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基本上無切削的金屬機(jī)械加工；金屬?zèng)_壓 / 一種大口徑厚壁彎管的成型模具、設(shè)備及成型方法
一種大口徑厚壁彎管的成型模具、設(shè)備及成型方法
| 專利類型 | 發(fā)明公開 | 法律事件 | 公開; |
| 專利有效性 | 公開 | 當(dāng)前狀態(tài) | 公開 |
| 申請(qǐng)?zhí)?/td> | CN202510329718.3 | 申請(qǐng)日 | 2025-03-20 |
| 公開(公告)號(hào) | CN119857770A | 公開(公告)日 | 2025-04-22 |
| 申請(qǐng)人 | 河北匯中管道裝備有限公司; 燕山大學(xué); | 申請(qǐng)人類型 | 企業(yè) |
| 發(fā)明人 | 董國疆; 劉傲; 李政卓倫; 楊卓云; 趙健濤; 張艷艷; 霍秀麗; 弋強(qiáng); 張軍; 趙偉星; 孟建濤; 張志飛; 高海華; 靳菲; 張真真; 楊榮凱; 趙瑞霞; | 第一發(fā)明人 | 董國疆 |
| 權(quán)利人 | 河北匯中管道裝備有限公司,燕山大學(xué) | 權(quán)利人類型 | 企業(yè) |
| 當(dāng)前權(quán)利人 | 河北匯中管道裝備有限公司,燕山大學(xué) | 當(dāng)前權(quán)利人類型 | 企業(yè) |
| 省份 | 當(dāng)前專利權(quán)人所在省份：河北省 | 城市 | 當(dāng)前專利權(quán)人所在城市：河北省滄州市 |
| 具體地址 | 當(dāng)前專利權(quán)人所在詳細(xì)地址：河北省滄州市鹽山縣工業(yè)園區(qū)東帽圈段 | 郵編 | 當(dāng)前專利權(quán)人郵編：061300 |
| 主IPC國際分類 | B21D9/12 | 所有IPC國際分類 | B21D9/12 ; B21D9/04 ; B21D9/16 |
| 專利引用數(shù)量 | 0 | 專利被引用數(shù)量 | 0 |
| 專利權(quán)利要求數(shù)量 | 8 | 專利文獻(xiàn)類型 | A |
| 專利代理機(jī)構(gòu) | 河北國維致遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 專利代理人 | 許世陽; |
| 摘要 | 本 發(fā)明 提供了一種大口徑厚壁彎管的成型模具、設(shè)備及成型方法，屬于彎管設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括上模具、下模具以及內(nèi)模芯；上模具和下模具，能夠相互扣合；上模具和下模具的扣合面均具有相互連通的放料槽和彎曲槽；內(nèi)模芯能夠放置在上模具和下模具之間的彎曲槽內(nèi)；內(nèi)模芯用于與管件插接配合，內(nèi)模芯的外周壁與彎曲槽的內(nèi)周壁之間具有用于管件通過的空間；其中，彎曲槽設(shè)有若干個(gè)第一避讓槽；每一個(gè)第一避讓槽內(nèi)均設(shè)有一組彎曲段輔助輥輪組；通過在上模具和下模具內(nèi)設(shè)置彎曲段輔助輥輪組，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外模具和輥輪組的配合使用，降低管件在彎曲過程中的塑性 變形 阻 力 ，進(jìn)而減少出現(xiàn)成型 缺陷 的情況，提高成品率和產(chǎn)品 質(zhì)量 。 | ||
| 權(quán)利要求 | 1.一種大口徑厚壁彎管成型模具，其特征在于，包括： |
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| 說明書全文 | 一種大口徑厚壁彎管的成型模具、設(shè)備及成型方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于彎管設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大口徑厚壁彎管的成型模具、設(shè)備及成型方法。 背景技術(shù)[0003] 在管形件彎曲成型過程中，由于管件內(nèi)外兩側(cè)分布著復(fù)雜且不平衡的拉伸和壓縮應(yīng)力，使得管材彎曲成型時(shí)，外側(cè)材料受到切向拉應(yīng)力作用而產(chǎn)生壁厚減薄現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)材料受切向壓應(yīng)力作用而產(chǎn)生壁厚增加現(xiàn)象。其中位于彎曲變形區(qū)最外側(cè)及最內(nèi)側(cè)材料因受切向應(yīng)力絕對(duì)值最大，故其壁厚變化也最大，極易產(chǎn)生如管壁褶皺，管壁過度減薄，管截面畸變、管件卸載回彈等多種缺陷；這一點(diǎn)在大口徑管件，厚壁管件的彎曲成型中體現(xiàn)的尤為明顯。 [0004] 管件內(nèi)外兩側(cè)分布的拉伸和壓縮應(yīng)力主要來源于剛性外模具與管件間的摩擦，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的剛性彎管模具，模具彎曲部分是固定的剛體，管件在變形過程中流經(jīng)此處時(shí)，發(fā)生彎曲變形和接觸滑動(dòng)摩擦；模具彎曲部分的彎曲作用使材料硬化，增加材料的變形抗力，滑動(dòng)摩擦與塑性流動(dòng)方向相反，也起到阻礙變形的作用。 [0005] 因此，傳統(tǒng)彎管工藝常采用模具內(nèi)潤滑或采用摩擦系數(shù)小的材料制作模具，來減小管件彎曲成型受到的摩擦，進(jìn)而提高彎管件的成型質(zhì)量；然而，該方法并未改變剛性彎管模具本身對(duì)于管件的摩擦作用方式，因此傳統(tǒng)彎管工藝應(yīng)用在摩擦阻力和材料變形抗力更大的大口徑厚壁管件的中收效甚微。 發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種大口徑厚壁彎管的成型模具、設(shè)備及成型方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的彎管工藝在對(duì)大口徑厚壁管件進(jìn)行彎曲成型時(shí)容易使管件出現(xiàn)缺陷的問題。 [0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種大口徑厚壁彎管成型模具，包括： 上模具和下模具，能夠相互扣合；所述上模具和所述下模具的扣合面均具有相互 連通的放料槽和彎曲槽； 內(nèi)模芯，能夠放置在上模具和下模具之間的彎曲槽內(nèi)；所述內(nèi)模芯用于與管件插 接配合，所述內(nèi)模芯的外周壁與所述彎曲槽的內(nèi)周壁之間具有用于管件通過的空間； 其中，所述彎曲槽的內(nèi)周壁沿彎曲方向設(shè)有若干個(gè)第一避讓槽，每一個(gè)所述第一 避讓槽均沿所述彎曲槽的徑向設(shè)置；每一個(gè)所述第一避讓槽內(nèi)均設(shè)有一組彎曲段輔助輥輪組，每一組彎曲段輔助輥輪組均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在對(duì)應(yīng)的彎曲槽內(nèi)，并且每一組彎曲段輔助輥輪組均與管件的外周壁轉(zhuǎn)動(dòng)配合。 [0008] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，每一組所述彎曲段輔助輥輪組均包括大輥輪、次大輥輪、中輥輪、次小輥輪以及小輥輪，大輥輪、次大輥輪、中輥輪、次小輥輪以及小輥輪均與管件的外周壁相切；其中，小輥輪與管件彎曲半徑最小的位置接觸，大輥輪與管件彎曲半徑最大的位 置接觸。 [0009] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，大輥輪、次大輥輪、中輥輪、次小輥輪以及小輥輪的外周壁均為與管件外周壁接觸的凹面。 [0010] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述放料槽和彎曲槽的連接位置設(shè)有第二避讓槽，所述第二避讓槽內(nèi)設(shè)有直壁段輔助輥輪組，所述直壁段輔助輥輪組包括若干導(dǎo)向輥輪，每一個(gè)導(dǎo)向輥輪均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在第二避讓槽內(nèi)。 [0011] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述直壁段輔助輥輪組包括5個(gè)輔助輥輪，每一個(gè)所述輔助輥輪的尺寸均相同，每一個(gè)輔助輥輪的外周壁均為與管件外周壁接觸的凹面。 [0012] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，每一個(gè)輥輪朝向管件的位置為內(nèi)側(cè)，背離管件的位置為外側(cè)；相鄰兩個(gè)輥輪的端部靠近內(nèi)側(cè)的位置相互接觸，以使輥輪的凹面形成完整的圓周面。 [0013] 本發(fā)明提供的一種大口徑厚壁彎管成型模具，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過在上模具和下模具內(nèi)設(shè)置彎曲段輔助輥輪組，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外模具和輥輪組的配合使用，降低管件在彎曲過程中的塑性變形阻力，進(jìn)而減少出現(xiàn)成型缺陷的情況，提高成品率和產(chǎn)品質(zhì)量。 [0014] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：提供一種大口徑厚壁彎管成型設(shè)備，包括機(jī)架以及上述成型模具，下模具固定在 地面上；所述機(jī)架上具有合模液壓缸，所述合模液壓缸的活塞桿與上模具連接； 所述機(jī)架上還設(shè)有頂推液壓缸，所述頂推液壓缸的活塞桿上連接有沖頭，所述沖 頭用于頂推放料槽內(nèi)的管件； 所述機(jī)架的一側(cè)設(shè)有翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，內(nèi)模芯的一端連接在所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上。 [0015] 本發(fā)明提供的成型設(shè)備的有益效果與成型模具的有益效果相同，在此不再贅述。 [0016] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：提供一種應(yīng)用上述成型模具的成型方法，包括以下步驟： 將管件放置在下模具的放料槽內(nèi)，上模具和下模具合模，以周向限位管件； 沖頭在放料槽內(nèi)滑動(dòng)，以頂推放料槽內(nèi)的管件；管件在沖頭的頂推作用下與內(nèi)模 芯插接配合，管件的外周壁與彎曲段輔助輥輪組轉(zhuǎn)動(dòng)配合； 在沖頭頂推到位時(shí)，管件成型完畢； 上模具向上復(fù)位，內(nèi)模芯帶動(dòng)管件翻轉(zhuǎn)出放料槽，彎曲成型后的管件脫離內(nèi)模芯。 [0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大口徑厚壁彎管成型模具的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大口徑厚壁彎管成型模具的剖視圖； 圖3為圖2中A?A部分的示意圖； 圖4為圖2中B?B部分的示意圖。 [0019] 附圖標(biāo)記說明：1、上模具；2、彎曲段輔助輥輪組；2?1、大輥輪；2?2、次大輥輪；2?3、中輥輪；2?4、次小輥輪；2?5、小輥輪；3、內(nèi)模芯；4、下模具；5、直壁段輔助輥輪組；51、輔助輥輪；6、管件；7、沖頭。 具體實(shí)施方式[0020] 為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 [0021] 請(qǐng)一并參閱圖1至圖4，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明提供的一種用于大口徑厚壁彎管的成型模具及成型方法進(jìn)行說明。所述一種大口徑厚壁彎管成型模具，包括上模具1、下模具4以及內(nèi)模芯3；上模具1和下模具4，能夠相互扣合；上模具1和下模具4的扣合面均具有相互連通的放料槽和彎曲槽；內(nèi)模芯3能夠放置在上模具1和下模具4之間的彎曲槽內(nèi)；內(nèi)模芯3用于與管件6插接配合，內(nèi)模芯3的外周壁與彎曲槽的內(nèi)周壁之間具有用于管件6通過的空間；其中，彎曲槽的內(nèi)周壁沿彎曲方向設(shè)有若干個(gè)第一避讓槽，每一個(gè)第一避讓槽均沿彎曲槽的徑向設(shè)置；每一個(gè)第一避讓槽內(nèi)均設(shè)有一組彎曲段輔助輥輪組2，每一組彎曲段輔助輥輪組2均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在對(duì)應(yīng)的彎曲槽內(nèi)，并且每一組彎曲段輔助輥輪組2均與管件6的外周壁轉(zhuǎn)動(dòng)配合。 [0022] 本發(fā)明提供的一種大口徑厚壁彎管成型模具，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過在上模具1和下模具4內(nèi)設(shè)置彎曲段輔助輥輪組2，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外模具和輥輪組的配合使用，降低管件6在彎曲過程中的塑性變形阻力，進(jìn)而減少出現(xiàn)成型缺陷的情況，提高成品率和產(chǎn)品質(zhì)量。 [0023] 在一些實(shí)施例中，如圖1至圖4所示，每一組彎曲段輔助輥輪組2均包括大輥輪2?1、次大輥輪2?2、中輥輪2?3、次小輥輪2?4以及小輥輪2?5，大輥輪2?1、次大輥輪2?2、中輥輪2?3、次小輥輪2?4以及小輥輪2?5的直徑逐漸減小；大輥輪2?1、次大輥輪2?2、中輥輪2?3、次小輥輪2?4以及小輥輪2?5均與管件6的外周壁相切；其中，小輥輪2?5與管件6彎曲半徑最小的位置接觸，大輥輪2?1與管件6彎曲半徑最大的位置接觸，次大輥輪2?2、中輥輪2?3、次小輥輪2?4位于大輥輪2?1和小輥輪2?5之間，輥輪直徑隨彎曲半徑增加而增加；大輥輪2?1、次大輥輪2?2、中輥輪2?3、次小輥輪2?4以及小輥輪2?5的外周壁均為與管件6外周壁接觸的凹面；每一個(gè)輥輪朝向管件6的位置為內(nèi)側(cè)，背離管件6的位置為外側(cè)；相鄰兩個(gè)輥輪的端部靠近內(nèi)側(cè)的位置相互接觸，以使輥輪的凹面形成完整的圓周面。 [0024] 需要說明的是，彎曲段的輥輪大小不一致，彎曲段的各輥輪的大小根據(jù)管件6彎曲半徑計(jì)算得出，使得管件6不同彎曲位置的材料處于相等的彎曲角速度，從而減弱彎曲變形中的截面扭曲，減少出現(xiàn)成型缺陷的情況，能夠有效提高彎曲管件6的成型質(zhì)量。 [0025] 示例性的，本實(shí)施例以五個(gè)輥輪為例進(jìn)行說明，即，上模具1的每一個(gè)第一避讓槽均具有五個(gè)輥輪，下模具4對(duì)應(yīng)的位置也有五個(gè)輥輪；通過十個(gè)輥輪的配合，能夠使輥輪的凹面形成完整的圓周面；因此在管件6經(jīng)過彎曲段輔助輥輪組2的位置時(shí)，管件6上不同彎曲半徑的位置與對(duì)應(yīng)的輥輪的接觸，能夠改善管件6上不同彎曲半徑位置的材料彎曲角速度不一致的問題，減少管件6出現(xiàn)缺陷的情況，提高管件6成型質(zhì)量。 [0026] 通過本申請(qǐng)上述設(shè)置，在管件6彎曲過程中，同一第一避讓槽內(nèi)的各個(gè)輥輪具有相同的角速度，保證管件6彎曲各截面上的點(diǎn)具有相同的彎曲變形角速度，使彎曲變形穩(wěn)定進(jìn)行，降低出現(xiàn)變形缺陷的情況。 [0027] 另外，采用在模具內(nèi)設(shè)置彎曲段輔助輥輪組2的方式，將管件6成型過程中，使管件6受到變形抗力大的部分轉(zhuǎn)變?yōu)?a href='/zhuanli/list-23010-1.html' target='_blank'>滾動(dòng)摩擦，降低變形抗力；同時(shí)彎曲段輔助輥輪組2內(nèi)的各個(gè)輥輪直徑依據(jù)彎曲管件6工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，因此本申請(qǐng)能夠針對(duì)不同口徑、不同材料的厚壁管件6設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)型號(hào)的彎曲段輔助輥輪組2，能夠適應(yīng)不同口徑、不同材料的厚壁管件6彎曲成型；通過設(shè)置多組彎曲段輔助輥輪組2可在減小管件6摩擦阻力的同時(shí)兼具提高管件6加工質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。 [0028] 在一些實(shí)施例中，如圖1至圖4所示，放料槽和彎曲槽的連接位置設(shè)有第二避讓槽，第二避讓槽內(nèi)設(shè)有直壁段輔助輥輪組5，直壁段輔助輥輪組5包括若干導(dǎo)向輥輪，每一個(gè)導(dǎo)向輥輪均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在第二避讓槽內(nèi)；直壁段輔助輥輪組5包括5個(gè)輔助輥輪51，每一個(gè)輔助輥輪51的尺寸均相同，每一個(gè)輔助輥輪51的外周壁均為與管件6外周壁接觸的凹面；每一個(gè)輥輪朝向管件6的位置為內(nèi)側(cè)，背離管件6的位置為外側(cè)；相鄰兩個(gè)輥輪的端部靠近內(nèi)側(cè)的位置相互接觸，以使輥輪的凹面形成完整的圓周面。輔助輥輪51的尺寸與小輥輪2?5的尺寸相同。 [0029] 需要說明的是，由于第二避讓槽位于放料槽和彎曲槽的連接位置，此處管件6還未發(fā)生彎曲形變，因此此處的各個(gè)輔助輥輪51的尺寸相同；通過在該處設(shè)置直壁段輔助輥輪組5，能夠使管件6與彎曲槽的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)換為滾動(dòng)摩擦，改善摩擦狀態(tài)，進(jìn)而減小摩擦、減小變形抗力，解決大口徑厚壁管件6難以成型的問題。 [0030] 基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供一種大口徑厚壁彎管成型設(shè)備，包括機(jī)架以及上述成型模具，下模具4固定在地面上；機(jī)架上具有合模液壓缸，合模液壓缸的活塞桿與上模具1連接；機(jī)架上還設(shè)有頂推液壓缸，頂推液壓缸的活塞桿上連接有沖頭7，沖頭7用于頂推放料槽內(nèi)的管件6；機(jī)架的一側(cè)設(shè)有翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，內(nèi)模芯3的一端連接在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上；需要說明的是，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。 [0031] 基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供一種應(yīng)用上述成型模具的成型方法，包括以下步驟：將管件6放置在下模具4的放料槽內(nèi)，上模具1和下模具4合模，以周向限位管件6； 沖頭7在放料槽內(nèi)滑動(dòng)，以頂推放料槽內(nèi)的管件6；管件6在沖頭7的頂推作用下與內(nèi)模芯3插接配合，管件6的外周壁與彎曲段輔助輥輪組2轉(zhuǎn)動(dòng)配合；在沖頭7頂推到位時(shí)，管件6成型完畢；上模具1向上復(fù)位，內(nèi)模芯3帶動(dòng)管件6翻轉(zhuǎn)出放料槽，彎曲成型后的管件6脫離內(nèi)模芯3。 需要說明的是，管件6脫離內(nèi)模芯3的過程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。 [0032] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 |
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