有芯弯管模具的设计探讨
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经 验交 流
・
机械 研 究 与应 用 ・
有 芯 弯 管模 具 的设计 探 讨
黄 智
（ 中山职业技术学院 机械工程 系， 东 中山 ５ ８０ ） 广 ２４ ４
摘
要 ： 对有芯弯管模 具的有效性设计的相关 内 主要 容进行 了系统的分析与探讨 ， 中重 点介 绍 了弯管 的加 工、 芯 其 有 弯管技术的工作原理以及设 计的工 艺流程 等相 关内容 ， 为有芯 弯管模具技 术的应 用提供 了 有效地参考依据 。
相反的压料力大就会导致其外壁变薄 ， 影响弯管的使 用效果 ， 通常进行试验弯管进行测试来确定其状态。 技术 的管 理者 可通过 控制 随动模 块 的速度 ， 对整 个有
பைடு நூலகம்
收稿 日期 ： １－ ０ ２ ２ １ １— ５ ０ 作者简介 ： 智 （９ ９ ） 男 ， 黄 １７ － ， 湖南永州人 ， 机械工程讲师 ， 研究方 向： 三维造型与模具设计。
便 。缺点是棒端为圆型， 这与管壁的接触面积相对较 小， 以此防止截面出现畸形 的效果并不理想， 通常应 ３ ４ 防皱板 的使 用 ． 用在弯曲精度不高 的管件上。适用 的范 围在 １ｍ ７ｍ 操作中， 靠近切人点而没有进人到弯曲变形区域 以上 ， 要求弯折半径大于管径的 ２ 。 倍 的管坯 材料 ， 其外 表 没 有 得 到 相 应 的模 具 构 件 的 支 （ ）勺型芯棒 此芯棒的前端成一定 的角度 ， ２ 这 样就增加了和管壁的接触面积， 支撑 面较大， 防止截 面畸形 的效果要好于圆形的芯棒 ， 同时具备了一定的 方折皱的作用 ， 制造工艺也较为简单。此种芯棒通常 用在弯曲半径 为 ２的 中等壁厚的小直径弯管件上。 材 料 为 ３ ｒＷ８ 热处理满 足 ５ ５ Ｈ Ｃ Ｃ２ Ｖ， ２— ６ Ｒ 。 撑， 及时采用 了芯棒作为辅助工具 ， 弯管操作时也容
关键 词 ： 有芯弯管 ； 工作原理 ； 具构成 模 中图分类号 ：Ｇ ６ Ｔ ７ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号：０ ７ ４ １ （ ０ １ ０ － １２ ０ １０ － ４ ４ ２ １ ） ６ ０ ４ － ２
Ｔｈｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｄ ｓｇ ｆｃ ｒ ｄ ｐ ｐ ｌ ｆｅ ｔｖ ｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅ ｉ ｅ ｍｏ ｄ Ｈｕ ｎ Ｚｈ ａｇ ｉ
芯弯管进行合理有效地控制 ， 以防在管件的技术应用
中 出现送料 不 到位 的现象发 生 。
３３ 有芯弯管磨具的芯棒设计 ．
芯棒是弯管模具的重要构件 ， 其主要作用就是从 里面对管坯进行支撑 ， 控制其在弯管过程 中的形变 ，
保证其截面的形状不会因为弯折而发生畸形变化或 者管壁 出现折皱。在实际的模具设计中， 有以下几种 芯棒可以供设计者进行选择 ， 其特性不同应用的范围 也不完全一致 ， 合理的选择可以提高设计的有效性。 （ ）圆头芯棒 此形式结 构简单， １ 制造成型方
壁厚等基本条件对弯管模具进行组合， 利用不同的构 件形成理想的工作模式， 以此获得好 的加工效果。
参 考文献 ：
［］ 王伟荣． １ 常见弯管模具的设计及工 艺探讨 ［］ 山西机械 ， ００ Ｊ． ２ １
（ ）：２ １ ． ３ １－ ５
需要借助辅助设备对芯棒进程抽出， 此过程中可以达 到对 管件进行校正的效果 。但是多球芯棒 的主要缺 陷就是生产过程较为复杂 ， 多球芯棒的材料和工艺保 证与前面的单球芯棒相似。 总之 ， 在有芯弯管的模具设计 中， 芯棒 的形状和 工作是 的尺寸和位置对弯管工艺 的最终结构影响较 大 。为保证芯棒顺利的插人管坯中， 达到弯折位置 ，
定的硬度和光洁度。防皱板的圆形凹槽应 略大于 管坯壁厚 ， 且表面应进行抛光。防皱板的前刃应设计
一
要弯曲不锈钢管的时候 ， 芯棒应采用铝青铜制造 ， 具 体弯折时应与防皱板结合 。最佳方式是采用侧推机 ０— 。 ３ 的锥 度 。防皱板通 常采用 工具 钢和铬 钼 钢进 行 构和顶镦机构结合使用。 制作 ， 淬火后的硬度保证在 ５ ５ Ｈ Ｃ Ｏ一 ５ Ｒ 。所 以， 一定 （） ４ 多节链式芯棒 此结构利用支撑球和链式 要保护好有芯弯管的防皱板， 只有这样才能更好的保
３ 有芯弯管模具 的有效设计
３ １ 加紧钳 口的设计 ．
之间的共同作用下紧贴在弯 曲模胎上。为保证弯管 质量 ， 防止其出现褶皱和断面的畸形 ， 弯曲用模胎 、 芯 棒和防皱必须与管坯的外表面完整吻合 ， 在外边压紧
和 内部芯棒 的共 同作 用下完 成弯折 加工 ， 形成所 需要
加紧钳 口的设计 ， 有效增加了有芯弯管模具的防 滑性。技术人员在设计有芯弯管中， 为防止管件上相 连接的两个弯头的直线距离（ 即加紧钳 口的长度 Ｌ ）
的薄一些 ， 方便进入 到弯曲模具 的切点 位置 ， 并方便 固定 ， 形成 ＿个封 闭 的型 腔 ， 一 安装 时需 要 一个 较 小 的
４ 结
语
有芯弯管模具是一种多部件加工工具 ， 其主要加 工效果 以弯曲模胎为主， 其它模块为辅助 ， 在机械力 的作用下对管坯进行弯曲。加工过程各个部件不是一 成不变的， 而是针对不同的弯曲半径、 弯管材料、 外径 、
１ 有 芯弯管模具 的基本工作原理
有芯弯管的技术工艺就是弯管机 和芯棒相结合 的弯管工艺 ， 其形成的弯角是按照弯曲模具的弯度形 成的。操作过程是将弯管胎膜 固定 在弯管机的主轴
上使 之能够 随 主轴 进行 旋 转 。管 子 在镶 块 与夹 紧块
可以得出弯曲的半径 ， 可以作为设计的参数计人 设计。为了方便起见 ， 当相对半径为 Ｒ ＝ — ０时， ２１ 可 以利用 经验 公式 进 行 设 计 。而 相 对 半 径 尺 小 于 １ ． ５ 可以忽略回弹因素印象。 ｈ
结构共 同构成一个支撑芯棒 ， 并且在一个支撑平面内 进行摆动 ， 因为该芯棒可随弯折而进人到工作 区内， 与管坯一起被弯曲， 所以防止截面变形的效果较好。 （ ）多球芯棒 此种芯棒利用一个软轴将 多个 ５ 碗型的半球串联起来 ， 成一个软体结构 ， 形 且具有一 定的刚性 ， 此结构在支撑 时可 向不 同的方向摆动 ， 因 此在薄壁管上进行单一或者多次、 空间弯曲成形时可 以发挥其优势。采用多球芯棒 的进行操作 ， 在弯曲后 护好有芯弯管管件的质量与安全。
的松 紧度对 管件进 行合 理 的保 证加 工效果 最 佳 。
３ ２ 随动模 块 的设计 ．
４防皱板 ．
图 １ 工作原理
２ 弯 曲胎模的设计原理
设计 中根据实际管坯的规格进行设定 ， 当管坯外 径、 壁厚 、 弯曲半径、 屈服极限为 已知的情况下， 设计
随动模块即压料滑槽 ， 其作用是在弯 曲厚壁和大 半径的管件时 ， 采用滚轮结构 ， 常用的是 带有 随动油 缸的压料滑槽 ， 此装置可根据管件的规格差异对随动 模块进行 自由调控 ， 如果随动模块的速度大于弯曲模
芯棒的直径通常要小于管径。在实际 的生产 中可以 用公式 ：＝ （ ＋ ８） ｄ Ｄ 一 ２ 进行计算 ， 中的参数为 ｄ 其
［］ 郝 ２
力 ， 旭光． 属管 件 的弯 曲工艺 和 弯管 模具 结构 形 式 高 金
［ ］ 汽轮机技术 ， ０ （ ） １２ １５ Ｊ． ２ ４ ４ ： —０． ０ ０
角度的弯管， 工作原理图如图 １ 所示。
１弯 曲模胎 ．
２ 测推 油缸 ． ３夹紧块 ．
过小而导致不能加紧 ， 使得有芯弯管发生弯曲时， 出 现打滑或损伤， 出现影响弯曲效果 的情况发生 ； 当 适 合理的增大 的距离可有效地保证有芯弯管在加紧
时不会出现过载使管件发生偏离的情况 ， 导致加工失 败 的现象发 生 。另外 ， 生产 中还 可 以适 当控 制加 紧 在
（） ３ 单球型芯棒 此种芯棒的前端为圆形 ， 并且 可以围绕一个支点做定量的转动 ， 可以较深的进入到 弯管变形的区域 ， 防止弯管畸形 的效果较好 。此种芯
棒通常用在直径小于 ３ｍ ７ ｍ的管件上 ， 且弯曲半径大 于 １２ ． 倍管径的零件。芯 棒的材料为 ４ ５号钢 ， 当需
时会产生滑动摩擦 ， 因此需要防皱板的工作表面具有
易在此 处 引起 皱折 ， 因此需 要利用 防皱 板进 行控制 。
防皱板的前端是一个有弧度的刃 口， 操作时插在 弯曲模胎和管坯之间， 前端紧贴住管壁和弯 曲模胎 的 相切位置 ， 有效填补 了弯曲模具和管坯之间的侧向缝 隙， 从而起到了在外 表支撑 管壁 的效果 ， 防止起皱 。 因为防皱板 上面浅 圆形 凹槽 与管 坯外表 相接 触 ， 作 工
ｐｏ ｅ ｕ ｅａｅｍａｎｙｉｔ ｄ ｃｄ ａ ｄｔｅｐｏ ｅｓａ ｄｏ ｅａｉｎｔｅｒ ｒ ｓ ｔｏ ｕ ｅ ｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｓ ｏｉ ｏ ｎ ａ ｒｃ ｄ ｒ ｒ ｉｌ ｎｒ ｕ ｅ ｎ ｈ ｒｃｓ ｐ ｒｔ ｏｙａｅａ ｏｉ ｒｄ ｃ ｄｉ ｔ ｓ ａ ｅ．Ｔ ｕ ，ａｓｌ ｆｕ ｄ — ｏ ｎ ｏ ｈ ｌ ｎ ｎ ｈ ｄ
・
１２・ ４
经 验 交流
・
机械研究与应 用 ・
为芯棒直径 ；。 为管径的下偏差 ， 通常其绝对值为 ０ ． ０ Ｄ ； 为管坯 的外径 ；。 １ 为管坯壁厚的上偏差 ， 通常 取 ００ 的管坯壁厚 。芯棒 的长度可 以为 ３— ．１ ５倍 的 芯棒直径。应 当注意的是当芯棒直径较大时， 系数的 取值应 当取向小值 ， 反之则增加。因此 ， 一定要对有 芯弯管模具进行合理有效地控制才能更好的对管件 的管坯进行整体 的支撑 ， 控制其在弯管过程 中的形 变， 保证截面的形状不因弯折而发生畸形变化或者 出 现管壁 折皱 。另外 ， 技术 管理人员 还可 以利用 芯棒 进 行弯管， 管坯 内应采取必要 的润滑措施 ， 同时保证芯 棒的刚度 ， 过程应保持稳定 ， 避免抖动而影响效果。
ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｏｅ ｉ ｅ ｍｏｄ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｉ ｎ ｅｅ ｅ ｃ Ｏ ｔｅ ａ ｐ ｃ ｔ ｆｃ ｒ ｄ ｐｐ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｅｅ ｔｂｉ ｅ ． ｏ ｉ ｏ ｓ
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机械 研 究 与应 用 ・
有 芯 弯 管模 具 的设计 探 讨
黄 智
（ 中山职业技术学院 机械工程 系， 东 中山 ５ ８０ ） 广 ２４ ４
摘
要 ： 对有芯弯管模 具的有效性设计的相关 内 主要 容进行 了系统的分析与探讨 ， 中重 点介 绍 了弯管 的加 工、 芯 其 有 弯管技术的工作原理以及设 计的工 艺流程 等相 关内容 ， 为有芯 弯管模具技 术的应 用提供 了 有效地参考依据 。
相反的压料力大就会导致其外壁变薄 ， 影响弯管的使 用效果 ， 通常进行试验弯管进行测试来确定其状态。 技术 的管 理者 可通过 控制 随动模 块 的速度 ， 对整 个有
பைடு நூலகம்
收稿 日期 ： １－ ０ ２ ２ １ １— ５ ０ 作者简介 ： 智 （９ ９ ） 男 ， 黄 １７ － ， 湖南永州人 ， 机械工程讲师 ， 研究方 向： 三维造型与模具设计。
便 。缺点是棒端为圆型， 这与管壁的接触面积相对较 小， 以此防止截面出现畸形 的效果并不理想， 通常应 ３ ４ 防皱板 的使 用 ． 用在弯曲精度不高 的管件上。适用 的范 围在 １ｍ ７ｍ 操作中， 靠近切人点而没有进人到弯曲变形区域 以上 ， 要求弯折半径大于管径的 ２ 。 倍 的管坯 材料 ， 其外 表 没 有 得 到 相 应 的模 具 构 件 的 支 （ ）勺型芯棒 此芯棒的前端成一定 的角度 ， ２ 这 样就增加了和管壁的接触面积， 支撑 面较大， 防止截 面畸形 的效果要好于圆形的芯棒 ， 同时具备了一定的 方折皱的作用 ， 制造工艺也较为简单。此种芯棒通常 用在弯曲半径 为 ２的 中等壁厚的小直径弯管件上。 材 料 为 ３ ｒＷ８ 热处理满 足 ５ ５ Ｈ Ｃ Ｃ２ Ｖ， ２— ６ Ｒ 。 撑， 及时采用 了芯棒作为辅助工具 ， 弯管操作时也容
关键 词 ： 有芯弯管 ； 工作原理 ； 具构成 模 中图分类号 ：Ｇ ６ Ｔ ７ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号：０ ７ ４ １ （ ０ １ ０ － １２ ０ １０ － ４ ４ ２ １ ） ６ ０ ４ － ２
Ｔｈｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｄ ｓｇ ｆｃ ｒ ｄ ｐ ｐ ｌ ｆｅ ｔｖ ｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅ ｉ ｅ ｍｏ ｄ Ｈｕ ｎ Ｚｈ ａｇ ｉ
芯弯管进行合理有效地控制 ， 以防在管件的技术应用
中 出现送料 不 到位 的现象发 生 。
３３ 有芯弯管磨具的芯棒设计 ．
芯棒是弯管模具的重要构件 ， 其主要作用就是从 里面对管坯进行支撑 ， 控制其在弯管过程 中的形变 ，
保证其截面的形状不会因为弯折而发生畸形变化或 者管壁 出现折皱。在实际的模具设计中， 有以下几种 芯棒可以供设计者进行选择 ， 其特性不同应用的范围 也不完全一致 ， 合理的选择可以提高设计的有效性。 （ ）圆头芯棒 此形式结 构简单， １ 制造成型方
壁厚等基本条件对弯管模具进行组合， 利用不同的构 件形成理想的工作模式， 以此获得好 的加工效果。
参 考文献 ：
［］ 王伟荣． １ 常见弯管模具的设计及工 艺探讨 ［］ 山西机械 ， ００ Ｊ． ２ １
（ ）：２ １ ． ３ １－ ５
需要借助辅助设备对芯棒进程抽出， 此过程中可以达 到对 管件进行校正的效果 。但是多球芯棒 的主要缺 陷就是生产过程较为复杂 ， 多球芯棒的材料和工艺保 证与前面的单球芯棒相似。 总之 ， 在有芯弯管的模具设计 中， 芯棒 的形状和 工作是 的尺寸和位置对弯管工艺 的最终结构影响较 大 。为保证芯棒顺利的插人管坯中， 达到弯折位置 ，
定的硬度和光洁度。防皱板的圆形凹槽应 略大于 管坯壁厚 ， 且表面应进行抛光。防皱板的前刃应设计
一
要弯曲不锈钢管的时候 ， 芯棒应采用铝青铜制造 ， 具 体弯折时应与防皱板结合 。最佳方式是采用侧推机 ０— 。 ３ 的锥 度 。防皱板通 常采用 工具 钢和铬 钼 钢进 行 构和顶镦机构结合使用。 制作 ， 淬火后的硬度保证在 ５ ５ Ｈ Ｃ Ｏ一 ５ Ｒ 。所 以， 一定 （） ４ 多节链式芯棒 此结构利用支撑球和链式 要保护好有芯弯管的防皱板， 只有这样才能更好的保
３ 有芯弯管模具 的有效设计
３ １ 加紧钳 口的设计 ．
之间的共同作用下紧贴在弯 曲模胎上。为保证弯管 质量 ， 防止其出现褶皱和断面的畸形 ， 弯曲用模胎 、 芯 棒和防皱必须与管坯的外表面完整吻合 ， 在外边压紧
和 内部芯棒 的共 同作 用下完 成弯折 加工 ， 形成所 需要
加紧钳 口的设计 ， 有效增加了有芯弯管模具的防 滑性。技术人员在设计有芯弯管中， 为防止管件上相 连接的两个弯头的直线距离（ 即加紧钳 口的长度 Ｌ ）
的薄一些 ， 方便进入 到弯曲模具 的切点 位置 ， 并方便 固定 ， 形成 ＿个封 闭 的型 腔 ， 一 安装 时需 要 一个 较 小 的
４ 结
语
有芯弯管模具是一种多部件加工工具 ， 其主要加 工效果 以弯曲模胎为主， 其它模块为辅助 ， 在机械力 的作用下对管坯进行弯曲。加工过程各个部件不是一 成不变的， 而是针对不同的弯曲半径、 弯管材料、 外径 、
１ 有 芯弯管模具 的基本工作原理
有芯弯管的技术工艺就是弯管机 和芯棒相结合 的弯管工艺 ， 其形成的弯角是按照弯曲模具的弯度形 成的。操作过程是将弯管胎膜 固定 在弯管机的主轴
上使 之能够 随 主轴 进行 旋 转 。管 子 在镶 块 与夹 紧块
可以得出弯曲的半径 ， 可以作为设计的参数计人 设计。为了方便起见 ， 当相对半径为 Ｒ ＝ — ０时， ２１ 可 以利用 经验 公式 进 行 设 计 。而 相 对 半 径 尺 小 于 １ ． ５ 可以忽略回弹因素印象。 ｈ
结构共 同构成一个支撑芯棒 ， 并且在一个支撑平面内 进行摆动 ， 因为该芯棒可随弯折而进人到工作 区内， 与管坯一起被弯曲， 所以防止截面变形的效果较好。 （ ）多球芯棒 此种芯棒利用一个软轴将 多个 ５ 碗型的半球串联起来 ， 成一个软体结构 ， 形 且具有一 定的刚性 ， 此结构在支撑 时可 向不 同的方向摆动 ， 因 此在薄壁管上进行单一或者多次、 空间弯曲成形时可 以发挥其优势。采用多球芯棒 的进行操作 ， 在弯曲后 护好有芯弯管管件的质量与安全。
的松 紧度对 管件进 行合 理 的保 证加 工效果 最 佳 。
３ ２ 随动模 块 的设计 ．
４防皱板 ．
图 １ 工作原理
２ 弯 曲胎模的设计原理
设计 中根据实际管坯的规格进行设定 ， 当管坯外 径、 壁厚 、 弯曲半径、 屈服极限为 已知的情况下， 设计
随动模块即压料滑槽 ， 其作用是在弯 曲厚壁和大 半径的管件时 ， 采用滚轮结构 ， 常用的是 带有 随动油 缸的压料滑槽 ， 此装置可根据管件的规格差异对随动 模块进行 自由调控 ， 如果随动模块的速度大于弯曲模
芯棒的直径通常要小于管径。在实际 的生产 中可以 用公式 ：＝ （ ＋ ８） ｄ Ｄ 一 ２ 进行计算 ， 中的参数为 ｄ 其
［］ 郝 ２
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［ ］ 汽轮机技术 ， ０ （ ） １２ １５ Ｊ． ２ ４ ４ ： —０． ０ ０
角度的弯管， 工作原理图如图 １ 所示。
１弯 曲模胎 ．
２ 测推 油缸 ． ３夹紧块 ．
过小而导致不能加紧 ， 使得有芯弯管发生弯曲时， 出 现打滑或损伤， 出现影响弯曲效果 的情况发生 ； 当 适 合理的增大 的距离可有效地保证有芯弯管在加紧
时不会出现过载使管件发生偏离的情况 ， 导致加工失 败 的现象发 生 。另外 ， 生产 中还 可 以适 当控 制加 紧 在
（） ３ 单球型芯棒 此种芯棒的前端为圆形 ， 并且 可以围绕一个支点做定量的转动 ， 可以较深的进入到 弯管变形的区域 ， 防止弯管畸形 的效果较好 。此种芯
棒通常用在直径小于 ３ｍ ７ ｍ的管件上 ， 且弯曲半径大 于 １２ ． 倍管径的零件。芯 棒的材料为 ４ ５号钢 ， 当需
时会产生滑动摩擦 ， 因此需要防皱板的工作表面具有
易在此 处 引起 皱折 ， 因此需 要利用 防皱 板进 行控制 。
防皱板的前端是一个有弧度的刃 口， 操作时插在 弯曲模胎和管坯之间， 前端紧贴住管壁和弯 曲模胎 的 相切位置 ， 有效填补 了弯曲模具和管坯之间的侧向缝 隙， 从而起到了在外 表支撑 管壁 的效果 ， 防止起皱 。 因为防皱板 上面浅 圆形 凹槽 与管 坯外表 相接 触 ， 作 工
ｐｏ ｅ ｕ ｅａｅｍａｎｙｉｔ ｄ ｃｄ ａ ｄｔｅｐｏ ｅｓａ ｄｏ ｅａｉｎｔｅｒ ｒ ｓ ｔｏ ｕ ｅ ｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｓ ｏｉ ｏ ｎ ａ ｒｃ ｄ ｒ ｒ ｉｌ ｎｒ ｕ ｅ ｎ ｈ ｒｃｓ ｐ ｒｔ ｏｙａｅａ ｏｉ ｒｄ ｃ ｄｉ ｔ ｓ ａ ｅ．Ｔ ｕ ，ａｓｌ ｆｕ ｄ — ｏ ｎ ｏ ｈ ｌ ｎ ｎ ｈ ｄ
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机械研究与应 用 ・
为芯棒直径 ；。 为管径的下偏差 ， 通常其绝对值为 ０ ． ０ Ｄ ； 为管坯 的外径 ；。 １ 为管坯壁厚的上偏差 ， 通常 取 ００ 的管坯壁厚 。芯棒 的长度可 以为 ３— ．１ ５倍 的 芯棒直径。应 当注意的是当芯棒直径较大时， 系数的 取值应 当取向小值 ， 反之则增加。因此 ， 一定要对有 芯弯管模具进行合理有效地控制才能更好的对管件 的管坯进行整体 的支撑 ， 控制其在弯管过程 中的形 变， 保证截面的形状不因弯折而发生畸形变化或者 出 现管壁 折皱 。另外 ， 技术 管理人员 还可 以利用 芯棒 进 行弯管， 管坯 内应采取必要 的润滑措施 ， 同时保证芯 棒的刚度 ， 过程应保持稳定 ， 避免抖动而影响效果。
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