Ｄｉｅ ａｎｄ Ｍｏｕｌｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．５ ２０１７ 文章编号：１００１—４９３４（２０１７）０５—００３６—０３ 新型手动弯管模具设计 李 娟 （常州铁道高等职业技术学校 轨道交通系，江苏 常州 ２１３０００） 摘 要：一种空调水管总成需要将其直管预弯１８０。后焊接在散热器上，然后再对管子 进行弯曲。由于水管总成的管子有预先弯曲，并有散热片焊接在管子上，其结构复杂， 无法在自动弯管机上加工，常规手动弯管模亦不能满足加工要求。针对焊接水管总成 的特点，设计了新型手动弯管模具，弯管模具包括肘节式压紧机构、滑块压弯机构、定 位机构等装置，可实现总成铝管的多个弯角的一次性装夹、分步弯曲。弯曲过程顺畅、 省力，成形的管子走向稳定，外形饱满，无褶皱、夹伤等缺陷。设计的新型弯管模具，解 决了焊接总成管子的弯曲难题，取得了良好的经济效益。 关键词：水管总成；新型；手动弯管模具 中图分类号：ＴＧ ３８６ 文献标识码：Ｂ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｍａｎｕａｌ ｔｕｂ￣ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ ＬＩ Ｊｕａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｔｕｂｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｔｕｂｅ ｔｏ １８０。，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ｂｅｎｄｅｄ ｔｕｂｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｏｒ，ａｎｄ ａｔ ｌａｓｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｂｓｃ－ ｑｕｅｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｉｎ ｗｅｌｄｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｕｂｅ，ｓｔｒｕｃ． ｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｉＳ ｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｕｂｅ ｂｅｎｄｅｒ ｏｒ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｍａｎｕａｌ ｔｕｂｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｔｕｂｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ，ａ ｎｅｗ ｍａｎｕａｌ ｔｕｂｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ ｗａｓ ｄｃｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｕｂｅ．ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｃ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ａ ｔｏｇｇｌｅ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｌｉｄｅ ｂｌｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ＳＯ ｆｏｒｔｈ．Ｔｈｅ ｏｎｅ—ｔｉｍｅ ｃｌａｍｐｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｅｐ－ｂｙ－ｓｔｅｐ ｂｅｎｄｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｏｒｎｅｒｓ ｉｎ ｔｈｃ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｕｂｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉＳ ｓｍｏｏｔｈ ａｎｄ ｆｏｒｃｅ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｄ ｔｕｂｅ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｎｏ ｄｅｆｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｏｌｄｓ ａｎｄ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅ． ｆｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｕｂｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｔｕｂｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｇｏｏｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ ｔｕｂｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ；ｎｅｗ ｔｙｐｅ；ｍａｎｕａｌ ｔｕｂｅ—ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ 由一根经弯曲的铝管和散热器片焊接而成，管 ０ 引言 图１所示的零件是一种发动机水管总成， 收稿日期：２０１７－０２—０６ 作者简介：李娟（１９８１一）。女，讲师。 子直径为 １２ ｍｍ，壁厚为１．０ ｍｍ。管子前端 的弯曲是在焊接后完成的，其弯曲前的半成品 如图２所示。一根直管经弯曲１８０。后穿入散热 模具技术２０１７．Ｎｏ．５ ３７ 器片，焊接后成形管子头部，这些工艺都属于常 规工艺ｌ＿１］，比较容易实现。当经过弯１８０。的管 子焊接在散热器片上以后，再进行弯管成形，此 分析，了解了管子弯曲成形的定位、夹持、弯曲 等特点，设计了一套专用的新型手动多弯角弯 管模具，以满足水管总成的弯曲成形。 时管子总成已不能在自动弯管机上弯曲。自动 弯管机的弯曲一般是夹持住一根直管的尾部， 在弯曲过程不断向前进给进行弯曲 ］，而此管 子总成显然无法满足要求。 经分析，管子总成无法在自动弯管机上弯 曲，而在普通的手动弯管机上需分多工序进行 管子弯曲，其劳动强度大，精度低，效率低，也无 法满足要求Ｉｎ］。通过对水管总成结构特点进行 图１发动机水管总成 图２弯管前的半成品 １手动弯管模具设计 设计手动弯管模之前先制定管子总成弯曲 工艺，弯曲时按图１中弯曲角顺序依次弯曲，即 在２个弯曲角ａ和ｂ中，ａ角先弯曲。确定了弯 曲顺序即确定了工件的初始定位。一般弯曲成 形都依据管子水平弯曲的原则，因此将管子的 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９“ 第一个弯（下称一弯）水平放置，其弯曲角交点 和管子中心轴方向形成笛卡尔坐标系。 设计的手动弯管模具如图３所示。手动弯 管模具包括模具台、工件定位装置、一弯的弯曲 机构和第二个弯（下称二弯）的弯曲机构。模具 台南中空方钢和台面板焊接而成，工件的定位 包括了管子的初始定位和一弯的弯曲角度定 位。一弯的弯曲机构包括一弯肘节式推压器 ｌ２、压紧模４、一弯固定轮模５、一弯弯管旋压装 １．工件定位销 ２．工件３．时节式推压压紧器 ４．压紧模 ５．一弯固定轮模 ６．二弯轮模手柄 ７．二弯轮模 ８．二弯压弯模 ９．二弯拉力弹簧 １Ｏ．二弯肘节式推压器 ｌ１．一弯弯管旋压装置 １２．一弯肘节式推压器 １３．一弯随动弯模 １４．一弯拉力弹簧 １５．弯管定位块 １６．模具台 图３手动弯管模具 置１１、一弯随动弯模１３、一弯拉力弹簧１４、弯管 定位块１５。二弯的弯曲机构包括二弯轮模手柄 ６、二弯轮模７、二弯压弯模８、二弯拉力弹簧９、 二弯肘节式推压器１０。 在一弯时，管子尾部放置在模具台的定位 销上定位，并水平摆放。设计的肘节式推压机 构和压紧模用于压紧管子，肘节式旋压机构用 于压紧并旋压管子，从而弯曲成形。旋压机构 ３８ Ｄｉｅ ａｎｄ Ｍｏｕｌｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．５ ２０ １ ７ 旋转到弯管定位块１５的位置，弯管定位块１５ 设计有Ｕ型槽，可根据管子实际回弹情况调节 具体定位位置。设计的肘节式推压机构和肘节 式旋压机构在压紧时，其推杆、手柄以及连接板 子外圆接触并配合，以实现管子弯曲。同时根 据弯曲角的角度，设计二弯推压机构的倾斜角， 并设计成可调节形式，以便调整管子回弹带来 的弯曲角度的变化，推压机构的二弯压弯模８ 采用铜滑块结构，和一弯随动弯模１３类似，在 推压器作用下旋压管子，从而实现管子弯曲。 在一条直线上，可实现机械自锁，保证了足够的 压紧力。设计的一弯随动弯模１３为铜合金材质， 可以减小弯管过程中的摩擦，其前端开有和管子 配合的半圆槽，后侧开有Ｕ型槽，由压板、螺钉和 ２管子弯曲过程 首先将工件定位并放置到弯管模具上，推 动肘节式推压机构将管子压紧，推动一弯随动 弯模１３的肘节式推压机构，压紧管子并逆时针 套管安装在推压机构的前端，一弯随动弯模１３ 可沿着套管和自身的Ｕ型槽方向自由滑动，其一 侧安装有一弯拉力弹簧１４，将一弯随动弯模１３ 拉向一侧，保证一弯随动弯模１３在弯管前的定 位和弯管后的复位。在弯管时，一弯随动弯模１３ 压紧管子后和管子不发生相对移动，但会绕着一 弯固定轮模５的轴线旋转，以旋压的方式弯管， 旋转一弯弯管旋压装置１１，直到碰到弯管定位 块１５，此时管子总成的一弯已弯曲完毕。然后 将二弯轮模７向右旋转到弯曲位，推动二弯肘 管子成形后由一弯拉力弹簧１４拉动归位。一弯 结束后，弯管模具状态如图４所示。 节式推压器ｌＯ到推压极限位，此时二弯已弯曲 完毕。最后依次退回推弯机构、带滑块的肘节 式推压机构和肘节式压紧机构，向左旋转二弯 轮模手柄６，取下管子总成，弯管结束。 ３ 结论 设计的新型手动弯管模具实现了带２个弯 的水管总成的一次装夹弯曲成形，对于更多次弯 曲的情况，在可以实现避让干涉的情况下，同样 可以设计原理相同的一次装夹成形模具。如果 干涉无法避让，则可分步成形，设计多套模具。 设计的新型手动弯管模采用了肘节式推压机构， 压紧力大，定位准确并且省力；弯曲模采用了铜 图４一弯结束后弯管模具状态 滑块结构，设计有销轴滑动槽，与管子不发生位 移，随弯曲过程旋转，弯曲角成形美观、饱满。两 在二弯时，南于管子在一弯弯曲后，管子夹 紧机构和弯曲机构并未归位，起到了固定和定 位作用，此弯只需实现管子角度弯曲。如果再 套弯曲模具设计在同一套模具中，实现了管子的 多个弯角一次装夹分步成形。提高了弯管精度和 效率，解决了焊接总成管子的弯曲难题。 次采用像一弯的旋压结构，势必模具的结构会 很复杂，所以采用了肘节式推压结构。在一弯 的弯管过程中管子将会和二弯轮模７干涉，因 参考文献： ［１］ 王同海．管材塑性加工技术［Ｍ］．北京：机械Ｔ业ｍ 版社，１９９８． 此将二弯轮模７设计成大半圆形状，轮模上安 装有二弯轮模手柄６。在弯曲一弯时，操作二弯 轮模手柄６向左旋转，此时轮模的缺口处和管 子相对，保证和管子不发生干涉，在二弯时，将 二弯轮模手柄６向右放回，轮模的半圆槽和管 Ｅ２］ 王孝培．冲压手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４． Ｅ３］ 李云江．特种塑性成形ＥＭ］．北京：机械丁业出版社， ２Ｏ０８．