彎管工藝中回彈、伸長和成形半徑的確定方法_天陽鋼管_精軋/精拔_無縫鋼管_不銹鋼管_ep管_不銹鋼復(fù)合換熱管_復(fù)合管_液壓鋼管廠

摘要　根據(jù)彎管加工理論、實(shí)驗(yàn)研究和大量實(shí)踐,總結(jié)出了對(duì)管材彎曲加工成形精度有重要影響的回彈、伸長和成形半徑等參數(shù)的確定方法,并可用智能彎管測量儀測取上述數(shù)據(jù),以用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

To deter m i ne spr i ngback ,elonga tion and bend i ng rad ius i n tube bend i ng process

B y the bending theo ry ,exp eri m en tal research and lo ts of exam p les ,determ ine the m ethod to choo se sp ringback ,elongati on and shap e radiu s w h ich are effective to the bending accu racy ,and u se in telluctu ral tester of ben t tube to get the above data to in struct the real p roducti on .

敘詞　鋼管　彎曲　研究

　　眾所周知,管子彎曲加工是彈塑性彎曲,彎曲回

彈后必然會(huì)產(chǎn)生彎曲角變小、管件軸線變長和彎曲半徑變大的現(xiàn)象。現(xiàn)代船舶管系零件加工正日益朝著生產(chǎn)流水線發(fā)展,而流水線生產(chǎn)必須采用無余量彎管和先焊法蘭后彎曲加工的生產(chǎn)工藝。在采用上述工藝技術(shù)時(shí),特別是使用數(shù)控彎管機(jī)后,如何處理好回彈、伸長和成形半徑的問題顯得更為重要和突出。但長期以來這個(gè)難題一直沒有解決好,為此,我們通過大量的工作,總結(jié)出了對(duì)管材彎曲加工成形精度有重要影響的回彈、伸長和成形半徑的確定方法。

1　管材彎曲回彈問題的處理方法

在此之前,解決回彈的方法有:

①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)列出回彈數(shù)據(jù)表。如最近國內(nèi)幾家船廠從美國W ALLA CE COA ST 公司購進(jìn)的數(shù)控彎管機(jī)即是在控制系統(tǒng)中設(shè)置經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)供回彈補(bǔ)償使用。但因該方法誤差較大,故數(shù)控彎管機(jī)的彎管成形精度并不理想。

②用理論計(jì)算方法。由于彎管時(shí)受力情況非常復(fù)雜,計(jì)算時(shí)需作假設(shè)和簡化,且材料性質(zhì)和實(shí)際工況難以預(yù)計(jì),所以,目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)回彈理論計(jì)算公式在實(shí)際使用中成功的先例,尚有待進(jìn)一步探討。

③在飛機(jī)、汽車制造業(yè)中,多年來一直采用以美國EA TON L EONA RD 公司為代表使用的方法〔1〕。該方法認(rèn)為,雖然影響彎管回彈的因素很多,但是機(jī)床調(diào)整好后工藝參數(shù)(彎曲半徑、彎曲速度、夾緊力等)已經(jīng)確定,而且此時(shí)又是在彎制某批材料管子的

情況下測定彎曲角度與回彈后的成形角關(guān)系,因而可以把彎管機(jī)臂的轉(zhuǎn)角和管子的成形角看成線性關(guān)系。其辦法是在彎管機(jī)上按125°、22°彎曲管子,管子彎好后放在數(shù)控管形測量機(jī)上測出其實(shí)際成形角為120°、20°,建立過兩點(diǎn)的直線方程便可獲得彎管機(jī)臂的轉(zhuǎn)角與管子所需成形角之間的關(guān)系。該方法使用效果較好。

為解決好管材彎曲的回彈問題,我們做了以下工作〔2〕:

111　進(jìn)行了大量回彈實(shí)驗(yàn)。為了提高管子角度測量的準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)中使用了“彎管測量儀”。通過在五個(gè)船廠的多臺(tái)彎管機(jī)上進(jìn)行多種規(guī)格的無芯和有芯彎管實(shí)驗(yàn),并對(duì)測取的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計(jì)算可知,其彎曲角Η與成形角Η′之間呈不過原點(diǎn)的直線關(guān)系。即:

　Η=K 1Η′+C 1(1)式中　K 1——直線斜率

　C 1——直線截距

經(jīng)對(duì)測取的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計(jì)算其相關(guān)系數(shù)Χ均在019999以上,可見其直線性很高。故可得出以下結(jié)論:同批材料彎出的管子,在工程彎曲角度范圍內(nèi),其彎曲角Η與成形角Η′之間均呈不過原點(diǎn)的直線關(guān)系。

112　對(duì)有關(guān)船廠的經(jīng)驗(yàn)回彈數(shù)據(jù)表進(jìn)行了數(shù)據(jù)回歸驗(yàn)算。例如對(duì)大連造船廠等的“管子彎曲回彈角表”的經(jīng)驗(yàn)回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸驗(yàn)算表明,其彎曲角Η與成形角Η′之間也是呈不過原點(diǎn)的直線關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)

Χ均在01999以上,可見其直線性也很高,這也再一次證明了回彈實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。113　彎管回彈實(shí)驗(yàn)的理論分析。為了分析回彈實(shí)驗(yàn)

結(jié)論的正確性,我們針對(duì)彎管機(jī)的工況進(jìn)行了受力

分析,在作了一些假設(shè)與簡化后進(jìn)行了大量計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,在較小的彎曲角范圍內(nèi),彎曲角Η與成形角Η′之間呈曲線關(guān)系;在彎曲角度大于1°以后,彎曲角Η與成形角Η′之間均呈線性關(guān)系,并與實(shí)驗(yàn)時(shí)的直線關(guān)系規(guī)律趨勢相同,由此說明了回彈實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。應(yīng)當(dāng)指出的是,兩者之間的數(shù)值相差較大,這是由于理論計(jì)算的假設(shè)與簡化以及實(shí)際彎管工況比計(jì)算情況復(fù)雜得多等原因造成的。

由此可見,上述工作比以EA TON L EONA RD 公司為代表使用的“把彎管機(jī)臂的轉(zhuǎn)角和管子的彎曲角度看成線性關(guān)系”的研究成果更加深入。

綜上所述可知,目前處理管材彎曲回彈問題的最好方法是:彎曲加工某批管材時(shí),可在給定的彎管

機(jī)上做兩個(gè)不同彎頭(例如30°和90°)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄彎管機(jī)臂的兩個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)角Η1、Η2,并測量管子

的兩個(gè)成形角Η′1、Η′2。然后按下述公式求取方程式(1)的系數(shù):

　K 1=(Η2-Η1) (Η′2-Η′1)

(2)　C 1=Η1-Η′1(Η2-Η1) (Η′2-Η′1)

(3)將式(2)、(3)代入式(1)得到的直線方程式即是該批管材的回彈規(guī)律。使用智能彎管測量儀能方便

地得到回彈規(guī)律。

2　管材彎曲軸線伸長問題的處理方法

一定長度的管子在彎管機(jī)上彎曲后,管子的軸線長度會(huì)增大,其增大量稱為管子的伸長量。對(duì)于這

個(gè)問題,過去解決的方法有:

①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)列出了伸長數(shù)據(jù)表供生產(chǎn)使用,但使用該方法時(shí)誤差較大。

②有關(guān)彎管伸長理論的計(jì)算方法。與回彈一樣,目前尚未發(fā)現(xiàn)有理論計(jì)算公式在實(shí)際中使用成功的先例,尚有待進(jìn)一步探討。

③在飛機(jī)、汽車制造業(yè)中,多年來一直使用一種以EA TON L EONA RD 公司為代表采用的方法,即在用數(shù)控管形測量機(jī)測量回彈的同時(shí),用計(jì)算公式計(jì)算出所謂的圓弧常數(shù)A R C ,也就是彎曲角度為100°時(shí)所用的材料長度,其結(jié)果也是認(rèn)為管子伸長量與成形角度成正比關(guān)系。

為解決好管材彎曲的伸長問題,我們做了以下工作〔2〕:211　進(jìn)行了大量伸長實(shí)驗(yàn)。通過在五個(gè)船廠的多臺(tái)

彎管機(jī)上進(jìn)行多種規(guī)格的無芯和有芯彎管實(shí)驗(yàn),并對(duì)每一批材料取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計(jì)算可知,其伸長量?L 與成形角Η′之間均呈不過原點(diǎn)的直線

關(guān)系。即:

　?L =K 2Η′+C 2

(4)式中　K 2——直線斜率

　C 2——直線截距

經(jīng)對(duì)測取的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計(jì)算其相關(guān)系數(shù)Χ均在0197

~0199之間,可見其直線關(guān)系明顯。因此可獲得以下結(jié)論:同批材料的管子,在工程彎曲角度范圍內(nèi),其伸長量?L 與成形角Η′之間均呈不過原點(diǎn)的直線關(guān)系。

212　對(duì)有關(guān)船廠的經(jīng)驗(yàn)回彈數(shù)據(jù)表也進(jìn)行了數(shù)據(jù)回歸驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算可知,其伸長量?L 與成形角Η′之間也呈直線關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)Χ均在0199以上,可見其直線性也很高,但是截距一般較小。213　彎管伸長實(shí)驗(yàn)的理論分析。為了分析伸長實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性,我們針對(duì)彎管機(jī)的彎管工況進(jìn)行了受力分析,在作了一些假設(shè)與簡化后進(jìn)行了大量計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明在小彎曲角度范圍內(nèi),其伸長量

?L 與成形角Η

′之間呈曲線關(guān)系;在彎曲角度大于3°以后,其伸長量?L 與成形角Η′之間均呈線性關(guān)系。理論分析的線性關(guān)系部分與實(shí)驗(yàn)時(shí)的直線關(guān)系規(guī)律趨勢相同,說明了彎管伸長實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。應(yīng)當(dāng)指出的是,兩者之間的數(shù)值相差較大,這是由于理論計(jì)算的假設(shè)與簡化以及實(shí)際彎管工況比計(jì)算情況復(fù)雜得多等原因造成的。

以上研究的同批材料的管子在工程彎曲角度范圍內(nèi),其伸長量?L 與成形角Η′之間均呈不過原點(diǎn)的直線關(guān)系的結(jié)論與歷來認(rèn)為的伸長量與成形角成正比的觀點(diǎn)不同,前者更加符合彎管機(jī)彎管的實(shí)際情況。

綜上所述可知,目前管材彎曲伸長問題的最好處理方法應(yīng)是:彎曲加工某批管材時(shí),可在給定的彎管機(jī)上作兩個(gè)試件長度L 相同、彎頭不同(例如30°

和90°

)的彎曲實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)后取下管子并測量好管子的兩個(gè)實(shí)際成形角Η′1、Η′2和兩個(gè)實(shí)際管子軸線增加后的長度L ′1、L ′2,則其伸長量為?L 1=(L ′1-L )、?L 2=(L ′2-L )。由此即可用下式求出直線方程式(4)的系數(shù):

　K 2=(?L 2-?L 1) (Η′2-Η′1)

(5)　C 2=?L 1-Η′1(?L 2-?L 1) (Η′2-Η′1)

(6)將式(5)、(6)代入直線方程式(4)即得該批管材的伸長規(guī)律。使用智能彎管測量儀能方便地獲得該伸長規(guī)律。

3　管子彎曲回彈后成形半徑問題的處理方法

管材彎曲回彈后,其成形半徑R ′較模具半徑R

63鍛壓機(jī)械　1 1997

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