本發(fā)明涉及管件成形，尤其涉及一種薄壁管件彎曲成形裝置及成形方法。

背景技術(shù)：

1、薄壁彎管因具有重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在航空航天設(shè)備中應(yīng)用廣泛。薄壁彎管在一體成形過程中，彎管的外側(cè)主要受到拉應(yīng)力，外側(cè)受拉變形而減薄后形成彎管的外側(cè)，管件彎曲成形過程極易發(fā)生彎曲外側(cè)減薄拉裂。彎管在成形過程中，彎管內(nèi)側(cè)材料受到切向壓應(yīng)力作用，管件在壁厚方向上的穩(wěn)定性比較差，當(dāng)管壁受到的切向壓應(yīng)力超過管件的承受極限時，就會在彎曲內(nèi)側(cè)產(chǎn)生起皺及橫截面畸變等缺陷。拉裂、起皺和橫截面畸變這些缺陷都會影響彎管的質(zhì)量，影響彎管的正常使用。

2、為了減輕薄壁管件在成形過程中的拉裂和起皺缺陷，常在管件的內(nèi)部設(shè)置彈性塊，通過彈性塊對管材的側(cè)壁進(jìn)行支撐，以提高管件側(cè)壁的成形質(zhì)量。管件在彎曲過程中需要對管件進(jìn)行加熱，以提高管件的變形性能，但是加熱會影響彈性塊的支撐強(qiáng)度，減弱彈性塊對管件的支撐效果。

3、現(xiàn)有專利cn202410202553.9公開了一種推彎成形裝置及其成形方法，隔熱介質(zhì)設(shè)置于管坯內(nèi)，填充橡膠設(shè)置于隔熱介質(zhì)內(nèi)，加熱組件設(shè)置于彎曲段的外側(cè)。上述專利能夠減少熱量從管坯向填充橡膠的傳遞，使得填充橡膠在差溫推彎過程中仍能保持較好的硬度，為彎管的成形提供良好的支撐，提高彎管的成形質(zhì)量。但是上述專利需要在填充橡膠與鋼管之間設(shè)置隔熱介質(zhì)，當(dāng)填充橡膠與管壁緊密接觸時，填充橡膠依然會受到管壁溫度的影響變軟，影響對管壁的支撐效果。

4、現(xiàn)有專利cn202410110092.2公開了一種鈦合金管推彎成形裝置及其成形方法，多個填充球體設(shè)置于管坯內(nèi)，填充球體的材質(zhì)為金屬材質(zhì)，填充球體的直徑略小于管坯的內(nèi)徑。通過金屬材質(zhì)的填充球體在管坯內(nèi)進(jìn)行移動，對管坯的內(nèi)壁進(jìn)行支撐，從而提高管坯內(nèi)壁的成形效果。雖然金屬填充球體受溫度的影響比較小，可以為管坯內(nèi)壁較大的支撐力，但是彈性球體之間存在一定的間隙，在間隙處無法對管坯的內(nèi)壁進(jìn)行有效的支撐，容易在填充球體之間的管壁處形成缺陷。并且在生產(chǎn)過程中需要對此向管坯內(nèi)部加入填充球體，影響彎管的生產(chǎn)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種薄壁管件彎曲成形裝置及成形方法，解決現(xiàn)有的成形裝置對薄壁管件彎曲成形時支撐效果差，影響管件成形質(zhì)量和成形效率的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種薄壁管件彎曲成形裝置，包括機(jī)架，機(jī)架的工作臺上設(shè)置有下模，下模的內(nèi)部設(shè)置有若干個下成形腔，工作臺的上方設(shè)置有上成形機(jī)構(gòu)，上成形機(jī)構(gòu)的升降座上設(shè)置有與下模相適配的上模；工作臺上設(shè)置有對管坯的內(nèi)部進(jìn)行支撐的支撐機(jī)構(gòu)，支撐機(jī)構(gòu)包括第一滑座，第一滑座上設(shè)置有與下成形腔一一對應(yīng)的支撐單元；工作臺上設(shè)置有對管坯進(jìn)行牽引的牽引機(jī)構(gòu)，牽引機(jī)構(gòu)包括第二滑座，第二滑座上設(shè)置有與下成形腔一一對應(yīng)的牽引單元；支撐單元、牽引單元分別位于下成形腔的進(jìn)料端、出料端。

3、優(yōu)選的，所述支撐單元包括頂桿，頂桿的一端設(shè)置有推送管坯的推板，頂桿的直徑小于管坯的內(nèi)徑，推板的直徑大于管坯的內(nèi)徑并小于下成形腔的孔徑，頂桿的另一端轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的端頭中心固定設(shè)置有第一軟軸，轉(zhuǎn)軸與頂桿同軸，第一軟軸與頂桿轉(zhuǎn)動滑動連接，第一軟軸伸出頂桿的一端設(shè)置有支撐頭，頂桿靠近第一滑座的一端設(shè)置有第一安裝板，第一滑座上設(shè)置有第一安裝槽，第一安裝板卡設(shè)在第一安裝槽內(nèi)，第一安裝板與頂桿之間設(shè)置有帶動第一軟軸轉(zhuǎn)動并滑動的動力結(jié)構(gòu)。

4、優(yōu)選的，所述動力結(jié)構(gòu)包括傳動箱，傳動箱的一端與第一安裝板固定連接，傳動箱的另一端與頂桿端頭固定設(shè)置的固定板固定連接，轉(zhuǎn)軸的外部固定設(shè)置有齒輪，齒輪與轉(zhuǎn)軸同軸，傳動箱的內(nèi)部設(shè)置有電機(jī)，電機(jī)輸出軸上固定設(shè)置有與齒輪嚙合的主動輪，電機(jī)通過主動輪和齒輪帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；固定板上固定設(shè)置有與轉(zhuǎn)軸同軸的傳動套，傳動套位于轉(zhuǎn)軸的外部，傳動套的內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形的波浪形的傳動槽，轉(zhuǎn)軸上固定設(shè)置有與傳動槽相適配的固定銷，固定銷位于傳動槽內(nèi)并與傳動槽滑動連接，傳動套通過傳動槽和固定銷帶動轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)動的同時沿著頂桿的軸線滑動。

5、優(yōu)選的，所述支撐頭包括若干個呈線性陣列分布的剛性的第一支撐板，第一支撐板的直徑小于管坯的內(nèi)徑，第一支撐板與第一軟軸同軸并固定連接，相鄰第一支撐板的邊緣之間通過彈性的膜套連接，膜套、第一支撐板和第一軟軸之間圍成封閉的氣腔，第一軟軸的內(nèi)部設(shè)置有氣道，第一軟軸上設(shè)置有將氣道與氣腔連通的進(jìn)氣孔，轉(zhuǎn)軸中心設(shè)置的進(jìn)氣管與氣道密封連通，進(jìn)氣管通過旋轉(zhuǎn)接頭與外部的氣泵連通，傳動箱的側(cè)壁上設(shè)置有使管路穿過的過線孔。

6、優(yōu)選的，所述頂桿的外部設(shè)置有定位套，定位套的中心設(shè)置有使頂桿穿過的通孔，定位套與頂桿滑動連接，下成形腔和上模的上成形腔的進(jìn)料端均設(shè)置有導(dǎo)向套，定位套套設(shè)在導(dǎo)向套的外部，定位套與推板之間設(shè)置有復(fù)位的彈簧。

7、優(yōu)選的，所述牽引單元包括固定桿，固定桿靠近第二滑座的一端固定設(shè)置有第二安裝板，第二滑座上設(shè)置有第二安裝槽，第二安裝板卡設(shè)在第二安裝槽內(nèi)，固定桿的內(nèi)部滑動設(shè)置有第二軟軸，第二軟軸伸出固定桿的一段外部設(shè)置有柔性套，柔性套包裹在第二軟軸的外部，柔性套的一端固定在固定桿上，柔性套上設(shè)置有若干個呈線性陣列分布的第二支撐板，第二支撐板的直徑小于下成形腔的孔徑，柔性套的端頭上設(shè)置有牽引頭。

8、優(yōu)選的，所述牽引頭包括殼體，殼體固定在柔性套的端頭，殼體與第二軟軸滑動連接，殼體的內(nèi)部設(shè)置有傳動塊，傳動塊與第二軟軸固定連接，第二軟軸與固定桿滑動連接，固定桿的內(nèi)部設(shè)置有帶動第二軟軸滑動的氣缸，殼體靠近第二軟軸的一端內(nèi)部設(shè)置有對傳動塊的滑動具有導(dǎo)向作用的固定套，殼體遠(yuǎn)離第二軟軸的一端設(shè)置有若干個呈圓周陣列分布的頂板，弧形的頂板固定設(shè)置在滑板的一端，滑板通過傳動桿與傳動塊鉸接，殼體上設(shè)置有使傳動桿穿過的避讓孔，殼體上設(shè)置有對滑板的滑動具有導(dǎo)向作用的軌道，滑板沿著過殼體中心軸線的直線滑動。

9、優(yōu)選的，所述下模呈階梯型的分布在工作臺上，下?？拷鲁尚吻煌鈧?cè)彎曲處設(shè)置有第一安裝孔，靠近下成形腔內(nèi)側(cè)彎曲處設(shè)置有第二安裝孔，第一安裝孔、第二安裝孔內(nèi)均設(shè)置有加熱元件，加熱元件與控制器連接。

10、優(yōu)選的，所述工作臺上設(shè)置有對第一滑座的水平滑動具有導(dǎo)向作用的第一導(dǎo)軌，工作臺上設(shè)置有帶動第一滑座滑動的第一液壓缸；工作臺上設(shè)置有對第二滑座的水平滑動具有導(dǎo)向作用的第二導(dǎo)軌，工作臺上設(shè)置有帶動第二滑座滑動的第二液壓缸。

11、基于上述薄壁管件彎曲成形裝置的成形方法，包括以下步驟：

12、s1、將第一安裝板插設(shè)在第一滑座上的第一安裝槽內(nèi)，通過螺釘將第一安裝板固定在第一滑座上；將第二安裝板插設(shè)在第二滑座上的第二安裝槽內(nèi)，通過螺釘將第二安裝板固定在第二滑座上；

13、s2、在管坯的外壁和支撐頭上涂抹潤滑劑，將管坯放置在下成形腔中，液壓缸通過升降座帶動上模向下移動，上模與下模合模；

14、s3、啟動第一液壓缸，第一液壓缸通過第一滑座帶動頂桿同步移動，頂桿將支撐頭插入管坯一端的內(nèi)部，第一支撐板支撐在管坯內(nèi)部，推板與管坯的端頭接觸，定位套套設(shè)在導(dǎo)向套的外部；

15、s4、啟動第二液壓缸，第二液壓缸通過第二滑座帶動固定桿移動，固定桿將牽引頭插入管坯的另一端，牽引頭在插入過程中，第二軟軸沿著下成形腔移動、變形，第二支撐板支撐在下成形腔的內(nèi)部，牽引頭的殼體插入管坯的另一端；

16、s5、氣缸伸長，氣缸通過活塞桿帶動第二軟軸滑動，第二軟軸帶動傳動塊在固定套內(nèi)滑動，傳動塊通過傳動桿帶動滑板向外滑動，滑板通過頂板頂緊在管坯的內(nèi)壁上；

17、s6、啟動加熱元件，加熱元件分別對下成形腔的外側(cè)和內(nèi)側(cè)進(jìn)行加熱；

18、s7、下成形腔加熱到設(shè)定溫度后，啟動氣泵，氣泵通過旋轉(zhuǎn)接頭將高壓氣體送入氣道，高壓氣體通過進(jìn)氣孔進(jìn)入氣腔，膜套膨脹，膜套對管坯內(nèi)腔進(jìn)行支撐；

19、s8、第一液壓缸伸長，第一液壓缸通過第一滑座帶動頂桿移動，推板推動管坯在下成形腔內(nèi)移動，彈簧伸長；第二液壓缸收縮，第二液壓缸通過第二滑座帶動固定桿向外滑動，固定桿通過頂板牽引管坯的另一端向外移動，管坯在下成形腔內(nèi)彎曲變形；

20、同時，啟動電機(jī)，電機(jī)通過主動輪和齒輪帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸帶動第一軟軸轉(zhuǎn)動，第一軟軸帶動第一支撐板在管坯內(nèi)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸在固定銷和傳動槽限位下帶動第一軟軸滑動，第一軟軸帶動第一支撐板滑動，第一支撐板在轉(zhuǎn)動和滑動過程中對管坯進(jìn)行支撐；

21、s9、成形結(jié)束后，氣缸收縮，氣缸通過第二軟軸帶動傳動塊向外移動，傳動塊通過傳動桿帶動頂板向遠(yuǎn)離管坯內(nèi)壁方向移動；第一液壓缸、第二液壓缸收縮，頂桿從管坯內(nèi)移出，殼體從管坯內(nèi)移出；液壓缸收縮帶動升降座向上移動，升降座帶動上模向上移動，將成形后的管坯從下成形腔中取出。

22、本發(fā)明所述的薄壁管件彎曲成形裝置及成形方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

23、1、本發(fā)明支撐單元、牽引單元分別位于下成形腔的進(jìn)料端、出料端，支撐單元、牽引單元的移動速率相適配，通過支撐單元對管坯內(nèi)壁進(jìn)行支撐，并通過牽引單元在管坯的另一端進(jìn)行牽引，有利于減輕管坯內(nèi)側(cè)的褶皺和管坯外部的減薄斷裂，有利于提高管坯的彎曲成形。

24、2、本發(fā)明支撐頭的支撐板之間設(shè)置有膜套，膜套在高壓氣體作用下對管坯內(nèi)壁進(jìn)行支撐，柔性的膜套在對管坯進(jìn)行支撐的同時，可以使得相鄰的支撐板進(jìn)行折疊，滿足第一軟軸隨著下成形腔彎曲變形，提高管坯內(nèi)壁的支撐效果。支撐頭在動力結(jié)構(gòu)的作用下沿著管坯的內(nèi)壁進(jìn)行轉(zhuǎn)動和滑動，從而對管坯的內(nèi)壁進(jìn)行充分的支撐，提高支撐頭對管坯的支撐效果。

25、3、牽引單元的第二軟軸的外部設(shè)置有柔性套，柔性套上設(shè)置有若干個呈線性陣列分布的第二支撐板，柔性套端頭設(shè)置有牽引頭，通過第二軟軸的滑動，帶動牽引頭上的頂板移動，從而將頂板頂緊在管件內(nèi)壁上，從管坯的端頭對管坯進(jìn)行牽引，第二支撐板對牽引頭進(jìn)行支撐，提高牽引頭對管坯牽引的穩(wěn)定性。

26、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。