一、试验资源
 

　　(3)设备：数控小R顶镦双向双R弯管机
 

　　二、模具简介
 

　　双R模设计为上下卡管的哈夫式塔模(组合式弯管模)，主要由顶镦卡管模、左右滑槽(导向板)、弯管模(塔模)、中心轴、辅助轴组成。
 

　　弯管模由上模、中模和下模组成，上模和中模、中模和下模的合模面上设有对称的圆弧槽，两处合模面上的圆弧槽包括弯曲半径不同的弯曲段和连接在弯曲段两端的直段，上、中、下模通过中心轴与弯管机回转体螺栓连结成一体。
 

　　三、试弯情况
 

　　1.按原设计模具试弯情况
 

　　图1 弯管模及滑槽
 

　　试弯结果：弯头外侧扁平、圆度不合格、弯头表面划痕(挫伤)。
 

　　原因分析：滑槽之所以设计成由复合圆弧组成的一组曲线凹槽，是为了让滑槽靠紧管子径向施加压力后，使管子靠滑槽侧产生近似于反变形曲线的一个预变形(如图2)，以抵消管子弯曲时产生的椭圆及断面畸变，在实际试弯过程中滑槽径向压力施加后由于管子较厚刚性较大未产生预变形，在弯制过程中管子截面变形方向如图2所示，因此如果管子在没有预变形的情况下会造成弯头外侧扁平。在模具设计时弯模外R比弯头理论中心R小6mm(见图3)，滑槽曲线槽向外伸出6mm直段(如图5)，理论上在管子产生理想预变形的情况下滑槽端面与弯模端面能够贴合，实际上由于管子并未产生预变形，因此滑槽与弯模间存在约5mm的间隙(见图4)，从图2中可以看出弯头上下两面的变形方向，管子嵌入滑槽伸出直段深度不够，所以达不到限制变形的效果，弯头截面椭圆(近似)长轴Dmax偏大，再由于弯头外侧扁平，弯头截面椭圆(近似)短轴Dmin偏小，因此造成弯头圆度不合格。上、中模抱合管子后，滑槽靠紧管子径向施加压力时，中心轴因强度不够而产生弹性变形，因此弯模会顺势产生少量偏移(中心轴强度与自身直径尺寸有关，但因为是1D弯头所以中心轴直径尺寸设计受限)，滑槽与弯模间存在中心错位；因设计及结构需要中心轴与辅助轴直径尺寸不一致(辅助轴略小)，因此弯曲过程所产生的扭矩也不一致，所以模具间必然存在少量的错位；再因滑槽与弯模间存在过大的间隙，弯曲过程中弯头存在金属挤出现象(台阶状)；以上所列三点导致弯头表面存在挫伤性划痕(如图6所示)。
 

　　2.*次修改模具试弯情况
 

　　试验用管外径实测数据为Ф50.9mm，本次修改将滑槽曲线凹槽开口改为50.8mm(见图5)，并由原设计的自由公差限制为负公差-0.1～-0.2之间，此调整方案有利于对弯头截面椭圆长轴Dmax尺寸的限制，在弯头截面椭圆短轴Dmin不变的情况下改善弯头圆度。对试弯弯头进行测量，弯头外侧扁平(Dmin无改善)，Dmax略有改善，其圆度11.9%十分接近12%的zui低要求；弯头外侧实测zui小壁厚为7.1mm
 

　　等于zui小壁厚要求值；通球符合要求；弯头表面挫伤性划痕略有改善，但仍明显；考虑到测量误差、模具持续弯制的稳定性以及弯头表面质量，仍判定为不合格。
 

　　3.第二次修改模具试弯情况
 

　　此次修改是在*次修改方案的基础上，滑槽曲线槽向外伸出直段改为11mm，曲线凹槽并做适量修改；此修改方案增大了管子在曲线凹槽内的嵌入深度，减少滑槽与弯模间的间隙，弯头截面椭圆长轴Dmax尺寸以及滑槽与弯模间的中心错位均得到很大的改善，弯头实测及弯头解剖截面数据详见下表1：
 

　　表1
 

　　从上表中可以看出，两试件减薄量相差2.17%，此项是因试验用管壁厚不均匀所致；因管子在滑槽中有足够的嵌入量，弯头Dmax尺寸得到有效保证，从弯头纵向解剖截面来看，管子已略有预变形，Dmin尺寸相应得以改善，因此从数据上来看圆度得到明显改善；因中心轴与辅助轴直径尺寸不一致，模具间存在少量的错位导致弯头一侧表面划痕仍然存在(见图7)，此项现有模具已无法得到根本解决，但对模具进行适当修磨后可以得到改善；为保证管子在滑槽中有足够的嵌入量，滑槽伸出直段与管子在弯曲过程中产生滑动摩擦，使弯头两面高点处形成条状平面(见图7)，此项从实物纹理上可以判断为摩擦性损伤；对于弯头表面划痕及摩擦损伤，进行简单打磨即可消除；综上所述，对此两只试样弯头判定结果为合格(弯头纵向解剖截面见图8，弯头横向解剖截面见图9，流通面积变化情况见图10)。
 

　　四、结论及建议
 

　　1、经两次模具修改，弯头各项尺寸公差符合上锅标准规范要求(仅对试件弯头而言)。
 

　　2、为保证标准规范所规定的弯头外侧(拉伸侧)zui小壁厚要求，产品用管厚度应为正公差(建议3%≤△t≤ 5%)。
 

　　3、因弯头表面存在划痕及摩擦损伤需修磨，批量生产时修磨工作量加大，因此不建议进行批量性生产。
 

　　4、因滑槽与弯模配合时，弯模会产生一定的偏移量(中心轴与辅助轴的弹性变形所致)，批量生产时弯模频繁移位产生交变载荷，使材料的使用寿命大幅缩短，所以不建议批量生产。
 

　　5、弯头圆度及减薄量对测量数据十分敏感，模具变形及磨损情况是关键因素，因试件数据基本靠上限，批量生产时无法保证每只弯头均合格，所以不建议批量生产。