钢管弯曲工艺分析及模具设计

弯管原理及弯管模具设计教程弯管是一种常见的管道加工方式，其原理是通过对金属管道施加一定的力以改变其形状。

弯管模具是用于弯管加工的专用工具，通过设计和制造合适的弯管模具可以实现各种形状的弯管加工，提高生产效率和产品质量。

弯管的原理主要涉及材料的塑性变形和力的作用。

首先，当外力作用在金属管道上时，管道开始产生弯曲应力。

随着应力的增加，金属开始发生塑性变形。

在弯管的过程中，管道内侧受到压缩应力，外侧受到拉伸应力。

当外力作用达到一定程度，金属管道开始发生弯曲，直至弯管到达所需的角度。

弯管模具的设计是实现弯管加工的关键。

设计弯管模具时需要考虑以下几个方面：1.弯管的形状和尺寸：需要确定弯管的形状和尺寸，包括弯曲角度、弯管半径、弯管长度等。

这些参数将直接影响到模具的设计和制造。

2.材料的选择：弯管模具需要承受较大的力，因此需要选择强度高、耐磨损的材料。

一般常用的材料包括合金钢、合金铸铁等。

3.模具的结构：模具的结构应该尽可能简单、刚性较高，以确保弯管加工的精度和稳定性。

一般情况下，模具由上模、下模和支撑架组成。

4.弯管的夹持方式：弯管模具需要提供足够的夹持力，以防止管道在弯曲过程中滑动或变形。

常用的夹持方式包括机械夹持和液压夹持。

5.模具的加工和调试：模具的加工应根据实际需求进行，确保模具的精度和质量。

在模具制造完成后，还需要进行调试和优化，以确保弯管加工的精度和质量。

弯管模具的设计与制造需要考虑多个因素，包括弯管的形状和尺寸、材料的选择、模具的结构、弯管的夹持方式以及模具的加工和调试等。

通过合理的设计和制造，可以实现各种形状和规格的弯管加工，提高生产效率和产品质量。

同时，模具的使用寿命和稳定性也是设计中需要考虑的重要因素，合理的材料选择和加工工艺能够延长模具的寿命，减少维护和更换成本。

总之，弯管模具的设计是实现弯管加工的关键，对加工品质和效率有着重要的影响。

管材高精度弯曲成形模具设计与工艺研究管材弯曲成形是机械加工中的重要组成部分，常见的加工方式为弯管机加工，在较小口径的管材加工中，多见于手工弯管器弯曲，但是手工弯管器精度较低且遇到特殊弯曲要求时难以满足，本文对手工高精度弯管进行研究，从弯曲模具、检具、工艺方法等部分进行分析，总结了一套管材高精度弯曲成形的工艺方法。

标签：管材;弯曲;设计工艺研究前言弯管的主要参数包括弯曲半径、弯曲角度、弯管段弧长、起弯点。

高精度多半径弯管的工况下，常规手工弯管器难以实现，需要根据弯曲形状及弯曲精度设计专用弯曲模具及检具，并且要有合适的弯曲工艺，才可以达到弯管的精度要求。

一、检具的设计复杂管材弯曲成形后，由于几何形状的特殊性，在不借助三坐标测量仪或投影仪等现代化高端检测设备的情况下，难以对其精度进行检验，如果采用这些高端设备进行检测从经济性和检测效率上均较差，所以在弯管模具设计之前，要针对目标管形进行专用检具设计。

专用检具的设计方法：可以在同一检具上设计目标管形的整体检测结构和不同弯曲部分的单一检测结构，为回弹测试做准备。

专用检具的优点有以下几点（1）可以在弯曲模具调试时，更好的量化弯管模具的调整数据及调整方向;（2）加工成本低，相对高端检测设备而言，有非常好的经济优势;（3）对操作者技能要求低，检测效率高;（4）可以根据目标管形的精度要求，进行检测结构的设计，可进行全管形检测且检测精度高;（5）可以和弯管模具同步并行，缩短研发周期。

二、模具设计与测试弯管模具是管材成形的核心部件，管材弯曲的难点在于回弹的测试，要想设计精准的弯管模具，必须在设计之前对管材的回弹进行测试，首先预估管材回弹系数进行测试模具的设计，例如取目标管形弯曲半径的0.9倍进行模具设计，测试用的简易弯管模具主要由弯曲模（定轮）、一个绕其旋转的动轮、一个固定两轮的固定杆组成，在测试过程中，要以匀速进行弯曲。

在回弹量测试过程中，常见的错误为，直接观察弯管弧度部分是否与检具吻合，其实这是在测试弧长，影响弧长的前提因素有弯曲角度和弯曲半径，所以应该按照角度、半径、弧长的顺序进行测试。

薄壁方管的高效弯曲工艺分析和模具设计在多种健身器械的制造过程中,经常遇到矩形薄壁钢管小曲率半径的弯曲,这种弯管零件要求外观美观,加工时生产效率高,成本低。

为此,我们在生产中对该零件弯曲工艺、弯曲模具结构进行多次试验,并设计了一系列较合理的弯曲工艺和模具结构(□ 50× 50方管、□ 40× 40方管、□ 32× 32方管及30× 60矩形管等的弯曲) ,成功地解决了生产中的难题。

现就图1所示零件简述如下。

图1方形薄壁弯管1弯曲工艺分析各种资料对圆管弯曲工艺介绍的较多,而对方形钢管的弯曲,尤其是薄壁钢管的小曲率半径弯曲工艺和模具介绍得很少。

这种零件的弯曲与圆管的弯曲在工艺上存在较大的区别。

弯曲中容易出现外侧内凹、拉裂和内侧失稳起皱的缺陷。

通过分析,可把图1所示零件的弯角部分分解为四个部分的薄板件的弯曲。

即外壁的拉伸弯曲、内壁的压缩弯曲和左右侧壁的侧弯(如图2所示)。

ａ外壁拉伸弯曲;ｂ内壁压缩弯曲;ｃ侧壁薄板侧弯图2薄壁方管弯角部分的分解假定为纯塑性弯曲,图2内、外壁弯曲部分的受力状态和应力应变状态如图3所示。

弯曲时,外壁切向受拉应力伸长,其切向塑性应变<1 > 为ε =ｈρ× 1 0 0 % =2 01 1 0 × 1 0 0 % =1 8 2 %式中:ρ 弯曲中性层的曲率半径ｈ弯曲外侧距中性层的距离考虑弯曲时的延伸,实际的弯曲中性层应在截面中心的内侧,故实际值将大于1 8 2 %。

管坯弯曲时切向应变ε 为最大的主应变,根据塑性变形体积不变条件,在另两个方向上必然产生与ε 符号相反的应变<1 > ,假定截面在弯曲过程中保持不变(管坯宽度方向上的应变εｂ为零)。

这时可视为平面应变状态,从而有|ε | =|εｔ| ,其中εｔ为管壁厚度方向上的变薄应变,当εｔ≥ 1 8 2 %时,管坯外壁极易发生断裂。

内壁的压缩弯曲变形部位的受力状态和应力应变状态(如图3)。

薄壁钢管弯曲模具设计弯管在制冷、机械、化工等行业中的应用十分广泛，薄壁钢管弯管的批量生产，一般是在弯管机上冷弯成形,由于薄壁钢管管壁支撑失稳临界力较低，弯曲部位常出现瘪皱等变形缺陷。

这些缺陷不但削弱钢管的强度,降低其承载能力，而且容易造成管内流动介质速度不均、产生涡流和弯曲部位积聚污垢等,影响弯管的正常使用，因此消除弯管缺陷成了弯管过程中最大难点，必须高度重视。

一、薄壁钢管弯曲受力与变形分析薄壁钢管弯曲时，管子在外力作用下弯曲变形,其弯曲部分的外缘在拉应力作用下管壁变薄,而管子内缘在压应力作用下管壁增厚。

由于在管子弯曲过程中,外缘拉应力和内缘压应力的合力都向中部作用，导致管子弯曲部位在水平面上的直径变大,垂直面上的直径减小，出现椭圆形。

同时，如果弯曲模具弧槽参数选择不当,不能起到强化弯曲部位管壁的作用,则管子内缘在压应力作用下，因管壁失稳临界力较低而产生波浪形皱褶。

由以上分析可知：薄壁钢管弯曲时极易产生瘪皱缺陷。

因此设计薄壁钢管弯曲模具时，必须合理确定其结构参数，以便钢管弯曲时,在模具作用下使管子产生一预加反应力,以抵消薄壁钢管弯曲时产生的椭圆变形，对弯曲部位的瘪皱缺陷进行合理控制.二、薄壁钢管弯曲模具设计简易薄壁钢管弯管机的结构如图1所示，弯管模具如图2所示,由弯管模块、滚动压轮和导轮组成。

滚动压轮和导轮安装于滚轮座中，并可在转盘的滑槽中上下移动。

弯管时,扳动手柄带动转盘绕轴转动，由导轮向管子施加压力，使其发生弯曲变形。

同时滚动压轮在钢管弯曲部位施加一定压力，通过轮上弧槽使之产生一反向预压力,以抵消钢管弯曲时产生的椭圆变形,使管子内缘与弯管模块弧槽紧密贴合，以强化弯曲部位管壁，消除内壁皱褶。

1.弯曲模块钢管弯曲后的半径和形状取决于弯管模块，因此，必须合理确定其结构参数，弯管模块如图3所示：图3 弯管模块1)弯管模块直径D由于外力取消后，被弯曲的钢管会产生回弹,所以弯管模块直径应小于两倍的弯管曲率半径，数值按下面的经验公式计算(2)圆弧槽半径r与倒圆半径r1因相对弯曲半径ε(ε=R0/d）的不同而有所不同，其目的是为了强化钢管弯曲部分管壁,避免皱褶，数值可按下式计算:r=Kd/2,其中K为按相对弯曲半径ε大小确定的系数，当ε≥3。

弯管原理和弯管模具设计弯管是一种常见的金属加工工艺，用于将直管材料弯曲成所需的形状和角度。

弯管工艺可应用于各种不同的行业，包括汽车制造、航空航天、建筑和家具等。

在弯管过程中，弯管原理和弯管模具设计是非常重要的。

一、弯管原理弯管原理是建立在材料的塑性变形基础上的。

当应力施加到材料上时，材料会发生塑性变形，而不会发生断裂。

在弯管过程中，沿着管材的轴向施加力，并在管材的两端施加转矩，使得管材发生弯曲。

弯管原理可以通过弯曲力矩和弯曲应力来描述。

弯曲力矩是指施加在弯曲管材上以产生弯曲的力矩，它与管材的截面形状、尺寸、弯曲角度和材料特性有关。

弯曲应力是指管材在弯曲过程中受到的应力，它与材料的弯曲模量、截面形状和尺寸有关。

在弯管过程中，管材通常会受到拉伸和压缩的力，并且外侧弯曲的强度要大于内侧弯曲的强度。

为了避免管材的变形或破裂，需要根据管材的特性和所需的弯曲角度选择适当的弯曲半径。

弯管模具设计是为了实现所需形状和角度的管材弯曲而进行的。

弯管模具需要具备以下特点：1.合适的模具材料：弯管模具需要选用耐磨性和强度较高的材料，以保证模具在长时间使用过程中不变形或损坏。

2.合理的结构设计：弯管模具的结构设计需要考虑到工艺的要求和材料的特性，使得其能够适应不同尺寸和形状的管材弯曲。

3.精确的加工：弯管模具的加工需要保证模具的精度和表面质量，以确保弯管过程中的高精度和光滑度。

4.模具补偿设计：由于管材在弯曲过程中会发生弹性回复，弯管模具的设计需要考虑到弹性回复量，使得弯曲后的管材能够达到所需的形状和角度。

5.模具焊接和固定：弯管模具的焊接和固定需要保持模具的稳定性和可靠性，以防止模具在弯管过程中的移动或松动。

总结起来，弯管原理和弯管模具设计是实现管材弯曲的关键。

了解弯管原理可以帮助我们更好地理解和掌握弯管工艺，而合理的弯管模具设计可以提高弯管的精度和质量。

弯管工艺在工业生产中的应用广泛，通过不断改进和创新，可以提高生产效率和产品质量，推动行业的发展。

冷弯管原理和弯管模具设计一．弯管原理弯管机标准模具包括：弯管模、夹紧块、导板（或滚轮）。

多节活芯、防皱块为选件D管件外径t管件壁厚R弯曲半管件外径D仅反映管件大小，管件弯曲加工的易难程度取决于管件的壁厚和弯曲半径，管件壁厚越小，半径越小加工难度越大。

一般我们用相对壁厚，相对弯曲半径作为弯管的工艺参数相对壁厚tx=t/D，相对弯曲半径Rx=R/D弯管机对于Rx>3D，tx>0.04的管件使用标准模具即可,对于Rx<3D，tx<0.04D 的管件弯管机可加上防皱板, 多节芯头等工艺措施来保证管件弯曲质量弯管机主要采用缠绕弯管工艺，缠绕弯管工艺可以比较容易在弯管模具加上各种措施以得到较好的管件质量。

弯管工艺弯管工艺，口径从DN25～DN104，壁厚1～2mm，其弯曲半径一般为1D，即是管子口径。

弯管最难处理的就是内圆弧，弯径小了容易起皱，上述工艺主要是消皱器起作用，所以能弯小半径的工件那消皱器的材料很讲究，太硬了，磨伤工件，太软了，不起作用。

是一种铜合金。

弯管芯棒的选取和使用摘要：介绍了管子在冷态弯制时的变形情况，以及通过合理选择芯棒及掌握其正确的使用方法，达到弯制出理想小半径管件的方法。

键词：应力；芯棒；相对弯曲半径；相对壁厚一、引言弯管技术广泛应用于锅炉及压力容器行业，中央空调制造业、汽车工业、航空航天工业、船舶制造业等多种行业，弯管质量的好坏，将直接影响到这些行业的产品的结构合理性，安全性、可靠性等。

因此，为了弯制出高质量的管件，就应该掌握管件在不同工艺条件下的加工技巧。

对于冷态弯管，合理选择芯棒的形成及掌握其正确的使用方法非常必要。

二、工艺分析在纯弯曲的情况下，外径为D、壁厚为S的管子受外力矩M的作用发生弯曲时，中性层外侧的管壁受拉应力σ1的作用而减薄，内侧管壁受压应力σ2的作用而增厚(见图1a)。

同时，合力F1和F2又使管子弯曲处的横截面发生变形而成为近似椭圆形(见图1b)，内侧管壁在σ2的作用下还可能出现失稳而起皱(见图1c)，为弯制出理想的管件，就应采取相应的措施来防止上述这些缺陷的产生，其中有芯弯管就是最常用的有效方法之一。

第三章弯曲工艺与模具设计弯曲是使材料（板料、棒料、管材等）产生塑性变形，形成具有一定角度或一定曲率零件的冲压工艺。

它属于成形工序，是冲压的基本工序之一，各种常见弯曲件如图4-1所示。

根据所使用的工具及设备的不同，可以把弯曲工序分为使用模具在普通压力机上进行的压弯及在专门的弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。

虽然各种弯曲方法使用的工具及设备不同，但其变形过程和变形特点有共同规律。

（【1】p108）第一节弯曲变形过程及特点一、弯曲变形过（本节内容摘自【2】p148）V形弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可以看成是由多个v形弯曲组成。

所以以v形弯曲为代表分析弯曲变形的过程。

弯曲过程中，当坯料上受到凸模压力（弯曲力矩）时，坯料的曲率半径会发生变化。

图4-3所示为一副常见的v形件弯曲。

其弯曲过程简述如下：弯曲开始前，先将平板毛坯放入模具定位板中定位，然后凸模下行，实施弯曲，直到板料与凸模、凹模完全贴紧（此时冲床下行至下死点），然后开模（此时冲床上行至上死点），再从模具中取出v形件。

其受力情况如图4-4所示，弯曲过程分析如图4-5所示。

在板材A处，凸模施加外力2F，在凹模支撑点B1，B2处则产生反力与这外力构成了弯曲力矩M=FxL,该我弯曲力矩使板材产生弯曲变形。

弯曲变形可分成弹性变形阶段、塑性变形阶段和矫正弯曲阶段。

（1）弹性变形阶段：在凸模的压力下，板料受弯曲力矩M的作用，坯料变形区应力最大的内、外表面的材料没有产生变形，变形区内的材料仅产生弹性变形，且是自由弯曲，此时如果消除弯曲力矩时，坯料将恢复原状。

如图4-5(a)所示。

（2）塑性变形阶段：坯料变形区内、外表面的应力分量满足塑性条件，进入塑性变形状态。

此时如果消除弯曲力矩时，坯料将不能恢复原状。

随着凸模进一步下行，塑性变形有表面向中心进一步扩展。

板料与凹模v形表面逐渐靠紧，同时曲率半径和曲率力臂逐渐变小，即r0>r1>r2>r k,L0>L1>L2>L k。