探究數(shù)控?zé)o芯彎管的成形技術(shù)

劉亞鹍

摘 要：管材塑性成形加工是先進(jìn)塑性加工技術(shù)中的一個(gè)重要研究方向。在研究過程中，管材的彎曲成形是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，也是人們研究的重要課題之一。詳細(xì)分析和探討了小直徑管在數(shù)控?zé)o芯彎曲工藝中的彎曲成形技術(shù)，旨在為數(shù)控?zé)o芯彎管成形技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；無芯彎管；成形技術(shù)；彎曲工藝

中圖分類號：TG386.3+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.151

受各方面技術(shù)的限制，傳統(tǒng)的彎管機(jī)在彎管過程中出現(xiàn)了很多問題，例如彎管之后圓弧位置變扁，彎管之后外側(cè)出現(xiàn)彎裂的情況，只能單行彎曲，等等。這些缺陷嚴(yán)重影響了彎管的使用，并且使用這種方式彎管對手工技術(shù)有較高的要求，需要工作人員付出大量勞動(dòng)，生產(chǎn)速度比較慢，很難滿足市場對彎管質(zhì)量和數(shù)量的要求。目前，我國的彎管機(jī)在同類彎管機(jī)中質(zhì)量比較好，雖然能夠達(dá)到彎管技術(shù)的一般要求，但是，隨著信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，各領(lǐng)域的建設(shè)要求不斷提高，對彎管技術(shù)的質(zhì)量也提出了更高的要求。我國當(dāng)前大部分企業(yè)生產(chǎn)的無芯彎管能夠滿足大多數(shù)領(lǐng)域的建設(shè)需求，但距離最理想的狀態(tài)還有很大的距離。在一些要求較高的工程中，無芯彎管技術(shù)還無法滿足使用要求。

1 數(shù)控?zé)o芯彎管工藝的基本情況

無芯彎管技術(shù)的缺陷是各領(lǐng)域使用無芯彎管材料時(shí)的技術(shù)難題，一直困擾著很多工程的工作者，嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量，同時(shí)，也是金屬塑性無芯彎管方面急需要解決的重要課題。當(dāng)前，我國已經(jīng)成為了世界上最大的機(jī)床消費(fèi)國、機(jī)床進(jìn)口國和機(jī)床成產(chǎn)國。我國建國比較晚，國家在發(fā)展過程中受到了很多阻擾，導(dǎo)致我國在機(jī)床領(lǐng)域的生產(chǎn)和研發(fā)長期處于落后狀態(tài)。改革開放之后，我國在此領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)步和眾多成果，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國數(shù)控?zé)o芯彎管技術(shù)還十分落后，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)效率低下、設(shè)備自動(dòng)化水平不高等方面。即使我國在此方面投入的資金、人力和物力比較多，但是，在生產(chǎn)過程中，在科技研發(fā)、服務(wù)能力和研發(fā)機(jī)構(gòu)組建等方面的投入?yún)s很少，重生產(chǎn)，輕研發(fā)，呈現(xiàn)一種畸形的發(fā)展態(tài)勢。隨著國際貿(mào)易往來的逐漸頻繁，一些無芯彎管機(jī)、加工機(jī)床等技術(shù)也呈現(xiàn)出國際化趨勢，這給我國彎管技術(shù)的發(fā)展提供了很好的發(fā)展。當(dāng)前，無芯彎管機(jī)分為無芯彎管機(jī)和有芯彎管機(jī)兩大類。本文主要介紹了無芯彎管的成形技術(shù)。無芯彎管技術(shù)相對有芯彎管技術(shù)有以下優(yōu)勢：①省略了準(zhǔn)備芯的預(yù)備工作，節(jié)約了工作時(shí)間；②減少了芯軸的使用，節(jié)約了生產(chǎn)成本；③管壁內(nèi)部不使用噴油和潤滑液；④提高了無芯彎管的質(zhì)量；⑤沒有芯軸與管壁的摩擦，減小了彎管時(shí)的力矩，延長了彎管機(jī)的使用壽命。

2 數(shù)控?zé)o芯彎管的成形工藝

因?yàn)閿?shù)控?zé)o芯彎管具有強(qiáng)韌性、輕量化、高效和精準(zhǔn)等特征，所以，被廣泛應(yīng)用于汽車制造和航天等領(lǐng)域。無芯彎管技術(shù)并不單一，按照標(biāo)準(zhǔn)的不同，可以分為以下幾個(gè)方面：①推彎。這種無芯彎管方式是利用推制機(jī)、液壓機(jī)和壓力機(jī)等設(shè)備加工管材，在制作管材彎頭時(shí)經(jīng)常使用。②壓彎。這種無芯彎管是由液壓機(jī)、沖床等設(shè)備為彎曲模具提供大量壓力，使管材彎曲成形的方式。這種方式十分簡單，一般加工形成相對簡單、管材擁有較大壁厚的材料時(shí)使用。采用這種方式需要注意的是，在加工過程中，彎曲角度不能超過120°，否則容易折斷管材。③繞彎。這種無芯彎管方式是在彎曲力矩的作用下，彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)而彎曲成形的。因?yàn)槔@彎工藝具有質(zhì)量好、自動(dòng)化、效率高等特點(diǎn)，在汽車、航天等眾多領(lǐng)域中使用得最多。常見的有數(shù)控機(jī)床繞彎、無芯彎管機(jī)繞彎和手工繞彎3種方式。④滾彎。滾彎可視為管材坯料在3個(gè)驅(qū)動(dòng)輥輪的作用線上連續(xù)不斷地進(jìn)行三點(diǎn)彎曲。其工作原理與板材滾彎基本相同。這種方式比較適合彎曲角度較大的厚壁管材加工。⑤拉彎。這種工藝指的是，管材在預(yù)拉伸機(jī)關(guān)將管材拉伸至極致后，施加彎矩時(shí)，仍然保持一定的切向拉力，進(jìn)而在管材彎曲度與貼膜一致的過程中，管材受到切向拉力和彎矩的作用時(shí)，改善截面應(yīng)力的分布。這種方式能夠減少管材成形后起皺的情況。

3 數(shù)控?zé)o芯彎管中常見的問題

相對于其他無芯彎管技術(shù)，數(shù)控?zé)o芯彎管具有精度高、效率高等特點(diǎn)，但是，在生產(chǎn)加工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到很多問題。這些問題的存在使無芯彎管產(chǎn)品存在很多缺陷，嚴(yán)重影響了其質(zhì)量。為了保證管件成形質(zhì)量，必須在許可范圍內(nèi)控制變形程度。管材彎曲成形極限不僅取決于材料的力學(xué)性能和彎曲方法，還要考慮管件的使用要求。管件的成形極限包括以下內(nèi)容：①中性層外側(cè)拉伸變形區(qū)內(nèi)最大的伸長變形不超過材料允許值而破裂。②中性層內(nèi)側(cè)壓縮變形區(qū)內(nèi)，受切向壓應(yīng)力作用的薄壁結(jié)構(gòu)不一致，導(dǎo)致其因失穩(wěn)而起皺。③當(dāng)管件有橢圓度的要求時(shí)，要防止其斷面發(fā)生畸變。④當(dāng)管件有承受內(nèi)壓力的強(qiáng)度要求時(shí)，要控制其壁厚減薄的成形極限，同時(shí)，還要注意無芯彎管在不同材料、不同模具彎曲半徑和壁厚、彎曲速度下，對回彈、減薄、褶皺和橫截面畸變造成的不同程度的影響。在生產(chǎn)加工過程中，要了解彎管的材料、模具彎曲半徑和壁厚、彎曲速度，采用正確的彎管工藝開展工作，確保彎管質(zhì)量。

4 結(jié)束語

目前，用管材制造的零件已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、石油化工、輕工和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。管材塑性加工已成為先進(jìn)塑性加工技術(shù)面向21世紀(jì)研究和發(fā)展的重要方向之一。在其發(fā)展過程中，這項(xiàng)技術(shù)必將會(huì)被人們所關(guān)注，而這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)帶動(dòng)多個(gè)領(lǐng)域的工程建設(shè)。管材彎曲成形已經(jīng)成為管材塑性加工的重要組成部分。無芯彎管缺陷在航空航天、汽車行業(yè)、造船和石油設(shè)備等行業(yè)一直是工程難題，也是研究金屬塑性彎曲理論方面的工作者亟待解決的重要問題之一。

現(xiàn)階段，雖然我國在研發(fā)、生產(chǎn)等階段的水平不高，但是，我國科技的發(fā)展速度驚人，且在發(fā)展過程中還可以借鑒國外的成功經(jīng)驗(yàn)和大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)等。只有研發(fā)出高新科技，才能夠更好地為我國社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]官英平.板料塑性彎曲回彈計(jì)算方法[J].模具工業(yè)，2014（5）：11-13.

〔編輯：白潔〕