，s2’是夹持垫块6的轴向长度。

20、跟现有技术相比，本发明具有以下优点：

21、(1)实现了利用小尺寸的绕弯模具成形大半径大角度弯曲构件，大大节约了成形模具及与之相匹配结构的制造成本；

22、(2)实现了利用绕弯技术成形连续的大曲率大角度弯曲构件，相较于传统的分段弯曲后拼焊的成形方法，一体化连续成形的工艺方法显著提高了构件的成形质量，满足更高的服役要求。

技术特征：

1.一种成形大曲率大角度弯曲构件的方法，其特征在于，采用成形大曲率大角度弯曲构件的装置完成，该装置包括弯曲模(1)、管材推进机构(3)、助推块(4)、夹持块(5)、夹持垫块(6)、弯曲模垫块(7)；弯曲模(1)为扇形结构的薄板，以扇形结构的中心线为界，扇形结构前段为夹持区，后段为成形区；夹持块(5)、夹持垫块(6)、弯曲模垫块(7)位于夹持区，和弯曲模(1)配合将管坯(2)夹持住，扇形结构的半径r与目标弯曲构件的曲率半径相等，扇形沿圆周设置有第一半圆凹槽，第一半圆凹槽的半径为r，r为管坯的半径；在夹持区安装夹持垫块(6)、弯曲模垫块(7)用于在成形第一段弯曲段时，稳定管坯前端的直线段；包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，弯曲构件弯曲角度的范围可达0—360°。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，成形构件的曲率半径为1m以上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一个弯曲段都是连续的且中间没有直段，组成一个连续的大成形角度构件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构件的弯曲角度为α，单次弯曲的角度为θ，单次完整的弯曲过程中管材的推进距离为

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，扇形的圆心角选择60°—90°范围内。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，夹持块(5)与弯曲模(1)相配合的一侧设置有与弯曲模(1)相同曲率半径r、相同半径r的第二半圆凹槽，第二半圆凹槽的圆心角为θ，θ为弯曲模(1)圆心角的一半，保证夹持块(5)与弯曲模(1)能够完全贴合在一起；夹持块(5)的第二半圆凹槽半径为r，r为管坯半径；夹持块(5)和弯曲模(1)能够共同夹紧管坯(2)并沿同一旋转轴同时转动，保证管坯(2)在成形区平稳弯曲。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，助推块(4)的一侧设置有第三半圆凹槽，第三半圆凹槽设置在朝向管坯(2)的一面，第三半圆凹槽的半径为r，助推块(4)在弯曲模(1)转动的同时沿轴向进给，保证管材(2)在弯曲模的作用下在成形区稳定弯曲。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，弯曲模垫块(7)装配在弯曲模(1)的第一半圆凹槽和夹持垫块(6)之间，并与弯曲模(1)可拆卸固定在一起，弯曲模垫块(7)与第一半圆凹槽配合的一侧是一个半径r的半圆凸起组成，弯曲模垫块(7)与夹持垫块(6)配合的一侧是半径r的第四半圆凹槽；相应的，夹持垫块(6)与弯曲模垫块(7)配合的一侧设置有第五半圆凹槽，第四半圆凹槽和第五半圆凹槽形成的与管坯直径相等的空间能够将管坯夹持住；夹持垫块(6)的另一侧设置为与第二半圆凹槽曲率相同的圆弧面；通过该圆弧面与夹持块(5)的第二半圆凹槽贴合并可拆卸固定在一起。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s＝s’，s1＝s1’,s2＝s2’，s是弯曲模(1)中心点的切线到弯曲模(1)的最远距离，s’是弯曲模垫块(7)前端的水平宽度；s(1)是夹持块(5)前端和后端的水平宽度之差，s2是夹持块(5)的轴向长度；s1’是夹持垫块(6)后端的水平宽度，s2’是夹持垫块(6)的轴向长度。

技术总结
本发明公开了一种成形大曲率大角度弯曲构件的方法，采用成形大曲率大角度弯曲构件的装置完成，包括以下步骤：(1)生成弯管加工的指令代码；(2)夹持垫块与夹持块贴合，完成管坯夹持；(3)进行第一次绕弯；(4)执行第二次绕弯从第二次绕弯动作开始，以后每次绕弯动作和第一次绕弯是一致的，只是没有曲模垫块7和夹持垫块6的参与。(5)接下来根据构件实际的弯曲角度重复以上第二次绕弯动作，最终完成后将弯曲构件的前端的直线段利用切割机切除得到最终的成品。

技术研发人员：郭训忠,王子杰,陶杰,刘春梅,程诚
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13