一种用于弯曲换热器微径薄壁管材的弯曲模具

技术领域

本发明提供一种用于弯曲换热器微径薄壁管材的模具，它是一种用于弯曲换热器微径薄壁管材的弯曲模具，尤其是涉及一种新型的多工位可调节自带夹持的弯曲模具，其适用于微细薄壁管材的精确弯曲成形，属于航空宇航科学技术领域。

背景技术

随着航空宇航科学技术领域的发展，在其制造领域常常涉及到管材的弯制工艺，不同部位管材的弯制通常涉及到不同的管径、不同的弯曲半径、不同的弯曲角度，针对不同弯曲管件，通常采用的弯曲工艺也不尽相同。按弯曲方式可分为拉弯、绕弯、推弯、滚弯和压弯；按塑性弯曲时的温度分为冷弯和热弯；按弯曲时有无填充物可分为有芯弯管和无芯弯管。本发明针对需要弯曲的角度以及弯曲半径，主要采用的是绕弯工艺进行管材的弯制。

管材弯曲成形质量直接影响到整体结构的刚度强度，对产品的使用寿命也有着直接的影响，尤其在针对微径薄壁管材的弯制，更应该注意对成形质量的控制。既要控制弯曲变形的连续性，防止不连续弯曲导致折断，同时又要增加定位的准确性，防止在弯曲的过程中发生偏移而导致弯曲截面的扁化。与此同时，管材与模具的刚性接触会导致表面质量的下降，形成表面缺陷，也容易使管材发生塑性变形，造成截面扁化。在具体弯曲操作的过程中，由于管材直径较小，且管材的壁厚较薄，涉及到管材的精准定位以及避免弯曲变形的过程中的刚性接触问题，使得整个工序变得更加复杂。

现有的弯管设备在操作性上不够简便，同时，在微径薄壁管材弯曲质量上不能够得到有效的控制，常常出现弯曲外壁破裂，受刚性接触或变形不连续造成的弯曲折断等质量缺陷，本发明针对这些要求，设计了一种针对微径薄壁管材弯曲成形的模具。

发明内容

(1)目的

目前市面上针对管材弯曲的手动设备主要是针对小口径薄壁管材的弯曲成形，而针对于微径薄壁管材工件的弯制模具十分紧缺，尤其是对于本发明针对的外径1mm量级的管材的手动弯曲方法亟待提出。目前现有的弯管设备在加持方式上主要利用管材本身的刚度和摩擦力与设备产生的力矩进行固定，而对于微径薄壁管材不能够提供较大的刚度，因此传统的夹持方式不再适用，同时微径薄壁管材的刚度较小同样带来了定位难以及操作复杂的问题，因此市面现有的弯管设备不能够解决现有的问题。本发明的目的是为了提供一种用于弯曲微径薄壁管材的方法，解决现有技术存在的问题。

(2)技术方案

本发明一种用于弯曲换热器微径薄壁管材的弯曲模具，它是由工作部件、导向部件、辅助配件三部分组成。它们之间的连接关系为：工作部件一部分通过活动连接固定在导向部件上，使其具有转动方向上的位移，另一部分通过活动连接固定在模架上，用于为成形提供压紧导向的作用；导向部件固定在工作台上，为微径薄壁管材的成型提供力矩；辅助配件通过连接固定在工作部件上，可以随工作部件进行转动，用于为成形过程提供辅助帮助；

所述的工作部件中是由绕弯转模(1)、压紧板(2)、绕弯上模(4)三部分构成，它们之间的连接关系是：压紧板(2)通过螺纹连接与绕弯转模(1)固定，绕弯上模(4)与压紧板(2)、绕弯转模(1)不产生连接关系，绕弯上模(4)后部的燕尾(43)与安装整体模具的模架配合连接使位于绕弯转模(1)和绕弯上模(4)上的半圆槽咬合；

该绕弯转模(1)采用尼龙材料进行加工而成，设有8个沟状半圆槽(21)，在两工作平面(22)与旋转轴面(23)相贯连接，用于微径薄壁管材的成形，直径为微径薄壁管材的外径；在绕弯转模(1)工作平面(22)的两侧有两个通孔(25)，用于与绕弯转模(1)与压紧板(2)之间的连接，连接采用螺栓螺母配合进行压紧板(2)和绕弯转模(1)之间的紧固，其工作平面(22)的上下垂直面上开设有1个细轴配合孔(24)，与工作转台(3)为孔轴式连接结构，工作转台(3)上的细轴(33)与绕弯转模(1)的细轴配合孔(24)采用H7/h6间隙配合，用于绕弯转模(1)的定位转动；

该压紧板(2)同样采用尼龙材料加工而成，设有8个与绕弯转模(1)上的沟状半圆槽(21)相对应且规格相同的沟状半圆槽(51)，工作面(53)的两侧设有两个通孔(52)，通过两个M6螺栓螺母配合与绕弯转模(1)进行固定连接，当微径薄壁管材通过绕弯转模(1)与压紧板(2)的沟状半圆槽咬合形成的圆孔后，通过拧紧螺母将压紧板(2)与绕弯转模(1)锁死，使得管材在弯曲的过程中与整体弯曲模具不发生相对运动；

该绕弯上模(4)工作面(42)上开有与绕弯转模(1)上的沟状半圆槽(21)相对应且规格相同的8个沟状半圆槽(41)，其直径为微径薄壁管材的外径，后部燕尾(43)的燕尾角为45°，其用于配合滑动的表面粗糙度不超过0.4um，用于保证在弯曲的过程中，在整体模具固定模架的导向作用下，绕弯上模(4)可以沿整体安装模架的导轨进行滑动，通过压紧装置施加压紧力使得绕弯上模(4)的沟状半圆槽(41)与绕弯转模(1)的沟状半圆槽(21)咬合，绕弯上模(4)一方面用于保证在弯曲成形的过程当中，微径薄壁管材始终处于圆槽之内，防止在弯曲的过程中发生偏移，另一方面用于为管材成形的过程中提供压紧力，通过转动绕弯转模(1)，绕弯上模(4)在其后部燕尾(43)的槽的导向作用下直线滑动；

所述的导向部件中主要有工作转台(3)，其通过螺钉连接与整体安装工作台固定，工作转台(3)的细轴与绕弯转模(1)采用孔轴式配合连接，约束绕弯转模(1)的平移自由度，使得绕弯转模(1)可以绕工作转台(3)的细轴(33)进行转动；

该工作转台(3)设计成阶梯轴式，底座通过3个阶梯孔(31)，三个阶梯孔(31)使工作转台(3)的固定提供相应的孔位，同时不能够影响绕弯转模(1)绕工作转台(3)上细轴(33)的转动；工作转台(3)通过三个螺钉固定于整体安装工作台上，绕弯转模(1)固定在工作转台(3)的细轴(33)上，工作转台(3)上的细轴与绕弯转模(1)的通孔采用H7/h6间隙配合，用于绕弯转模(1)的定位转动，工作转台(3)的中间轴(32)上表面与绕弯转模(1)下表面(27)接触，一方面作为绕弯转模(1)的定位面，用于绕弯转模(1)和绕弯上模(4)的沟状半圆槽(41)咬合，同时作为旋转支撑面用于绕弯转模(1)的旋转，工作转台(3)中间轴(32)的上表面作为配合面，其粗糙度不超过0.4um；

所述的辅助配件中主要由刻度盘(5)、指针(6)、推杆(7)三部分组成；它们之间的连接关系是：刻度盘(5)与绕弯上模(4)通过两个M1螺钉相连接，使得刻度盘(5)能随着绕弯转模(1)的转动绕工作转台(3)的细轴(33)运动；指针(6)与工作转台(3)的细轴(33)采用U7/h6过盈配合，在刻度盘(5)转动的过程中，指针(6)相对固定，指示旋转角度；推杆(7)前端有螺纹与绕弯转模(1)通过螺纹相连，用于旋转绕弯转模(1)；

该刻度盘(5)不需要单独进行加工，采用电脑绣花机的替换零件加以改造而成，内孔(61)外缘标有360°刻度，最小刻度值为1°；刻度盘(5)表面开有两个刻度盘固定孔(62)，与绕弯转模(1)通过螺钉进行固定，两者保持相对静止；

该指针(6)同样是采用电脑绣花机的替换零件改造而成，指针(6)与工作转台(3)的细轴(33)采用U7/h6过盈配合，在刻度盘(5)转动的过程中，指针(6)相对固定，指示旋转角度；

该推杆(7)采用棒料车削加工而成，端部加工有螺纹，用于与绕弯转模(1)的连接，手持推杆旋转绕弯转模(1)，进行微径薄壁管材的成形。

(3)优点与功效

本发明的特点在于在传统弯管成形工艺上提出了一种适用于微径薄壁管材弯曲的成形设备，其优点主要体现在以下几个方面：1、各部分工作原理简单、加工方便，可替换性强，主要工作部件绕弯转模1可以直接根据所需要的弯曲半径进行更换。2、尼龙材质的绕弯转模1和绕弯上模4可以增加摩擦力，也避免刚性接触摩擦造成的损伤，同时可以降低换模的成本。3、针对不同的需要，可以通过更换绕弯转模1、绕弯上模4和压紧板2便可增加一次性弯曲管材的数量。4、绕弯上模4不但能够提供弯曲成形所需力矩，同时后部燕尾可沿模架滑轨运动，从而减轻管材与模具之间的摩擦，提高成形表面质量。5、可以通过更换压紧板2的压紧位置为管材弯曲成形调整力矩，便于管材成形的调节。6、模具配有刻度，可以通过刻度盘5的示数实时掌握管材弯曲角度。

附图说明

图1本发明微径薄壁管材弯曲模具示意图。

图2本发明绕弯转模的结构示意图。

图3本发明工作转台的结构示意图。

图4本发明绕弯上模的结构示意图。

图5本发明压紧板的结构示意图。

图6本发明刻度盘的结构示意图。

图7本发明模具装配完整结构示意图。

图中的序号说明如下：

1.绕弯转模 2.压紧板 3.工作转台 4.绕弯上模 5.刻度盘 6.指针 7.推杆

21.沟状半圆槽 22.工作平面 23.旋转轴面 24.细轴配合孔 25.通孔 26.螺纹孔 27.下表面

31.阶梯孔 32.中间轴 33.细轴

41.沟状半圆槽 42.工作面 43.燕尾 44.燕尾上表面

51.沟状半圆槽 52.通孔 53.工作面

61.内孔 62.刻度盘固定孔

具体实施方式

见图1，本发明一种用于弯曲换热器微径薄壁管材的模具，微径薄壁管材弯曲模具主要有工作部件、导向部件、辅助配件三部分组成。它们之间的连接关系为：工作部件一部分通过活动连接固定在导向部件上，使其具有转动方向上的位移，另一部分通过活动连接固定在模架上，用于为成形提供压紧导向的作用；导向部件固定在工作台上，为微径薄壁管材的成形提供力矩；辅助配件通过连接固定在工作部件上，可以随工作部件进行转动，用于为成形过程提供辅助帮助。

本发明只涉及微径薄壁管材的弯曲模具部分，不涉及模架部分的设计。如图7所示，整体模具装配后的结构如图所示，微径薄壁管材的弯曲模具只包含部件1—7，其余部分均为适用于该模具的模架部分。

所述工作部件中是由绕弯转模1、压紧板2、绕弯上模4三部分构成，它们之间的连接关系是：压紧板2通过螺纹连接与绕弯转模1固定，绕弯上模4与其余两工作部件不产生连接，后部燕尾与模架配合连接使位于绕弯转模1和绕弯上模4上的半圆槽咬合，定位精度5um。

该绕弯转模1采用尼龙材料进行加工而成，有8个沟状半圆槽，在两工作平行面与旋转轴面相贯连接，其回转面半圆相贯沟槽由四轴加工中心加工而成，用于微径薄壁管材的成形，外径0.9mm，公差+0.05mm。在绕弯转模1工作平面的两侧有两个直径为6mm的通孔，与压紧板3之间的连接采用螺栓螺母配合的形式，通过拧紧绕弯转模1背部的螺母使得压紧板2与绕弯转模1闭合产生压紧力，将位于两个半圆沟槽形成的整圆内的微径薄壁管材夹紧，防止滑动。绕弯转模1工作平面的上下垂直面上开有1个直径6mm的通孔，与工作转台3为孔轴连接结构，采用H7/h6间隙配合，由此限制住了绕弯转模1的平移自由度，用于绕弯转模1的定位转动。该压紧板2同样采用尼龙材料加工而成，有8个相同规格的半圆槽，工作平面的两侧有两个直径6mm的通孔，用于与绕弯转模1的固定连接，连接形式为螺栓螺母形式，由于成形过程对两半圆槽的配合对成形质量具有重要的影响，位于压紧板2和绕弯转模1相对应的半圆槽定位精度为5um。该绕弯上模4工作面上开有与绕弯转模1工作平面上方向相同的8个半圆形沟槽，沟槽直径0.9mm，位于绕弯上模4和绕弯转模1相对应的半圆槽定位精度为5um，后部燕尾与模架采用G7/h6间隙配合，燕尾角45°，其用于配合滑动的表面粗糙度Ra不超过0.4um，同时工作时在配合表面涂润滑油进行润滑，用于保证在弯曲的过程中，在模架的导向作用下，绕弯上模4可以沿导轨进行滑动，绕弯转模1和绕弯上模4的具体结构见图2和图4。通过压紧装置施加压紧力使得绕弯上模4的沟状半圆槽与绕弯转模1的沟状半圆槽咬合，绕弯上模4一方面用于保证在弯曲成形的过程当中，微径薄壁管材始终处于圆槽之内，防止在弯曲的过程中发生偏移，另一方面用于为管材成形的过程中提供压紧力，通过转动绕弯模1，绕弯上模4在其后部燕尾槽的导向作用下直线滑动。

所述导向部件中主要有工作转台3，其通过螺钉连接与工作台固定，工作转台3的细轴与绕弯转模1采用孔轴式配合连接，约束绕弯转模1的平移自由度，使得绕弯转模1可以绕工作转台3的细轴进行转动。

见图3，该工作转台3设计成阶梯轴式，三段轴的高度分别是10mm、10mm和90mm，底座通过3个内径为8mm的阶梯孔，大孔深6mm，小孔深4mm。三个阶梯孔使工作转台3的固定提供相应的孔位，同时不能够影响绕弯转模1绕工作转台3上细轴的转动，螺钉选用M8内六角螺钉标准件即可，选用规格时注意头部高度不要大于6mm，在没有合适的标准内六角螺钉情况下，也可以选用稍长规格螺钉，保证不影响绕弯转模1转动即可。工作转台3的中间轴上表面与绕弯转模1下表面接触，一方面作为绕弯转模1的定位面，用于绕弯转模1和绕弯上模4的半圆沟槽咬合，同时作为旋转支撑面用于绕弯转模1的旋转，工作转台3中间轴上表面的表面作为配合面，其粗糙度Ra不超过0.4um。

所述辅助配件中主要由刻度盘5、指针6、推杆7三部分组成。它们之间的连接关系是：刻度盘5与绕弯上模4通过两个M1螺钉相连接，使得刻度盘5能随着绕弯转模1的转动绕工作转台3的细轴运动；指针6与工作转台3的细轴采用U7/h6过盈配合，在刻度盘5转动的过程中，指针6相对固定，指示旋转角度；推杆7前端有直径8mm的螺纹与绕弯转模1通过螺纹相连，用于旋转绕弯转模1。

见图6，该刻度盘5选用电脑绣花机的替换零件加以改造而成，在选用规格首选内孔直径7mm的规格，用于保证刻度盘5能够绕工作转台3的细轴转动，外径尺寸选用小于10mm的直径，保证在转动的同时不受到绕弯转模4的影响，外缘标有360°刻度，最小刻度值为1°。刻度盘5表面开有两个直径1mm的圆孔，与绕弯转模1通过螺钉进行固定，两者在成形的过程中保持相对静止。该指针6同样是采用电脑绣花机的替换零件改造而成，在规格选取的过程中，选取内孔直径6mm，指针6与工作转台3的细轴采用U7/h6过盈配合，在刻度盘5转动的过程中，指针6相对固定，指针6尖部对准刻度盘5上的刻度，在弯曲完成后，读取相应的弯曲角度。该推杆7采用棒料车削加工而成，长度180mm，端部加工有直径8mm的螺纹，螺距1.5mm，螺纹长度10mm，用于与绕弯转模1的连接，手持推杆7旋转绕弯转模1，进行微径薄壁管材的成形。

见图5，该模具在进行加载管材的过程中，先松开压紧板2上螺钉，使压紧板2与绕弯转模1之间有一定的间隙，将绕弯转模1平面与绕弯上模4平面处于平行状态，同时将压紧装置上的推杆处于松弛打开状态，微径薄壁管材穿过导向板进入压紧板2与绕弯转模1形成的圆槽内，通过压紧板2的螺纹拧紧使得管材在绕弯转模1和压紧板2之间处于锁死状态，随后压紧闭合压紧装置上的推杆，使管材处于绕弯上模4与绕弯转模1形成的圆槽内。

见图7，该装置在进行工作时，通过转动工作部件上的推杆7使绕弯转模1产生绕工作转台3的旋转运动，同时时刻使压紧装置上的推杆7处于压紧闭合状态，使绕弯转模1与绕弯上模4处于紧密贴合状态，根据刻度盘5示角度，转动角度达到所需角度时，停止转动，从而实现管材产生绕模弯曲成形。