專利名稱：一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝及模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝及模具。
背景技術：
不銹鋼管彎曲成型工藝廣泛應用于汽車、船舶、飛機、食品機械、化工設備等制造業中，例如轎車排氣管就由不銹鋼管彎曲成型。但在工程實踐中，對薄壁不銹鋼管進行小半徑彎曲時極易造成彎曲成型的嚴重變形——內側顯著起皺，外側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。這不但造成外觀質量問題，而且更重要的是會影響使用質量，例如用作汽車排氣管時使尾氣排放的有效面積減小，阻力增大，造成排氣不暢。因此，薄壁不銹鋼管進行小半徑彎曲成型時的彎曲起皺、 壓扁問題必須予以解決。

發明內容
本發明的目的在于提供了一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝及模具，本發明解決了薄壁不銹鋼管彎曲后彎曲起皺、壓扁的問題。為了達成上述目的，本發明的解決方案是一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝，包括如下工藝步驟1)不銹鋼管工件一端的外側安裝在壓料板的凹槽內，同時不銹鋼管工件的內側安裝在防皺板的凹槽壓料板內，然后將壓料板和防皺板組合固定后安裝于彎曲模上；2)在安裝有壓料板和防皺板的不銹鋼管工件的一端的內腔插入安裝有防壓扁專用芯棒；3)不銹鋼管工件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上；4)然后在組合式夾緊鉗口上作用成型力，實施彎曲成型，直到彎曲到位后完成彎曲成型工藝。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。—種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，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側，且緊貼不銹鋼管工件的內側；壓料板安裝在不銹鋼管工件的一端的外側，防皺板安裝在不銹鋼管工件的一端的內側，且此端的不銹鋼管工件的內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有圓環形的成型槽，使不銹鋼管工件剛好位于成型槽內；彎曲模上開設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偏差，取負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有圓環槽，且圓環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凹弧度板，且防皺板底部設置有與彎曲模的成型槽槽口寬度、深度相同的凸半圓環；所述的壓料板和防皺板的長度為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置的頭部，其直徑比不銹鋼管工件小0. 3-0. 4mm。本發明的有益效果為本發明的薄壁不銹鋼管彎曲后不產生變形，特別是內側不會顯著起皺，外側也不會沿彎曲中心明顯壓扁，不會造成外觀的質量問題，更不會影響使用質量。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2是圖1中彎曲模2的結構示意圖；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。
具體實施例方式實施例1本實施例的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝，使用如下模具包括彎曲模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位于不銹鋼管的內側，且緊貼不銹鋼管的內側；壓料板5安裝在不銹鋼管工件1的一端的外側，防皺板6安裝在不銹鋼管工件1的一端的內側，且此端的不銹鋼管工件1的內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的圓周上開設有圓環形的成型槽21，使不銹鋼管工件1剛好位于成型槽21內；彎曲模2上開設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，以夾緊鉗口支承到位為宜。因工件相對彎曲半徑很小，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￡> =妁2=56 ^，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16t2』mm，深度取不銹鋼管工件1半徑16 的負偏差，取負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中間均開設有圓環槽8，工作時，槽內夾緊不銹鋼管工件1，且圓環槽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，避免彎曲時夾持面打滑拉毛，彎曲內側失穩起皺，第一夾緊鉗口 3和第二夾緊鉗口 4的長度L應相對較長，這也有利于提高工件的剛性，但太長的夾持長度易增加加工難度，并可能造成工件的另一端變形夾傷而破壞彎曲質量，所以第一夾緊鉗口 3和第二夾緊鉗口 4的長度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的圓周相匹配的內凹弧度板，且防皺板6底部設置有與彎曲模2的成型槽21槽口寬度、深度相同的凸半圓環9 ；所述的壓料板5和防皺板6的長度為100-200mm。 加工時，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(簡稱A形芯棒)，以保證防扁，加工簡單、拆裝方便為原則。實踐表明，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(活節芯棒)能保證良好的防扁效果， 但制作復雜，彎曲成型后的裝拆不便，一旦發生疲勞斷裂，活節就得重做；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，經過多次試驗比較，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和梯形設置的頭部11，其直徑比不銹鋼管工件1小0. 3-0. 4mm。實踐表明，芯棒安裝時應有一微小的提前量，這依據實際情況(包括材質、彎曲半徑、管件直徑、壁厚等彎曲條件) 確定，然后進行準確定位，以保證成型質量的穩定性。本發明的不銹鋼管工件1彎曲成型原理為不銹鋼管工件1受力狀態如圖7所示， 受外力I3Z作用，其外側受拉應力作用而產生彈、塑性變形伸長，由于小半徑彎曲的薄壁不銹鋼管相對拉伸量較大，而管件往往剛性較差，導致材料在還沒有充分完成切向塑性延伸時產生徑向剪切屈服，S卩τ > Ts‘ (τ指剪切應力，Ts'剪切屈服應力)，造成徑向(法向)塑性位錯(變形)而呈現宏觀“坍塌”，即產生壓扁現象。內側受壓應力作用而產生彈、 塑性壓縮，同樣因壓縮量較大及管件剛性不足，材料首先產生彈性失穩，在外力N作用下沿彎曲圓周方向呈波紋狀，造成管件局部區域承受剪切應力的作用，隨著P力的增加，材料產生剪切屈服，S卩τ > τ3, (τ指剪切應力，^指抗剪屈服應力)從而產生向管內單向波折的起皺現象。彎曲成型時，在不銹鋼管工件1彎曲拉伸邊內腔設置防壓扁專用芯棒7是為了平衡剪應力，消除剪切屈服，避免法向塑性位錯(變形)，從而解決壓扁問題。在彎曲成型力I3Z作用的同時，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實現。由此產生的拉應力應不小于由于彎曲成型產生的彎曲壓縮區的壓應力，以平衡壓應力，消除彈性失穩，避免管件波折，從而解決起皺問題。使用本實施例的模具對薄壁不銹鋼管進行小半徑彎曲的工藝步驟為1)不銹鋼管工件1 一端的外側安裝在壓料板5的凹槽內，同時不銹鋼管工件1的內側安裝在防皺板3 的凹槽壓料板內，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；幻在安裝有壓料板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I3Z、Px，實施彎曲成型，直到彎曲到位后完成彎曲成型工藝。
權利要求
1.一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝，其特征在于包括如下工藝步驟1)不銹鋼管工件(1) 一端的外側安裝在壓料板(5)的凹槽內，同時不銹鋼管工件(1)的內側安裝在防皺板⑶的凹槽壓料板內，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，實施彎曲成型，直到彎曲到位后完成彎曲成型工藝。
2.如權利要求1所述的一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝，其特征在于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 G)。
3.一種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，其特征在于包括彎曲模O)、 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( 位于不銹鋼管工件(1)的內側，且緊貼不銹鋼管工件(1)的內側；壓料板(5)安裝在不銹鋼管工件 (1)的一端的外側，防皺板(6)安裝在不銹鋼管工件(1)的一端的內側，且此端的不銹鋼管工件(1)的內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。
4.如權利要求3所述的一種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，其特征在于所述的彎曲模O)的圓周上開設有圓環形的成型槽(21)，使不銹鋼管工件(1)剛好位于成型槽內；彎曲模O)上開設有用于安裝組合式夾緊鉗口的缺口 02)。
5.如權利要求4所述的一種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，其特征在于所述的彎曲模( 半徑為50mm ；所述的成型槽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)半徑的負偏差。
6.如權利要求3所述的一種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，其特征在于所述的組合式夾緊鉗口包括第一夾緊鉗口( 和第二夾緊鉗口 G)，且第一夾緊鉗口 ⑶和第二夾緊鉗口⑷中間均開設有圓環槽(8)，且圓環槽⑶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(4)的長度L為不銹鋼管工件 ⑴直徑的2. 5-3倍。
7.如權利要求3所述的一種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，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)成型槽的圓周相匹配的內凹弧度板，且防皺板(6)底部設置有與彎曲模的成型槽槽口寬度、深度相同的凸半圓環(9)；所述的壓料板(5)和防皺板(6)的長度為100-200mm。
8.如權利要求3所述的一種用于實施薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝的模具，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)和梯形設置的頭部(11)，其直徑比不銹鋼管工件(1)小0. 3-0. 4mm。
全文摘要
本發明公開一種薄壁不銹鋼管小半徑彎曲工藝，包括如下工藝步驟1)不銹鋼管工件一端的外側安裝在壓料板的凹槽內，同時不銹鋼管工件的內側安裝在防皺板的凹槽壓料板內，然后將壓料板和防皺板組合固定后安裝于彎曲模上；2)在安裝有壓料板和防皺板的不銹鋼管工件的一端的內腔插入安裝有防壓扁專用芯棒；3)不銹鋼管工件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上；4)然后在組合式夾緊鉗口上作用成型力，實施彎曲成型，直到彎曲到位后完成彎曲成型工藝。本發明解決了薄壁不銹鋼管彎曲后彎曲起皺、壓扁的問題。
文檔編號B21D9/12GK102172691SQ20101060542
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者俞學人 申請人:俞學人, 王文奎, 紹興文理學院