利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法
2023-06-15 15:59:06
專利名稱：利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法
技術領域：
本發明涉及一種材料技術領域的塑性加工方法，具體是一種利用數控彎管機 進行加熱恆溫彎管的方法。
背景技術：
金屬管材由於具有重量輕、強度高等優點，廣泛應用於機械、汽車等領域中 結構件的製造，同時也可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，適合於各種管材的精密彎曲成形。目前常見的數控 彎管機是應用旋轉拉伸彎管法在常溫下對金屬管材進行繞彎，由於管材的彎曲加 工是一種材料的塑性變形過程，材料的塑性變形能力決定了管材彎曲變形可進行 的程度。由於一些結構設計的緊湊性要求，管材的彎曲部分要有足夠小的曲率半 徑，這就需要材料具有足夠的塑性變形能力，另外， 一些常溫下塑性變形能力差 的材料如鎂合金也難以進行常規的彎曲成形。 一般隨著溫度的升高，金屬材料的 塑性變形能力顯著增強，因此，如果數控彎管機能在加熱狀態下進行彎管，就能 滿足具有特殊要求的管材彎曲成形，同樣也能使室溫塑性差的材料在加熱狀態下 進行彎曲成形。
經過對現有技術文獻的檢索發現，中國發明專利 一種鎂合金管熱彎方法及
設備，公開號CN 1709607A，該方法是利用管材自身的內阻在通電後加熱待彎 區段，然後在預熱過的手動繞彎機上彎曲成形的工藝方法，此方法彎曲時溫度不 易控制，批量作業時模具需要反覆預熱，依靠管內的填充物保證彎曲截面的形狀 要求，彎後需要進行填充物的清理，彎曲過程手動進行，成形精度不高，生產效 率低，因此該方法不適合管材的大批量自動化精密熱彎成形。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管 的方法，使其在現有數控彎管設備的基礎上，通過對數控彎管機的模具進行改進，
利用發熱介質從內部加熱彎管模具，通過溫度控制系統保持彎管模具處於恆溫狀 態，待彎管材裝卡後，通過與模具的接觸傳導，短時間內就可達到模具的溫度， 在彎管過程中，由於管材彎曲部分始終與模具保持接觸，因此管材的溫度並不降 低，由此實現利用數控彎管機進行管材的熱彎成形。
本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟
第一步，彎管模具的改進對彎管模具中的圓模、導模、防皺模和芯棒進行 改進，在圓模內部的高度方向開孔，在導模、防皺模和芯棒內部沿長度方向開孔， 孔內部布置加熱介質與溫度傳感器。加熱介質均勻充分布置，即加熱介質的布置 應能使模具得到均勻充分的加熱，同時不影響模具的運動及模具材料的使用強 度，溫度傳感器的位置處於模具內部靠近模具工作表面的區域。
第二步，模具與彎管機的隔熱處理為減少工作時模具的熱量損失，降低能 源消耗，需要在加熱的模具與床身之間進行隔熱處理，在圓模的下表面與床身接 觸的區域加裝隔熱介質，在導模的背面與滑塊貼合的區域加裝隔熱介質，在防皺 模與其支架接觸的區域加裝隔熱介質，隔熱介質的布置應不影響工具機對模具的連
接與驅動。
所述隔熱介質為石棉墊片。
第三步，彎管模具的加熱及控溫圓模、防皺模、芯棒及導模內部放置的加 熱介質和溫度傳感器分別連接到控溫系統，控溫系統由數顯控溫儀與固態繼電器 組成，控溫儀通過對溫度傳感器的採集值與自身的設定值進行比較，控制固態繼 電器的打開與閉合，實現對模具溫度的控制。
本發明中，彎管模具的加熱介質採用電阻加熱管，置於模具內部，其外壁與 模具緊密貼合，溫度傳感器使用熱電偶，通過數顯控溫儀及固態繼電器連成閉合 反饋迴路進行控溫，根據需要設定加熱溫度，電阻加熱管通電後開始加熱彎管模 具，模具內部的溫度傳感器對模具的實際溫度進行實時監控，當模具的溫度達到 控溫儀設定的溫度值時，固態繼電器斷開，使電阻加熱管停止發熱，由於模具熱 量的自然散失，當熱電偶檢測到模具的溫度低於控溫儀設定的溫度時，固態繼電器重新閉合，電阻加熱管開始發熱，直到模具的溫度再次達到控溫儀設定的溫度 為止，由此實現彎管模具的加熱及控溫。
第四步，管材的熱彎成形管材的熱彎成形通電加熱模具，待模具溫度達 到設定值時，起動彎管機主電機，裝卡待彎管材，管材的溫度達到模具的溫度時， 按下彎曲啟動開關，模具按照設定的程序進行運動，管材在模具的作用下形成所 需要的形狀。
所述模具，其加熱溫度上限為40(rc，控溫精度為士rc。
根據待彎管材的材料性能特點設定彎曲變形溫度和彎曲速度，根據製品使用
要求設定彎曲角度，本發明中，管材彎曲速度範圍為0r/min 5r/min,彎曲角 度範圍為O。 200° 。管材彎曲後最大壁厚減薄率小於13%，截面最大橢圓度 小於2. 5%。管材最大彎曲半徑小於等於3倍的該管材外徑。
與現有技術相比，本發明通過加熱彎管模具，利用模具與管材的接觸傳導間 接加熱待彎管材，模具的溫度通過控溫系統進行精確控制，管材在裝卡後短時間
內就可達到模具的溫度，並且在彎曲過程中溫度保持不變，實現了難變形管材的 加熱恆溫彎管，本發明成形精度高，可連續批量生產。本發明中模具的加熱溫度
上限為4cxrc，彎曲過程中模具溫度保持不變，控溫精度為土rc，管材裝卡後
在3分鐘之內就可達到模具的溫度，彎曲過程中由於管材與模具保持接觸，因此 溫度並不降低，彎曲速度範圍為0 5r/min，彎曲角度範圍為0 200° ，管材彎 曲成形後表面無滑傷，外側不破裂，內側不起皺，最大壁厚減薄率小於13%, 截面最大橢圓度小於2. 5%，最大彎曲半徑小於等於3倍的該管材外徑。
圖1是彎管模具的加熱控溫俯視圖
其中1.圓模鑲塊，2.圓模，3.防皺模隔熱墊片，4.控溫箱，5.夾緊模，6. 導模隔熱墊片，7.防皺模，8.芯棒，9.導模。
圖2是彎管模具的加熱控溫原理圖
其中IO.數顯控溫儀，11.固態繼電器，12.溫度傳感器，13.電阻加熱管。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案
為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。
如圖l、 2所示，以下實施例所採用的流程
(1) 在圓模2、防皺模7、芯棒8和導模9的內部開孔，用於放置電阻加熱
管和溫度傳感器，孔的位置靠近模具的半圓形凹槽，圓模2的電阻加熱孔與溫度
採集孔位於圓模2的圓周方向，孔的中心軸平行於圓模2的高度方向，防皺模7
和導模9的電阻加熱孔沿模具的縱向分布，溫度採集孔位於模具前端，且垂直於
電阻加熱孔，芯棒8的電阻加熱孔位於芯棒8的中心，其軸線與芯棒8的軸線重 合。
(2) 分別在圓模2、防鈹模7和導模9與工具機接觸的一側加裝隔熱墊片，圓 模2的隔熱墊片位於其底部，防皺模7的隔熱墊片3位於防皺模7的背部與工具機 支架配合的區域，導模9的隔熱墊片6位於導模9背部與工具機滑塊接觸的區域。
(3) 將電阻加熱管13與溫度傳感器12放入相應的模具孔內，其連接線接 入控溫箱4，控溫箱4內部有四組相同的控溫迴路。
如圖2所示，是控溫迴路的電路電器圖，電阻加熱管13—端接電源，另一 端接固態繼電器ll，溫度傳感器12與控溫儀10相接，控溫儀10的另幾個埠 分別與電源和固態繼電器ll相接，通電後迴路電流使電阻加熱管13發熱，模具 溫度升高，通過溫度傳感器12實時檢測模具的瞬時溫度並與控溫儀10設定的溫 度進行對比，當模具溫度高於設定值時，控溫儀10向固態繼電器11發出指令， 斷開迴路，當模具由於自然散熱，溫度低於設定值時，迴路重新閉合，模具溫度 升高，由此實現彎管模具加熱溫度的精確控制，共有四組相同的加熱控溫迴路分 別對彎管模具的四個部分進行獨立加熱獨立控溫。
(4) 通過控溫儀10設定彎曲成形溫度，接通電源加熱模具，待模具溫度達 到設定值時，起動彎管機主電機，安裝待彎管材，管材置於芯棒8的外部， 一側 緊靠於圓模鑲塊l、圓模2和防皺模7上，另一側利用導模9夾緊，當管材溫度 達到模具的溫度時，用夾緊模5夾緊管材前段，設定彎曲角度及速度，按下彎曲 鈕，圓模2、圓模鑲塊1和夾緊模5繞彎管機主軸作圓周運動，同時，導模9沿 管材軸線方向作進給運動，使管材纏繞於圓模2外側的半圓形凹槽內，達到設定
的彎曲角度時，主軸停轉，鬆開夾緊模5與導模9，取下變形後的管材，完成管 材的熱彎加工。 實施例1
本例採用的是可彎曲直徑為①25mm壁厚為1. 9mm管材的模具，彎曲半徑為 75mm，選用的管材為AZ31鎂合金分流擠壓管，設定彎曲溫度為150°C，彎曲角 度為90° ，彎曲速度為3r/mim，待模具溫度達到150'C時，裝卡管材，3分鐘內 管材表面溫度達到15(TC，起動彎管機完成彎曲加工，彎曲變形後的管材表面無 滑傷，外弧面不破裂，內弧面不起皺，最大壁厚減薄率為13%，截面最大橢圓 度為2.5%，釋放時回彈率為3.5%，滿足使用要求。
實施例2
本例採用的是可彎曲直徑為0 42mm壁厚為4mm管材的模具，彎曲半徑為 84mm，選用的管材為AM30鎂合金分流擠壓管，設定彎曲溫度為20(TC，彎曲角 度為180° ，彎曲速度為5r/mim，模具在5分鐘內從室溫加熱到200°C，裝卡管 材後保溫，3分鐘內管材表面溫度達到20(TC，起動彎管機完成彎曲加工，彎曲 變形後的管材內外表面無滑傷，彎曲外側不破裂，內側不起皺，最大壁厚減薄率 為11.6%，截面最大橢圓度為1.6%，釋放時的回彈率為2%，滿足使用要求。
實施例3
本例採用的是可彎曲直徑為①42mm壁厚為2mm管材的模具，彎曲半徑為 84mm，選用的管材為AZ31鎂合金分流擠壓管，設定彎曲溫度為25(TC，彎曲角 度為45° ，彎曲速度為lr/mim，模具在6分鐘內從室溫加熱到了 250°C，裝卡 管材後進行保溫，3分鐘內管材表面溫度達到250°C，起動彎管機完成彎曲加工， 彎曲變形後的管材內外表面無滑傷，彎曲外弧面不破裂，內弧面不起皺，最大壁 厚減薄率為12.8%，截面最大橢圓度為1%,釋放時的回彈率為1.2%，滿足使 用要求。
權利要求
1.一種利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步，彎管模具的改進在圓模內部的高度方向開孔，在導模、防皺模和芯棒內部沿長度方向開孔，在孔內部布置加熱介質與溫度傳感器，加熱介質均勻充分布置，溫度傳感器的位置處於模具內部靠近模具工作表面的區域；第二步，模具與彎管機的隔熱處理在加熱的模具與床身之間進行隔熱處理，在圓模的下表面與床身接觸的區域加裝隔熱介質，在導模的背面與滑塊貼合的區域加裝隔熱介質，在防皺模與其支架接觸的區域加裝隔熱介質；第三步，彎管模具的加熱及控溫圓模、防皺模、芯棒及導模內部放置的加熱介質和溫度傳感器分別連接到控溫系統，控溫系統由數顯控溫儀與固態繼電器組成，控溫儀通過對溫度傳感器的採集值與自身的設定值進行比較，控制固態繼電器的打開與閉合，實現對模具溫度的控制；第四步，管材的熱彎成形通電加熱模具，待模具溫度達到設定值時，起動彎管機主電機，裝卡待彎管材，管材的溫度達到模具的溫度時，按下彎曲啟動開關，模具按照設定的程序進行運動，管材在模具的作用下形成所需要的形狀。
2. 根據權利要求1所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其特徵 是，所述彎管模具的加熱及控溫，具體為彎管模具的加熱介質採用電阻加熱管， 置於模具內部，其外壁與模具緊密貼合，溫度傳感器使用熱電偶，通過數顯控溫 儀及固態繼電器連成閉合反饋迴路進行控溫，設定加熱溫度，電阻加熱管通電後 開始加熱彎管模具，模具內部的溫度傳感器對模具的實際溫度進行實時監控，當 模具的溫度達到控溫儀設定的溫度值時，固態繼電器斷開，使電阻加熱管停止發 熱，當熱電偶檢測到模具的溫度低於控溫儀設定的溫度時，固態繼電器重新閉合， 電阻加熱管開始發熱，直到模具的溫度再次達到控溫儀設定的溫度為止，由此實 現彎管模具的加熱及控溫。
3. 根據權利要求1或2所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其特徵是，所述模具，其加熱溫度上限為40(rc，控溫精度為士rc。
4. 根據權利要求1或2所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其 特徵是，所述管材，其彎曲速度範圍為0 r/min 5r/min。
5. 根據權利要求1或2所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其 特徵是，所述管材，其彎曲角度範圍為0。 200° 。
6. 根據權利要求1或2所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其 特徵是，所述管材彎曲後最大壁厚減薄率小於13%，截面最大橢圓度小於2.5 %。
7. 根據權利要求1或2所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其 特徵是，所述管材最大彎曲半徑小於等於3倍的該管材外徑。
8. 根據權利要求1所述的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，其特徵 是，所述隔熱介質為石棉墊片。
全文摘要
本發明公開了一種材料技術領域的利用數控彎管機進行加熱恆溫彎管的方法，具體為在圓模內部的高度方向開孔，在導模、防皺模和芯棒內部沿長度方向開孔，在孔內部布置加熱介質與溫度傳感器；在圓模的下表面與床身接觸的區域加裝隔熱介質，在導模的背面與滑塊貼合的區域加裝隔熱介質，在防皺模與其支架接觸的區域加裝隔熱介質；加熱介質和溫度傳感器分別連接到控溫系統，控溫系統由數顯控溫儀與固態繼電器組成，控溫儀通過對溫度傳感器的採集值與自身的設定值進行比較，控制固態繼電器的打開與閉合，實現對模具溫度的控制；管材的熱彎成形。本發明實現了難變形管材的加熱恆溫彎管，成形精度高，可連續批量生產。
文檔編號B21D9/00GK101185949SQ20071017258
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月20日 優先權日2007年12月20日
發明者丁文江, 吳文雲, 姚壽山, 平 張, 麗 靳 申請人:上海交通大學