專利名稱：一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具。
背景技術(shù)：
不銹鋼管彎曲成型工藝廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)、食品機(jī)械、化工設(shè)備等制造業(yè)中，例如轎車排氣管就由不銹鋼管彎曲成型。但在工程實(shí)踐中，對(duì)薄壁不銹鋼管進(jìn)行小半徑彎曲時(shí)極易造成彎曲成型的嚴(yán)重變形——內(nèi)側(cè)顯著起皺，外側(cè)沿彎曲中心明顯壓扁，其截面形狀由彎曲前的圓形變成彎曲后的扁平形，并且截面積也顯著收縮。這不但造成外觀質(zhì)量問(wèn)題，而且更重要的是會(huì)影響使用質(zhì)量，例如用作汽車排氣管時(shí)使尾氣排放的有效面積減小，阻力增大，造成排氣不暢。因此，薄壁不銹鋼管進(jìn)行小半徑彎曲成型時(shí)的彎曲起皺、 壓扁問(wèn)題必須予以解決。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供了一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，使用本實(shí)用新型的模具能解決薄壁不銹鋼管彎曲后彎曲起皺、壓扁的問(wèn)題。為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，包括彎曲模、組合式夾緊鉗口、壓料板、防皺板和防壓扁專用芯棒；其中彎曲模位于不銹鋼管工件的內(nèi)側(cè)，且緊貼不銹鋼管工件的內(nèi)側(cè)； 壓料板安裝在不銹鋼管工件的一端的外側(cè)，防皺板安裝在不銹鋼管工件的一端的內(nèi)側(cè)，且此端的不銹鋼管工件的內(nèi)腔插入安裝有防壓扁專用芯棒；組合式夾緊鉗口安裝在不銹鋼管工件的另一端的外壁上。所述的彎曲模的圓周上開設(shè)有圓環(huán)形的成型槽，使不銹鋼管工件剛好位于成型槽內(nèi)；彎曲模上開設(shè)有用于安裝組合式夾緊鉗口的缺口。所述的彎曲模半徑為50mm ；所述的成型槽的槽口的寬度為取不銹鋼管工件1直徑的正偏差，取正偏差的目的是保證不銹鋼管工件1入槽；成型槽的深度取不銹鋼管工件半徑的負(fù)偏差，取負(fù)偏差的目的是保證工件夾緊。所述的組合式夾緊鉗口包括第一夾緊鉗口和第二夾緊鉗口，且第一夾緊鉗口和第二夾緊鉗口中間均開設(shè)有圓環(huán)槽，且圓環(huán)槽的槽口寬度與成型槽的槽口寬度、深度相同；且第一夾緊鉗口和第二夾緊鉗口的長(zhǎng)度L為不銹鋼管工件直徑的2. 5-3倍。所述的壓料板和防皺板均制作成與彎曲模成型槽的圓周相匹配的內(nèi)凹弧度板，且防皺板底部設(shè)置有與彎曲模的成型槽槽口寬度、深度相同的凸半圓環(huán)；所述的壓料板和防皺板的長(zhǎng)度為100-200mm。所述的防壓扁專用芯棒包括圓柱形的支撐部和梯形設(shè)置的頭部，其直徑比不銹鋼管工件小0. 3-0. 4mm。本實(shí)用新型的有益效果為使用本實(shí)用新型的模具，使薄壁不銹鋼管彎曲后不產(chǎn)生變形，特別是內(nèi)側(cè)不會(huì)顯著起皺，外側(cè)也不會(huì)沿彎曲中心明顯壓扁，不會(huì)造成外觀的質(zhì)量問(wèn)題，更不會(huì)影響使用質(zhì)量。
圖1是本實(shí)用新型的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中彎曲模2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的仰視圖；圖4是圖1中組合式夾緊鉗口的A-A剖視圖；圖5是圖2組合式夾緊鉗口中第二夾緊鉗口 4的左視圖；圖6是圖1中壓料板和防皺板的B-B剖視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具包括彎曲模2、組合式夾緊鉗口、 壓料板5、防皺板6和防壓扁專用芯棒7 ；其中彎曲模2位于不銹鋼管的內(nèi)側(cè)，且緊貼不銹鋼管的內(nèi)側(cè)；壓料板5安裝在不銹鋼管工件1的一端的外側(cè)，防皺板6安裝在不銹鋼管工件1的一端的內(nèi)側(cè)，且此端的不銹鋼管工件1的內(nèi)腔插入安裝有防壓扁專用芯棒7 ；組合式夾緊鉗口安裝在不銹鋼管工件1的另一端的外壁上。所述的彎曲模2的圓周上開設(shè)有圓環(huán)形的成型槽21，使不銹鋼管工件1剛好位于成型槽21內(nèi)；彎曲模2上開設(shè)有用于安裝組合式夾緊鉗口的缺口 22。缺口 22用于支承組合式夾緊鉗口，以?shī)A緊鉗口支承到位為宜。因工件相對(duì)彎曲半徑很小，可不考慮回彈因素，所述的彎曲模2半徑為50mm ；彎曲模厚度H以滿足剛度為宜。本實(shí)施例的不銹鋼管工件1的直徑為32，所述的成型槽21的槽口的寬度為D = ^32^56mm，成型槽21的寬度取不銹鋼管工件1直徑32的正偏差，取正偏差的目的是保證不銹鋼管工件1入槽；深度為16l32〗mm，深度取不銹鋼管工件1半徑16的負(fù)偏差， 取負(fù)偏差的目的是保證工件夾緊。所述的組合式夾緊鉗口包括第一夾緊鉗口 3和第二夾緊鉗口 4，且第一夾緊鉗口 3和第二夾緊鉗口 4中間均開設(shè)有圓環(huán)槽8，工作時(shí)，槽內(nèi)夾緊不銹鋼管工件1，且圓環(huán)槽8的槽口寬度與成型槽21的槽口寬度、深度相同；為了保證夾緊可靠，避免彎曲時(shí)夾持面打滑拉毛，彎曲內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺，第一夾緊鉗口 3和第二夾緊鉗口 4的長(zhǎng)度L應(yīng)相對(duì)較長(zhǎng)，這也有利于提高工件的剛性，但太長(zhǎng)的夾持長(zhǎng)度易增加加工難度，并可能造成工件的另一端變形夾傷而破壞彎曲質(zhì)量，所以第一夾緊鉗口 3和第二夾緊鉗口 4的長(zhǎng)度L為不銹鋼管工件1直徑的2. 5-3倍。所述的壓料板5和防皺板6均制作成與彎曲模 2成型槽21的圓周相匹配的內(nèi)凹弧度板，且防皺板6底部設(shè)置有與彎曲模2的成型槽21槽口寬度、深度相同的凸半圓環(huán)9 ；所述的壓料板5和防皺板6的長(zhǎng)度為100-200mm。加工時(shí)， 壓料板5和防皺板6可一體加工而成，中間開孔后，居中切開即可。所述的防壓扁專用芯棒 7 (簡(jiǎn)稱A形芯棒)，以保證防扁，加工簡(jiǎn)單、拆裝方便為原則。實(shí)踐表明，普通的圓頭芯棒加工和使用方便，但防扁效果較差；C型芯棒(活節(jié)芯棒)能保證良好的防扁效果，但制作復(fù)雜，彎曲成型后的裝拆不便，一旦發(fā)生疲勞斷裂，活節(jié)就得重做；而A型芯棒加工方便(比圓頭芯棒稍難)，防扁效果理想(比C型芯棒稍差)。在汽車排氣管彎曲成型工藝中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)比較，確定選用A型芯棒。所述的防壓扁專用芯棒7包括圓柱形的支撐部10和梯形設(shè)置的頭部11，其直徑比不銹鋼管工件1小0. 3-0. 4mm。實(shí)踐表明，芯棒安裝時(shí)應(yīng)有一微小的提前量，這依據(jù)實(shí)際情況(包括材質(zhì)、彎曲半徑、管件直徑、壁厚等彎曲條件)確定，然后進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以保證成型質(zhì)量的穩(wěn)定性。本實(shí) 用新型的不銹鋼管工件1彎曲成型原理為不銹鋼管工件1受力狀態(tài)，受外力 Pz作用，其外側(cè)受拉應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈、塑性變形伸長(zhǎng)，由于小半徑彎曲的薄壁不銹鋼管相對(duì)拉伸量較大，而管件往往剛性較差，導(dǎo)致材料在還沒(méi)有充分完成切向塑性延伸時(shí)產(chǎn)生徑向剪切屈服，S卩τ > Ts‘ (τ指剪切應(yīng)力，Ts'剪切屈服應(yīng)力)，造成徑向(法向)塑性位錯(cuò)(變形)而呈現(xiàn)宏觀“坍塌”，即產(chǎn)生壓扁現(xiàn)象。內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈、塑性壓縮，同樣因壓縮量較大及管件剛性不足，材料首先產(chǎn)生彈性失穩(wěn)，在外力N作用下沿彎曲圓周方向呈波紋狀，造成管件局部區(qū)域承受剪切應(yīng)力的作用，隨著P力的增加，材料產(chǎn)生剪切屈服，S卩τ > ^，(τ指剪切應(yīng)力，^指抗剪屈服應(yīng)力)從而產(chǎn)生向管內(nèi)單向波折的起皺現(xiàn)象。彎曲成型時(shí)，在不銹鋼管工件1彎曲拉伸邊內(nèi)腔設(shè)置防壓扁專用芯棒7是為了平衡剪應(yīng)力，消除剪切屈服，避免法向塑性位錯(cuò)(變形)，從而解決壓扁問(wèn)題。在彎曲成型力Pz 作用的同時(shí)，不銹鋼管工件1軸向施以拉伸力Px和防皺支承，Px由組合式夾緊鉗口提供，防皺支承由防皺支承板6實(shí)現(xiàn)。由此產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)不小于由于彎曲成型產(chǎn)生的彎曲壓縮區(qū)的壓應(yīng)力，以平衡壓應(yīng)力，消除彈性失穩(wěn)，避免管件波折，從而解決起皺問(wèn)題。使用本實(shí)施例的模具對(duì)薄壁不銹鋼管進(jìn)行小半徑彎曲的工藝步驟為1)不銹鋼管工件1 一端的外側(cè)安裝在壓料板5的凹槽內(nèi)，同時(shí)不銹鋼管工件1的內(nèi)側(cè)安裝在防皺板 3的凹槽壓料板內(nèi)，然后將壓料板5和防皺板6組合固定后安裝于彎曲模2上；2)在安裝有壓料板5和防皺板6的不銹鋼管工件1的一端的內(nèi)腔插入安裝有防壓扁專用芯棒7 ；3)不銹鋼管工件1的另一端的外壁安裝有組合式夾緊鉗口，組合式夾緊鉗口安裝于彎曲模2上； 4)然后在組合式夾緊鉗口上作用成型力Pz、Px，實(shí)施彎曲成型，直到彎曲到位后完成彎曲成型工藝。
權(quán)利要求1.一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，其特征在于包括彎曲模(2)、組合式夾緊鉗口、壓料板(5)、防皺板(6)和防壓扁專用芯棒(7)；其中彎曲模(2)位于不銹鋼管工件(1) 的內(nèi)側(cè)，且緊貼不銹鋼管工件(1)的內(nèi)側(cè)；壓料板(5)安裝在不銹鋼管工件(1)的一端的外側(cè)，防皺板(6)安裝在不銹鋼管工件(1)的一端的內(nèi)側(cè)，且此端的不銹鋼管工件(1)的內(nèi)腔插入安裝有防壓扁專用芯棒(7)；組合式夾緊鉗口安裝在不銹鋼管工件(1)的另一端的外壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，其特征在于所述的彎曲模(2)的圓周上開設(shè)有圓環(huán)形的成型槽(21)，使不銹鋼管工件(1)剛好位于成型槽(21) 內(nèi)；彎曲模(2)上開設(shè)有用于安裝組合式夾緊鉗口的缺口(22)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，其特征在于所述的彎曲模(2)半徑為50mm ；所述的成型槽(21)的槽口的寬度取不銹鋼管工件(1)直徑的正偏差； 成型槽(21)的深度取不銹鋼管工件(1)半徑的負(fù)偏差。
4.如權(quán)利要求1所述的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，其特征在于所述的組合式夾緊鉗口包括第一夾緊鉗口(3)和第二夾緊鉗口(4)，且第一夾緊鉗口(3)和第二夾緊鉗口⑷中間均開設(shè)有圓環(huán)槽(8)，且圓環(huán)槽⑶的槽口寬度與成型槽(21)的槽口寬度、 深度相同；且第一夾緊鉗口(3)和第二夾緊鉗口(4)的長(zhǎng)度L為不銹鋼管工件(1)直徑的 2. 5-3 倍。
5.如權(quán)利要求1所述的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，其特征在于所述的壓料板(5)和防皺板(6)均制作成與彎曲模(2)成型槽(21)的圓周相匹配的內(nèi)凹弧度板，且防皺板(6)底部設(shè)置有與彎曲模(2)的成型槽(21)槽口寬度、深度相同的凸半圓環(huán)(9)；所述的壓料板(5)和防皺板(6)的長(zhǎng)度為100-200mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，其特征在于所述的防壓扁專用芯棒(7)包括圓柱形的支撐部(10)和梯形設(shè)置的頭部(11)，其直徑比不銹鋼管工件 (1)小 0. 3-0. 4mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲模具，包括彎曲模、組合式夾緊鉗口、壓料板、防皺板和防壓扁專用芯棒；其中彎曲模位于不銹鋼管工件的內(nèi)側(cè)，且緊貼不銹鋼管工件的內(nèi)側(cè)；壓料板安裝在不銹鋼管工件的一端的外側(cè)，防皺板安裝在不銹鋼管工件的一端的內(nèi)側(cè)，且此端的不銹鋼管工件的內(nèi)腔插入安裝有防壓扁專用芯棒；組合式夾緊鉗口安裝在不銹鋼管工件的另一端的外壁上。本實(shí)用新型解決了薄壁不銹鋼管彎曲后彎曲起皺、壓扁的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B21D9/12GK202137237SQ20102067997
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者俞學(xué)人 申請(qǐng)人:俞學(xué)人, 王文奎, 紹興文理學(xué)院