專利名稱：薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，涉及一種管類件塑性成形方法，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
薄壁彎管在各個(gè)行業(yè)的使用廣泛，航空航天、船舶艦艇、汽車、換熱器、建筑等行業(yè)都離不開薄壁彎管的大量使用。薄壁彎管重量輕，能夠節(jié)省材料，減輕產(chǎn)品重量，因而在空間位置安裝的管網(wǎng)系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的彎管成形技術(shù)一般依靠模具或分割成兩個(gè)工件分別成形后焊接，但在成形薄壁直管時(shí)，常常產(chǎn)生失穩(wěn)起皺、截面畸變以及壁厚過度減薄等缺陷，尤其難于實(shí)現(xiàn)薄壁復(fù)雜彎管的成形。由兩段或多段構(gòu)成的彎管、異形管、變截面管以及變彎曲半徑的管類件都沒有合適的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改變彎管模具成形的加工方式，提供一種高效的薄壁復(fù)雜彎管柔性制造方法，實(shí)現(xiàn)一段或多段彎管、異形管、變截面管或變彎曲半徑的復(fù)雜形狀薄壁彎管類件的柔性制造，降低生產(chǎn)成本，滿足航空航天、船舶艦艇、汽車、換熱器、建筑等產(chǎn)業(yè)的需要。本發(fā)明的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，將彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜俊⒑缚p以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域，并在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭1，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接后，使用氣體或液體通過管接頭1 充壓脹形，或不安裝充壓用管接頭1，直接使用局部脹形工具或手工修形。本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，結(jié)合


如下一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，將預(yù)成型彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜俊⒑缚p以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域；步驟二，在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭1，然后把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接；步驟三，用氣體或液體通過管接頭1充壓脹形，脹形過程中使用限位機(jī)構(gòu)對彎管預(yù)成型形狀限位。所述的步驟三中采用的限位機(jī)構(gòu)由模具或限位板4組成，位于彎管成形件5兩側(cè)， 限位機(jī)構(gòu)之間的間隙可以調(diào)整。所述的模具由實(shí)體模具6或多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7組成，由多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具 7組成時(shí)，分多道次逐步脹形。一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，包括以下步驟步驟一，將預(yù)成型彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜颗c焊縫；步驟二，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接；
步驟三，使用局部脹形工具或手工修形。所述的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，所述的彎管由一段或多段構(gòu)成，彎管或是異形管或變截面管，或是變彎曲半徑的管類件。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的薄壁彎管的優(yōu)質(zhì)成形，降低生產(chǎn)成本，滿足航空航天、船舶艦艇、汽車、換熱器、建筑等行業(yè)的需要，本發(fā)明提供一種高效的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法。本發(fā)明提供的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，將彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜俊⒑缚p以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域，并在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭1，管接頭由鎖緊螺母2固定，管接頭1與工件之間可以使用密封墊3 ；再把兩個(gè)工件采用激光焊、氬弧焊或其它焊接方式直接對焊或翻邊焊接后，使用氣體或液體通過管接頭1充壓脹形。彎管可以由一段或多段構(gòu)成，還可以是異形管或變截面管， 也可以是變彎曲半徑的管。采用氣體或液體通過管接頭1充壓脹形時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)無模成形， 縮短復(fù)雜形狀的薄壁彎管的制造周期與節(jié)省費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)其綠色制造。當(dāng)然，也可以將彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)暮缚p與翻邊量，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接后，使用局部脹形工具或手工修形。為抑制薄壁彎管脹形過程中失穩(wěn)起皺、截面畸變以及壁厚過度減薄等缺陷，在彎管成形過程中可以使用限位機(jī)構(gòu)；限位機(jī)構(gòu)由模具或限位板4組成，位于彎管成形件5兩側(cè)，限位機(jī)構(gòu)之間的間隙可以通過壓力機(jī)或其它工裝調(diào)整。限位機(jī)構(gòu)使用模具時(shí)，可以由實(shí)體模具6或多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7組成； 由多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7組成時(shí)，可以分多道次逐步脹形；成形過程中使用聚氨酯墊8，可以防止壓痕與起皺。本發(fā)明方法能夠簡單的實(shí)現(xiàn)一排或多排聯(lián)通的管類件的整體成形。為了保證成形后的多排多個(gè)相互聯(lián)接的薄壁復(fù)雜彎管安裝的便利性，也可以直接對兩個(gè)未切割的對稱板料進(jìn)行焊接并脹形。

圖1為具有充壓用管接頭的薄壁多段彎管的對焊示意圖；其中圖1(a)為整體圖， 圖1(b)為A-A截面圖。圖2為具有充壓用管接頭的薄壁多段彎管的翻邊焊接示意圖；其中圖2(a)為整體圖，圖2(b)為A-A截面圖。圖3為薄壁多段彎管對焊件脹形后示意圖；其中圖3(a)為整體圖，圖3(b)為A-A 截面圖。圖4為薄壁多段彎管翻邊焊接件成形后示意圖；其中圖4(a)為整體圖，圖4(b)為 A-A截面圖。圖5為兩端開口的薄壁多段彎管焊后示意圖；其中圖5(a)對焊件，圖5(b)為翻邊焊接件。圖6為薄壁多段彎管成形后示意圖；其中圖6(a)為對焊件，圖6(b)為翻邊焊接件。圖7為使用限位板時(shí)薄壁多段彎管成形示意圖；其中圖7(a)為整體圖，圖76(b) 為A-A截面圖。圖8為使用實(shí)體模具限位時(shí)薄壁多段彎管成形示意圖；其中圖8(a)為整體圖，圖 8(b)為A-A截面圖。
圖9為使用多點(diǎn)數(shù)字化模具限位時(shí)薄壁復(fù)雜彎管成形示意圖；其中圖9 (a)為第一次脹形后，圖9(b)為第二次脹形后，圖9(c)為最終脹形后。圖10為薄壁復(fù)雜彎管成形后示意圖；其中圖10(a)為矩形異形管，10(b)為六邊形異形管，10(c)為變截面管，10(d)為變彎曲半徑管。圖11為多排薄壁彎管成形后示意圖；其中圖11(a)為一種三排連續(xù)的薄壁彎管， 圖11(b)為六排連續(xù)的薄壁彎管。圖中，1，管接頭；2，鎖緊螺母；3，密封墊；4，限位板；5，彎管成形件；6，實(shí)體模具； 7，多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具；8，聚氨酯墊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容和工作過程。本發(fā)明所述的一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，采用以下具體步驟將彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜俊⒑缚p以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域，并在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭1，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接后，使用氣體或液體通過管接頭1充壓脹形；彎管可以由一段或多段構(gòu)成，還可以是異形管或變截面管，也可以是變彎曲半徑的管類件。將彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜颗c焊縫，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接后，使用局部脹形工具或手工修形。在彎管充壓脹形過程中使用限位機(jī)構(gòu)；限位機(jī)構(gòu)由模具或限位板4組成，位于彎管成形件5兩側(cè)，限位機(jī)構(gòu)之間的間隙可以通過壓力機(jī)或其它工裝調(diào)整。限位機(jī)構(gòu)使用的模具由實(shí)體模具6或多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7組成；由多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7組成時(shí)，可以分多道次逐步脹形。圖1為具有充壓用管接頭的薄壁多段彎管的對焊示意圖。首先將薄壁復(fù)雜彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖；然后依據(jù)工件展開圖的尺寸再預(yù)留適當(dāng)?shù)暮缚p以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域后，切割板料獲得兩個(gè)工件，并在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭1，管接頭由鎖緊螺母2固定，管接頭1與工件之間可以使用密封墊3 ；再把兩個(gè)工件采用激光焊、氬弧焊或其它焊接方式直接對焊后，使用氣體或液體通過管接頭1 充壓脹形。當(dāng)然，也可以采用圖2所示的翻邊焊接方式進(jìn)行焊接。采用翻邊焊接方式時(shí)，需依據(jù)工件展開圖的尺寸，在預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜?、焊縫及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域后，切割板料和翻邊焊接。當(dāng)然，焊接方式可以采用對焊或翻邊焊以外的任意其它焊接方式。具有充壓用管接頭1的薄壁多段彎管對焊和翻邊焊工件脹形后示意圖分別如圖3和圖4所示。通過對脹形件兩端進(jìn)行切割處理后，可獲得所需要的薄壁復(fù)雜彎管成形件。采用氣體或液體通過管接頭1充壓脹形時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)無模成形，縮短復(fù)雜形狀的薄壁彎管的制造周期，節(jié)省制造成本，實(shí)現(xiàn)一段或多段復(fù)雜形狀的薄壁彎管的綠色制造。圖5是兩端開口的薄壁多段彎管焊接后示意圖。不安裝充壓用管接頭時(shí)，仍依據(jù)工件展開圖的尺寸，在預(yù)留適當(dāng)?shù)暮缚p后，對薄壁復(fù)雜彎管成形用板料進(jìn)行切割；再將切割后的兩個(gè)工件采用圖5(a)所示的對焊方式進(jìn)行焊接；最后使用局部脹形工具或手工修形完成薄壁復(fù)雜彎管對焊件的成形。當(dāng)然，同樣也可以采用圖5(b)所示的翻邊焊接方式進(jìn)行焊接。采用翻邊焊接方式時(shí)，需依據(jù)工件展開圖的尺寸，在預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜颗c焊縫后，對薄壁復(fù)雜彎管成形用板料進(jìn)行切割和翻邊焊。焊接方式同樣也可以采用對焊或翻遍焊接以外的任意其它焊接方式。兩端開口的薄壁復(fù)雜彎管成形后示意圖如圖6所示。本方法成形的彎管成形后不需要進(jìn)行切割端部等處理，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)一段或多段復(fù)雜形狀的薄壁彎管的柔性制造。圖7是使用限位板時(shí)薄壁多段彎管成形示意圖。為抑制薄壁彎管成形過程中失穩(wěn)起皺、截面畸變以及壁厚過度減薄等缺陷的產(chǎn)生，在彎管成形過程中使用限位板4;限位板 4位于彎管成形件5兩側(cè)，其間隙可以通過壓力機(jī)調(diào)整或其它工裝調(diào)整。為獲得更好的成形效果，也可以使用圖8所示的實(shí)體模具6或圖9所示的多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7 ；使用多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7時(shí)，可以分圖9(a)、圖9(b)及圖9(c)所示的三道次進(jìn)行薄壁復(fù)雜彎管脹形，各道次脹形過程中均使用聚氨酯墊8，聚氨酯墊8可以防止壓痕與起皺；模具形面的選取由對應(yīng)的脹形后管件尺寸計(jì)算并確定。當(dāng)然，使用多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7脹形時(shí)也可以分三道次以外的任意道次進(jìn)行脹形。圖10是薄壁復(fù)雜彎管成形后示意圖。采用本發(fā)明的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，結(jié)合對實(shí)體模具6或多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具7，能夠成形圖10 (a)或10 (b)所示的矩形和六邊形異形管，還可以成形圖10(c)所示的變截面管或圖10(d)所示的變彎曲半徑管；從而為由兩段或多段構(gòu)成的彎管、異形管、變截面管以及變彎曲半徑管提供合適的制造方法。當(dāng)然異形管截面形狀還可以為五邊形或其它形狀，變截面管的截面尺寸還可以選擇其它任意尺寸，變彎曲半徑管也可以選擇其它任意半徑。圖11是多排薄壁彎管成形后示意圖。采用本發(fā)明方法可以簡單的成形圖11(a) 所示的三排相互聯(lián)接的薄壁彎管；為了保證成形后的多排相互聯(lián)接的薄壁復(fù)雜彎管安裝的便利性，也可以直接對兩個(gè)未切割的對稱板料依據(jù)工件的展開圖、焊縫以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域確定的尺寸進(jìn)行焊接，從而成形如圖11(b)所示的六排相互聯(lián)接的薄壁彎管。當(dāng)然， 薄壁復(fù)雜彎管的排數(shù)和個(gè)數(shù)可以為任意值，充壓用管接頭的位置也可根據(jù)工件需要安裝在任意位置。
權(quán)利要求
1.一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，將預(yù)成型彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜?、焊縫以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域；步驟二，在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭(1)，然后把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接；步驟三，用氣體或液體通過管接頭(1)充壓脹形，脹形過程中使用限位機(jī)構(gòu)對彎管預(yù)成型形狀限位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，所述的步驟三中采用的限位機(jī)構(gòu)由模具或限位板⑷組成，位于彎管成形件(5)兩側(cè)，限位機(jī)構(gòu)之間的間隙可以調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，所述的模具由實(shí)體模具(6)或多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具(7)組成，由多點(diǎn)數(shù)字化柔性模具(7)組成時(shí)，分多道次逐步脹形。
4.一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，將預(yù)成型彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜颗c焊縫；步驟二，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接； 步驟三，使用局部脹形工具或手工修形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其特征在于，所述的彎管由一段或多段構(gòu)成，彎管或是異形管或變截面管，或是變彎曲半徑的管類件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法，其將彎管分割成鏡像對稱的兩個(gè)工件，計(jì)算出兩個(gè)工件的展開圖，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆吜?、焊縫以及充壓用工藝補(bǔ)充區(qū)域，并在其中一個(gè)工件上安裝充壓用管接頭(1)，把兩個(gè)工件直接對焊或翻邊焊接后，使用氣體或液體通過管接頭(1)充壓脹形，或直接使用局部脹形工具或手工修形；彎管可以由一段或多段構(gòu)成，還可以是異形管或變截面管，也可以是變彎曲半徑的管類件。薄壁復(fù)雜彎管的柔性制造方法能夠改變彎管模具成形的加工方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀薄壁彎管的柔性制造，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B21D26/021GK102172664SQ201010616639
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者付文智, 劉純國, 李明哲, 薛鵬飛, 韓奇鋼 申請人:吉林大學(xué)