专利名称：大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法
技术领域：
本发明涉及一种机械加工的方法，特别是模压成形的方法。
背景技术：
20世纪70年代石油危机引发了高压、大输送量油气管线建设高潮，促进 了管线工业的迅速发展和进步。大型直缝焊管主要用于输送管道的主干线建设及高危重要 地段。目前，制造大型直缝焊管管坯一般采用渐进式模压成形方法，即JCO成形(预弯边-J 成形-C成形-ο成形)，该JCO成形方法主要是板料宽度校准铣边后，先进行纵边预弯，再 将板料送到成型压力机的带有可往复移动送料装置的台面上，并置于压头下的一个凸模和 两个凹模之间，继之按一定的节奏用送料装置推入板料，在压头的多次冲压下使板料的一 半弯曲成“J”形，然后同向快速推过板料，使板料的另一端置于压头和凹模之间，另一端的 送料装置反向推入板料，在压头冲压下弯曲板料的另一半使之成为“C”形，最后经过最终 一道次的模压形成开口的“0”形管坯。由于每道次的自由弯曲均为三点弯曲，采用该工艺 制造的管坯端面是由直边段和圆弧段组成的多边形，因此存在以下不足1、形状精度不高； 2、残余应力大且分布不均勻；3、成形道次多，生产效率低；4、加工不同尺寸规格的管坯需 更换凸模，模具成本高。发明内容本发明的目的在于提供一种不仅可以制造曲率一致的管坯，而且成形范 围广泛，生产效率高的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法。本发明主要是成 形过程中，每道次的步进冲压，板料与凸模两圆角、凹模两圆角相切接触，有四个受力点，故 每道次的自由弯曲均为四点弯曲。另外凸模通过压头固定在压机横梁上，其两圆角间的距 离可以调节；凹模固定在压机工作台上，其两凹模间的距离也可以调节。本发明的具体方法如下1、板料宽度校准铣边后，先进行纵边预弯。2、再将板料送到成型压力机的带有可往复移动送料装置的台面上，并置于压头下 的凸模和凹模之间。该凹模与现有技术基本相同，为设在成型压力机台面上的两个，最好该 两凹模距离可调。而上端与压头相连的凸模，其下端截面为有一定间距并列的两个圆角，该 两圆角可以连在一起，成为一个凸模；该两圆角也可以各自独立，成为两个凸模。该两凸模 距离可以是固定的，最好该两凸模距离可调。3、通过分析计算，预计出总的道次数，得到每道次送料装置推动板料应走的距离， 继之按此距离用送料装置推入板料。成型时每道次的步进冲压为凸模下移，对板料进行压 制，板料发生自由弯曲，由于板料上表面与凸模两圆角接触，下表面与两个凹模圆角接触， 有四个受力点，故每道次的自由弯曲均为四点弯曲。完成压制后凸模上行，送料装置推动板 料前行到下一道次的位置，在凸模的多次冲压下使板料的一半弯曲成“J”形。4、然后快速推过板料，使板料的另一端置于凸模和凹模之间，另一端的送料装置 反向推入板料。随后以相同的方式将板料的另一半同样弯曲，使之也弯曲成“J”形，其与板 料另一半的“ J”形相对为“C”形，5、进行最后一道次的弯曲，形成开口的“0”形管坯。本发明与现有技术相比具有以下优点1、由几何知识可知，现有的JCO成形技术制造的管坯径向截面的几何形状是由直边段和圆弧段组成的多边形；而采用本发明工艺，成形过程中与凸模两圆角接触的两切点 间的区域成形曲率一致，使最终成形的管坯径向截面的几何形状为曲率一致的圆。2、由力学知识可知，现有的JCO成形技术制造的管坯径向截面的几何形状是由直 边段和圆弧段组成的多边形，变形不均勻，使得管坯内存在较大的残余应力，且分布不均 勻；而采用本发明工艺，最终成形的管坯径向截面的几何形状为曲率一致的圆，由于变形均 勻，故管坯内存在较小的残余应力且分布均勻。3、在生产实际中，若在现有设备上生产更大直径的管坯时，现有的JCO成形技术 只能通过减小凸模的压下量，减小每道次的成形角度，增加总的成形道次数来实现，故降低 了生产效率；而采用本发明，不仅可以通过调节凸模压下量来实现，并且可以通过调节凸模 的间距来实现，在一定范围内，通过增大凸模的间距，使得每道次成形的弧长增加，减少总 的成形道次数，缩短成形周期，提高了生产效率。4、通过调节凸模、凹模各自的间距，可以制造不同型号的管β，成形范围广泛。采 用本发明可以实现柔性制造，无须多套模具，降低生产成本。5、采用四点弯曲JCO成形工艺制造大型直缝焊管管坯，也可以制造弯头三通等大 型管件所用管坯。
图1是本发明例1成形前凸模、板料、凹模的位置关系示意简图。图2是本发明例1成形过程中凸模、板料、凹模的位置关系示意简图。图3是本发明例1成形过程中板料的弯矩图。图4是本发明例1管坯的“J”形成形示意简图。图5是本发明例1管坯的“C”形成形示意简图。图6是本发明例1管坯的“0”形成形示意简图。图7是本发明例2工作状态主视示意简图。图8是本发明例3工作状态主视示意简图。图中1.板料、2.凸模、3.凹模、4.螺钉、5.丝杠、6.底板、7.下压块、8.螺钉、 9.送料装置、10.丝杠、11.螺钉、12.上压块、13.固定板、14.螺钉、15.竖直梁。
具体实施例方式例 1将2826mmX 12000mmX 15mm板料1宽度校准铣边后，先进行纵边预弯。再将板料 送到成型压力机的带有可往复移动送料装置的台面上，并置于压头下的凸模2和凹模3之 间，如图1所示。上述凸模的下端截面为有一定间距并列的两个圆角，该两圆角各自独立， 成为两个凸模，上述凸模纵向(该图1中垂直纸面的方向)是由若干段组成的，并且该若干 段凸模的纵向总长度>被加工板料的纵向长度。上述凹模与现有技术基本相同，为设在成 型压力机台面上的两个。上述凹模纵向(该图1中垂直纸面的方向)是由若干段组成的， 并且该若干段凹模的纵向总长度>被加工板料的纵向长度。通过分析计算，预计出总的道 次数为17次，得到每道次送料装置推动板料走的距离为145mm，继之按此距离用送料装置 推入板料。成型时每道次的步进冲压为两凸模下移，对板料进行压制，板料发生自由弯曲，由于板料上表面与两个凸模圆角接触，下表面与两个凹模圆角接触，有四个受力点A、B、C、 D，故每道次的自由弯曲均为四点弯曲，如图2和图3所示。完成压制后凸模上行，送料装置 推动板料前行到下一道次的位置，在凸模的多次冲压下使板料的一半弯曲成“J”形，如图4 所示。然后快速推过板料，使板料的另一端置于凸模和凹模之间，另一端的送料装置反向推 入板料。随后以相同的方式将板料的另一半同样弯曲，使之也弯曲成“J”形，其与板料另一 半的“J”形相对为“C”形，如图5所示，进行最后一道次的弯曲，形成开口的“0”形管坯，如 图6所示。例 2在图7所示的本发明例2工作状态主视示意简图中，本发明的压头即竖直梁15上 部设有与现有技术相同的与压机横梁相连的机构，该竖直梁15下端两侧设在水平的固定 板13上，固定板下面设有一个上压块12和各自独立的两个凸模2，该上压块的两侧设通孔 其与固定板上的螺孔相对应，穿过该通孔的螺钉11上端与固定板上的螺孔螺纹连接。该两 竖直凸模顶面设滑块，其与固定板上的导槽相对应，凸模下端截面为有一定间距并列的两 个圆角。上述凸模顶面设螺孔其与固定板上的条孔相对应，穿过该条孔的螺钉14下端与凸 模上的螺孔螺纹连接。另在两凸模中部，各设一个螺孔，它们的轴线与上压块中部的通孔轴 线相重合，在上述凸模两螺孔及上压块的中部通孔内设一根丝杠10，并且该丝杠以中心为 界两侧分别为与两螺孔对应的左右旋螺纹。转动丝杠10可使两凸模同时向内或向外沿固 定板上的导槽移动，以改变两凸模的间距。本发明的凹模为两个，它们设在底板6上，该两 凹模下端设滑块，其与底板上的导槽相对应，在两凹模内各设贯穿前后的水平螺孔，它们的 轴线与下压块7中部的通孔轴线相重合，下压块由螺钉8固定在底板上，在上述凹模两螺孔 及下压块中部通孔内设一根丝杠5，并且该丝杠5以中心为界两侧分别为与两螺孔对应的 左右旋螺纹。转动丝杠可使两凹模同时向内或向外沿底板上的导槽移动，以改变两凹模的 间距。然后由穿过凹模的螺钉4将凹模固定在底板上，本发明的底板上设有与现有技术相 同的与压机台面相连的机构。例 3在图8所示的本发明例3工作状态主视示意简图中，上端与压头相连的凸模，其下 端截面为有一定间距并列的两个圆角，该两圆角连在一起，成为一个整体凸模。与该凸模对 应的两凹模与现有技术基本相同，为设在成型压力机台面上的两个。
权利要求
一种大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，①将板料进行纵边预弯，②再将板料置于成型压力机压头下的凸模和两凹模之间，③凸模下移，对板料进行压制，在凸模的多次冲压下使板料的一半弯曲成“J”形，④随后以相同的方式将板料的另一半同样弯曲，使之也弯曲成“J”形，其与板料另一半的“J”形相对为“C”形，⑤进行最后一道次的弯曲，形成开口的“O”形管坯，其特征在于上述上端与压头相连的凸模，其下端截面为有一定间距并列的两个圆角，该两圆角可以连在一起，成为一个凸模；该两圆角也可以各自独立，成为两个凸模。
2.根据权利要求1所述的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其特征在 于两凸模间的距离可以调节。
3.根据权利要求1或2所述的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其特 征在于上述凸模纵向是由若干段组成的，并且该若干段凸模的纵向总长度>被加工板料 的纵向长度。
4.根据权利要求1所述的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其特征在 于两凹模间的距离也可以调节。
5.根据权利要求1或4所述的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其特 征在于上述凹模纵向是由若干段组成的，并且该若干段凹模的纵向总长度>被加工板料 的纵向长度。
6.根据权利要求2所述的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其特征 在于上述压头下端两侧设在水平的固定板上，固定板下面设有一个上压块和两个各自独 立的凸模，该上压块的两侧设通孔其与固定板上的螺孔相对应，穿过该通孔的螺钉上端与 固定板上的螺孔螺纹连接，该两竖直凸模顶面设滑块，其与固定板上的导槽相对应，凸模下 端截面为有一定间距并列的两个圆角，上述凸模顶面设螺孔其与固定板上的条孔相对应， 穿过该条孔的螺钉下端与凸模上的螺孔螺纹连接，另在两凸模中部，各设一个螺孔，它们的 轴线与上压块中部的通孔轴线相重合，在上述两凸模螺孔及上压块的中部通孔内设一根丝 杠，并且该丝杠以中心为界两侧分别为与两螺孔对应的左右旋螺纹。
7.根据权利要求4所述的大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其特征在 于上述两个凹模设在底板上，该两凹模下端设滑块，其与底板上的导槽相对应，在两凹模 内各设贯穿左右的水平螺孔，它们的轴线与下压块中部的通孔轴线相重合，下压块由螺钉 固定在底板上，在上述两凹模螺孔及下压块中部通孔内设一根丝杠，并且该丝杠以中心为 界两侧分别为与两螺孔对应的左右旋螺纹。
全文摘要
一种大型直缝焊管管坯四点弯曲渐进式模压成形方法，其主要是对现有JCO成形方法的改进，即上端与压头相连的凸模，其下端截面为有一定间距并列的两个圆角，该两圆角可以连在一起，成为一个凸模；该两圆角也可以各自独立，成为两个凸模，并且两凸模间的距离可以调节。本发明可使最终成形的管坯径向截面的几何形状为曲率一致的圆；管坯内的残余应力小且分布均匀；同时缩短成形周期，提高了生产效率；可以实现柔性制造，无须多套模具，降低生产成本。
文档编号B21D5/00GK101898207SQ201010223298
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者孙红磊, 屈晓阳, 赵军 申请人:燕山大学