新型空調兩器長U彎管機

梅 武 張家友 蔡為國 何龍林 彭住香 李登倫

（1.中國電器科學研究院股份有限公司 廣州 510300；2.廣州擎天德勝智能裝備有限公司 廣州 510800）

引言

彎管機是我國基礎建設的關鍵設備，除了在電力、石油化工等工業，在家電行業也需要大量的彎管、彎頭，比喻在冰箱和空調的冷卻系統中應用也比較多。所以彎管機也是家電行業的重要生產設備之一，它安全、可靠、高效運行，直接關系到生產線的生產效率和加工質量。

目前，除了中國和發達國家家電行業已經發展到穩定階段外，其他發展中國家在家電產業方面還處于不斷增長階段，例如印度、巴基斯坦、埃及、阿爾及利亞、伊朗、印度尼西亞、馬來西亞等國家，特別是人口大國印度，對空調冰箱等家電產品需求量日益增長，家電行業發展迅速；所以在冰箱和空調兩器冷卻系統方面，銅管折彎機需求量也隨之增加，對銅管折彎設備要求也越來越高。目前除了進口的空調兩器U型折彎機效率高，穩定性好外，國內的U型折彎機仍然存在一些缺點；例如送料夾具夾緊銅管不夠穩定，折彎長度精度不夠高，折彎出現斷管、皺管的問題，所以針對國內長U折彎機的某些問題，自主研發新型彎管機，解決相關問題，提高生產效率，減少生產成本，是今后國內外彎管機的發展趨勢。

1 國內外長U彎管機狀況

從國際情況看，全自動彎管機的發展已有一段歷史，達到一定高度，在工業高速發展的今天，世界各國開發全自動彎管機已經有多年的歷史，特別是歐美發達國家如美國、德國和意大利等在這方面已經有相當成熟的經驗和頂尖技術水平。在空調兩器長U折彎機方面，發達國家已經在生產效率上、生產穩定性上、生產精度上、使用壽命上都達到了領先水平，高品質的設備，當然也是高價值，其技術水平是值得我們學習，但其制造成也需要我們控制。

從國內情況看，全自動彎管機產品處于發展期，產品技術仍需發展完善；市場經濟環境下的產業自然調整仍處于初級階段。然而，也有很多企業和公司在自主創業的基礎上加強與國際先進技術的公司合作，不斷接近世界水平。但是，國內的長U機技術水平還是存在一定的問題，比如說傳統的送料方式，采用的是皮帶傳動、上下夾具夾緊銅管、鏈條式托料，無法保證送料的平穩以及精度；另外折彎驅動采用的是單軸輸出電機，導致折彎主軸扭力不平衡，容易造成主軸損壞。在生產過程中，也容易產生彎皺、彎癟、彎裂等各種缺陷。所以，針對這些問題，我們做了相應的研究并提出了解決措施。

2 新型長U彎管機技術特點

針對空調兩器長U彎管機，我們對設備進行升級優化，研究了長U彎管機送料方式、夾緊機構、折彎動力傳動形式。解決送料不夠平穩，送料精度低以及設備占地面積大的問題，并且延長折彎機構的使用壽命。通過研究，可以獲得高水平的長U彎管機，提高產品的品質，增加生產的效率。另外最大的特色是設備總體占地面積比傳統的小了三分之一。在行業內，設備的機構設計提升了一個等級，能達到了國內先進水平。

為了實現銅管送料過程中更加平穩，送料精度更高的目的。我們從三個方面進行了研究，首先是銅管校直機構采用了整體式輥輪；第二送料夾緊夾具采用了水平方向夾緊；第三是托料方式采用了叉架式托料滑塊。從三個方面的升級，使得送料更加精準，達到了送料要求目的。

送料夾具采用是水平夾緊，如圖1所示，本項目同時可送8根銅管，在夾緊夾具里有9套分夾具，夾具上下有夾板，前后有導向板，左右是夾緊氣缸。這種結構與同等設備比，具有同等氣缸夾緊，銅管受力更大的優點。以前采用的是上下夾緊，如圖2所示，氣缸壓力會均分給每根銅管，使得每根銅管分配的力是總共的八分之一；另外，由于銅管直徑有誤差，假設有φ7+0.1 mm和φ7-0.1 mm的銅管同時進入夾緊夾緊，則φ7+0.1mm將會夾的很緊，而φ7-0.1 mm會比較松，所以會出現送料不穩定的現象。

圖1 左右夾緊方式

圖2 上下夾緊方式

送料托料機構是采用滑塊托料，叉架式結構聯動，在送料過程中，由于采用聯動叉架結構，如圖3所示，滑塊的間距保持均勻，能夠保證銅管剛度。國外也有采用叉架式聯動結構，但是叉架采用的是落地式撐起，我們采用的是懸空結構，上面滑軌吊住，在使用方面不用擔心落地導軌出現障礙物阻止叉架滑動的風險。而國內基本都是采用鏈條式托管，如圖4所示，在鏈條帶動滑塊移動時，會出現滑塊間距不等，間距大的就會出現銅管剛度變弱，在快速托料過程中，可能造成銅管彎曲現象。且鏈條拖動的噪音大，對操作者也有一定傷害。另外，鏈條式托料方式，由于滑塊間距不均等情況，可能出現靠近離折彎模具的滑塊離折彎模具遠，如果模具或者銅管上有粘性雜質，在銅管插入折彎模具孔時，有可能造成突發性被堵住而出現銅管折彎問題。

圖3 叉架式拖料結構

圖4 鏈條式拖料結構

校直輥輪，采用的是整體多槽式結構，如圖5所示，這種結構使得輥輪設計更緊湊，每個輥輪槽之間的間距可以設計在20 mm，大大縮小了整個校直輥輪模塊的寬度。以前是分體單槽式結構，如圖6所示，即一根管采用一組校直滾輪，每根銅管校直槽間距大約在90～120 mm，整個校直模塊寬度相對來說非常寬。所以，新的整體多槽式結構使設備的寬度縮小很多。

圖5 整體多槽式結構

圖6 分體單槽式結構

為了實現銅管在折彎成U型時，使得主軸的扭力均勻，增加折彎主軸的使用壽命的目標。我們通過改變動力傳動的方式，解決了折彎主軸受力不均勻的技術難題。由以前單側輸出動力的電機升級成貫穿式電機，兩端輸出動力的形式，使得折彎主軸兩端同時獲得動力，主軸所受的扭力均衡，減輕了主軸的損傷。通過此項研究，達到了主軸受力均衡，避免了單側受力產生扭矩損壞主軸的危險，從而延長了折彎主軸的壽命。

在調試過程中，也會碰到折彎的銅管出現起皺，甚至斷管，導致產品報廢。出現此問題，需要綜合考慮其中的因素，對彎管的材質、精度都有要求，對芯棒的大小精度、噴油量多少也有要求，比如說對于外徑及壁厚大的管件在彎制時為保證管件彎曲處不過渡變形，需要試用芯棒來保證[2]，確保芯棒深入銅管的深度合適。

在新型空調兩器長U彎管機的設計上，我們采用了以前沒有在長U彎管機上應用的新技術，這也是我們在此設備上的創新點。第一，在送料夾緊方式上，我們通過水平方向的夾具對銅管進行夾緊，選擇絲杠傳動方式對銅管進行送料，送料的精度更高，且生產速度更快。第二，銅管折彎模具動力采用雙臂輸入，即折彎電機采用貫穿式，兩側輸出動力，在折彎時，折彎模具主軸扭力平衡，提高了產品品質，提高了產品合格率。

3 總結

通過本項目研究，新型長U彎管機不僅解決了國內現有長U彎管機存在的一些問題，也提高了生產相關的技術參數，在生產效率上、生產精度上、生產穩定上、使用壽命上都有一定的提升，達到了一定的先進水平。

目前，國外發展中國家的家電行業不斷興起，對空調生產設備需求越來越多，當然在空調兩器設備上的需求也在增長。空調兩器長U彎管機的技術需要不斷的推新，提高生產效率，提高產品品質都很有必要；所以我們在空調兩器長U彎管機上，要不斷進行研究，開發出新型的長U彎管機，相信這必定是以后發展的趨勢。