一、試驗(yàn)資源
(3)設(shè)備：數(shù)控小R頂鐓雙向雙R彎管機(jī)
二、模具簡介
雙R模設(shè)計為上下卡管的哈夫式塔模(組合式彎管模)，主要由頂鐓卡管模、左右滑槽(導(dǎo)向板)、彎管模(塔模)、中心軸、輔助軸組成。
彎管模由上模、中模和下模組成，上模和中模、中模和下模的合模面上設(shè)有對稱的圓弧槽，兩處合模面上的圓弧槽包括彎曲半徑不同的彎曲段和連接在彎曲段兩端的直段，上、中、下模通過中心軸與彎管機(jī)回轉(zhuǎn)體螺栓連結(jié)成一體。
三、試彎情況
1.按原設(shè)計模具試彎情況
圖1 彎管模及滑槽
試彎結(jié)果：彎頭外側(cè)扁平、圓度不合格、彎頭表面劃痕(挫傷)。
原因分析：滑槽之所以設(shè)計成由復(fù)合圓弧組成的一組曲線凹槽，是為了讓滑槽靠緊管子徑向施加壓力后，使管子靠滑槽側(cè)產(chǎn)生近似于反變形曲線的一個預(yù)變形(如圖2)，以抵消管子彎曲時產(chǎn)生的橢圓及斷面畸變，在實(shí)際試彎過程中滑槽徑向壓力施加后由于管子較厚剛性較大未產(chǎn)生預(yù)變形，在彎制過程中管子截面變形方向如圖2所示，因此如果管子在沒有預(yù)變形的情況下會造成彎頭外側(cè)扁平。在模具設(shè)計時彎模外R比彎頭理論中心R小6mm(見圖3)，滑槽曲線槽向外伸出6mm直段(如圖5)，理論上在管子產(chǎn)生理想預(yù)變形的情況下滑槽端面與彎模端面能夠貼合，實(shí)際上由于管子并未產(chǎn)生預(yù)變形，因此滑槽與彎模間存在約5mm的間隙(見圖4)，從圖2中可以看出彎頭上下兩面的變形方向，管子嵌入滑槽伸出直段深度不夠，所以達(dá)不到限制變形的效果，彎頭截面橢圓(近似)長軸Dmax偏大，再由于彎頭外側(cè)扁平，彎頭截面橢圓(近似)短軸Dmin偏小，因此造成彎頭圓度不合格。上、中模抱合管子后，滑槽靠緊管子徑向施加壓力時，中心軸因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生彈性變形，因此彎模會順勢產(chǎn)生少量偏移(中心軸強(qiáng)度與自身直徑尺寸有關(guān)，但因?yàn)槭?D彎頭所以中心軸直徑尺寸設(shè)計受限)，滑槽與彎模間存在中心錯位；因設(shè)計及結(jié)構(gòu)需要中心軸與輔助軸直徑尺寸不一致(輔助軸略小)，因此彎曲過程所產(chǎn)生的扭矩也不一致，所以模具間必然存在少量的錯位；再因滑槽與彎模間存在過大的間隙，彎曲過程中彎頭存在金屬擠出現(xiàn)象(臺階狀)；以上所列三點(diǎn)導(dǎo)致彎頭表面存在挫傷性劃痕(如圖6所示)。
2.*次修改模具試彎情況
試驗(yàn)用管外徑實(shí)測數(shù)據(jù)為Ф50.9mm，本次修改將滑槽曲線凹槽開口改為50.8mm(見圖5)，并由原設(shè)計的自由公差限制為負(fù)公差-0.1～-0.2之間，此調(diào)整方案有利于對彎頭截面橢圓長軸Dmax尺寸的限制，在彎頭截面橢圓短軸Dmin不變的情況下改善彎頭圓度。對試彎彎頭進(jìn)行測量，彎頭外側(cè)扁平(Dmin無改善)，Dmax略有改善，其圓度11.9%十分接近12%的zui低要求；彎頭外側(cè)實(shí)測zui小壁厚為7.1mm
等于zui小壁厚要求值；通球符合要求；彎頭表面挫傷性劃痕略有改善，但仍明顯；考慮到測量誤差、模具持續(xù)彎制的穩(wěn)定性以及彎頭表面質(zhì)量，仍判定為不合格。
3.第二次修改模具試彎情況
此次修改是在*次修改方案的基礎(chǔ)上，滑槽曲線槽向外伸出直段改為11mm，曲線凹槽并做適量修改；此修改方案增大了管子在曲線凹槽內(nèi)的嵌入深度，減少滑槽與彎模間的間隙，彎頭截面橢圓長軸Dmax尺寸以及滑槽與彎模間的中心錯位均得到很大的改善，彎頭實(shí)測及彎頭解剖截面數(shù)據(jù)詳見下表1：
表1
從上表中可以看出，兩試件減薄量相差2.17%，此項(xiàng)是因試驗(yàn)用管壁厚不均勻所致；因管子在滑槽中有足夠的嵌入量，彎頭Dmax尺寸得到有效保證，從彎頭縱向解剖截面來看，管子已略有預(yù)變形，Dmin尺寸相應(yīng)得以改善，因此從數(shù)據(jù)上來看圓度得到明顯改善；因中心軸與輔助軸直徑尺寸不一致，模具間存在少量的錯位導(dǎo)致彎頭一側(cè)表面劃痕仍然存在(見圖7)，此項(xiàng)現(xiàn)有模具已無法得到根本解決，但對模具進(jìn)行適當(dāng)修磨后可以得到改善；為保證管子在滑槽中有足夠的嵌入量，滑槽伸出直段與管子在彎曲過程中產(chǎn)生滑動摩擦，使彎頭兩面高點(diǎn)處形成條狀平面(見圖7)，此項(xiàng)從實(shí)物紋理上可以判斷為摩擦性損傷；對于彎頭表面劃痕及摩擦損傷，進(jìn)行簡單打磨即可消除；綜上所述，對此兩只試樣彎頭判定結(jié)果為合格(彎頭縱向解剖截面見圖8，彎頭橫向解剖截面見圖9，流通面積變化情況見圖10)。
四、結(jié)論及建議
1、經(jīng)兩次模具修改，彎頭各項(xiàng)尺寸公差符合上鍋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求(僅對試件彎頭而言)。
2、為保證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所規(guī)定的彎頭外側(cè)(拉伸側(cè))zui小壁厚要求，產(chǎn)品用管厚度應(yīng)為正公差(建議3%≤△t≤ 5%)。
3、因彎頭表面存在劃痕及摩擦損傷需修磨，批量生產(chǎn)時修磨工作量加大，因此不建議進(jìn)行批量性生產(chǎn)。
4、因滑槽與彎模配合時，彎模會產(chǎn)生一定的偏移量(中心軸與輔助軸的彈性變形所致)，批量生產(chǎn)時彎模頻繁移位產(chǎn)生交變載荷，使材料的使用壽命大幅縮短，所以不建議批量生產(chǎn)。
5、彎頭圓度及減薄量對測量數(shù)據(jù)十分敏感，模具變形及磨損情況是關(guān)鍵因素，因試件數(shù)據(jù)基本靠上限，批量生產(chǎn)時無法保證每只彎頭均合格，所以不建議批量生產(chǎn)。
