本發明涉及彎管制造塑性加工技術領域，具體涉及一種大彎曲半徑薄壁導管推彎成形方法及裝置。

背景技術：

金屬管材由于具有重量輕、強度高等優點，廣泛應用于機械、汽車等領域中結構件的制造，同時也可以作為各種流體介質傳輸的載體。管材的供貨狀態多為直管，在實際應用時，很多場合都需要預先進行彎曲加工，可根據使用要求選擇不同的加工方法，其中數控彎管機可以按照要求準確、平穩地進行管材的彎曲加工，成形精度高、工藝穩定性好，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)薄壁導管(在航空、航天等高技術領域中日益廣泛應用。其中大彎曲半徑薄壁導管主要用于安裝空間小、部件結構緊湊的場合輸送液態或氣態流體的低壓導管中，多用于航空航天飛行器燃油系統和排氣系統等領域。隨著飛行器輕量化的發展需求，整個飛行器內部電氣元件和導管的配合越來越緊密，對發動機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管繞開成件，因而整個系統中存在一定數量的大彎曲半徑導管的需求量。

目前在大管徑薄壁彎導管的加工方面因受設備、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品，導管外形精度相對較差。對于大彎曲半徑的導管，在傳統的數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機頭成形能力極限。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，傳統的數控繞彎成形已無法滿足大彎曲半徑導管的制造生產。因而發展大管徑薄壁彎導管的精密成形技術已成為迫切需要解決的關鍵問題和重要發展方向。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何克服傳統的數控繞彎成形方案的缺陷，設計一種新的大彎曲半徑薄壁導管彎曲成形方法及裝置。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種大彎曲半徑薄壁導管推彎成形裝置，包括第一推彎導輪1、第一心軸2、導輪座3、第二心軸4、第二推彎導輪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；

第一推彎導輪1通過第一心軸2與導輪座3固定，推彎導輪5通過第二心軸4與導輪座3固定，導輪座3通過燕尾槽與彎管機接口緊固；第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的徑向限位環形槽深度均為導管13的半徑，第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的半徑均為2～4倍導管13的外徑，第一推彎導輪1和第二推彎導輪5作為推彎成形過程中的導向模；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接口緊固；推彎輪8的徑向限位環形槽深度為導管13的半徑，推彎輪8的半徑為2～3倍導管13的外徑；彎管輪9通過中心軸10與彎管機機頭固定；彎管輪9的徑向限位環形槽深度為導管13的半徑，彎管輪9的半徑為3～5倍導管13的外徑；推彎輪8和彎管輪9用于夾緊導管13實現推彎成形；芯軸11套在推桿12的一端，導管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沿第一推彎導輪1的限位環形槽向第二推彎導輪5方向水平穿入。

優選地，所述芯軸11為球形芯軸。

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

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

S2、調整芯軸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，將導管13內壁套在芯軸11上；

S3、根據導管13理論模型確定彎曲半徑值，編輯數控彎管程序，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夾緊導管13進行第一次推彎成形，推彎輪8和彎管輪9的推彎成形速度為2mm/s～4mm/s；

S4、在導管13推彎的同時，利用第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的限位環形槽貼緊導管13進行輔助推彎，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；在彎曲過程達到理論彎曲角度之前20°～30°時，將第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔助推彎速度調至與推彎輪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、用半徑規測量出導管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進行退火，退火溫度在再結晶退火溫度值加15℃，保溫時間為1h～2h，隨爐子冷卻；

S7、進行第二次數控推彎彎曲成形，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，第一推彎導輪1和第二推彎導輪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；在彎曲過程達到理論彎曲角度之前10°～15°時，將第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔助推彎速度調至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，直至完成第二次推彎成形；

S8、用半徑規量出第二次數控推彎彎管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，則推彎成形結束，若不符合理論彎曲半徑值，則執行步驟S9；

S9、重復步驟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

本發明提供了一種實現大彎曲半徑薄壁導管精密推彎成形的裝置及方法，節省了傳統的數控繞彎彎管過程中需要較大直徑輪模的制造成本，大大提高了彎管機設備成形大彎曲半徑導管的能力。整個成形方法和裝置結構合理且科學、方法可行且可靠、操作方便且能確保彎管質量，大大提高了生產的效率。成形的導管能夠滿足航空航天飛行器要求，有較為廣闊的市場應用前景。

附圖說明

圖1為本發明實施例的大彎曲半徑薄壁導管推彎成形裝置總體結構示意圖；

圖2為原材料導管(直管)示意圖；

圖3為原材料導管成形后的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

本發明實施例中，設成形后的鋁合金導管為5A06管材，規格為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，本發明實施例的裝置包括第一推彎導輪1、第一心軸2、導輪座3、第二心軸4、第二推彎導輪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準彎管模具進行設計，僅對大彎曲半徑薄壁導管模具進行特殊設計。其中：為了推彎過程中導管能順利向前滑動，推彎導模采用第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的導向模式取代傳統的繞彎整體導向模，第一推彎導輪1和第二推彎導輪5分別通過第一心軸2和第二心軸4與導輪座3固定配合，導輪座3通過兩個燕尾槽與彎管機設備接口緊固；第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的徑向限位環形槽深度為導管13的外徑，第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的半徑為2～4倍導管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設備接口緊固；推彎輪8徑向限位環形槽深度為導管13外徑，推彎輪8半徑為2～3倍導管13外徑；彎管輪9通過中心軸10與彎管機設備機頭固定配合；彎管輪9徑向限位環形槽深度為導管13外徑，彎管輪9半徑為3～5倍導管13外徑。

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

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

2)調整芯軸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，導管13內壁套在芯軸11上。

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

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

5)用半徑規測量出導管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前一次的推彎半徑進行半徑補償。

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

7)進行第二次數控推彎彎曲成形，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，輔推速度應比推彎輪8和彎管輪9的彎曲速度大0.5mm/s，即推彎導輪1和推彎導輪5的輔推速度為1.5mm/s；在彎曲過程達到理論彎曲角度之前10°時，將第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔推速度調至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，即第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔推速度為1mm/s，直至完成第二次推彎成形。

8)用半徑規量出第二次數控推彎彎管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進行退火，退火溫度在再結晶退火溫度值加15℃，即退火溫度選擇為380℃，保溫時間為1.5h，隨爐子冷卻。

10)進行第三次數控推彎彎曲成形，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，即第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔推速度為1.5mm/s；在彎曲過程達到理論彎曲角度之前10°時，將第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔推速度調至與推彎輪8和彎管輪9的速度一致，即第一推彎導輪1和第二推彎導輪5的輔推速度為1mm/s，直至完成第三次推彎成形。

11)用半徑規量出第三次數控推彎彎管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，產品交貨。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。