本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種方管彎圓成形工藝及工裝。

背景技術(shù)：

方管彎圓廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套結(jié)構(gòu)件導(dǎo)流罩固定鋼架，其主要結(jié)構(gòu)為40mm×40mm方管彎圓，圈體成形后直徑達(dá)到3m，要求圓度誤差≤±1mm，平面度誤差≤1mm。

現(xiàn)有技術(shù)中通常用彎管機(jī)將方管彎圓，接頭焊接后，圈體成形。其缺點(diǎn)是方管彎圓后表面難免劃傷，圓弧內(nèi)側(cè)必然起皺，影響產(chǎn)品的機(jī)械性能及外觀質(zhì)量；由于這種方管彎圓的彈性回彈不可避免，再施加外力接頭焊接后，圈體圓度及平面度無法達(dá)到精度要求。

因此，在大型機(jī)械裝備制造領(lǐng)域，迫切需要一種能克服上述缺點(diǎn)的低成本、高精度的方管彎圓成形工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，并達(dá)到以下技術(shù)要求：

(1)方管彎曲成形后的圈體，要具有精確的圓度和平面度；

(2)批量產(chǎn)品具備一致性，裝配時(shí)可實(shí)現(xiàn)100%互換；

(3)產(chǎn)品外觀質(zhì)量好，表面無劃傷和圓弧內(nèi)側(cè)起皺。

發(fā)明人通過反復(fù)研究和實(shí)踐，不斷探索，終于解決上述技術(shù)難題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種低成本、高精度的方管彎圓成形工藝，按如下步驟實(shí)施：

(1)工裝設(shè)計(jì)制作：如附圖1所示，依據(jù)方管彎圓的尺寸要求設(shè)計(jì)制作專用工裝，所述工裝由基板(1)、圍圓擋板(2)、頂推裝置(3)組成；基板(1)作為參考基準(zhǔn)平面校準(zhǔn)工件平面度，基板為厚度40—50mm的熱軋板，其上固定連接有成圓周分部的圍圓擋板(2)；所述圓周的外延連線形成的圓與制造工件的內(nèi)圓重合；沿工件外圓方向設(shè)置有頂推裝置(3)以提供方管彎曲時(shí)所需的外力；同時(shí)，改善方管剖面上的應(yīng)力分布狀態(tài)，使中性層（注：圓形靠外層受拉升變形，靠內(nèi)側(cè)受壓縮變形，中性層指不變形的層面，是該領(lǐng)域的常用術(shù)語）外移，從而達(dá)到減少方管外側(cè)管壁減薄量的目的；

(2)工件預(yù)彎：使用彎管機(jī)將方管進(jìn)行預(yù)彎，獲得比規(guī)定直徑大10—20%的圓?。?/p>

同時(shí)，改善方管剖面上的應(yīng)力分布狀態(tài)，使中性層外移，從而達(dá)到減少方管外側(cè)管壁減薄量的目的；

頂推裝置(3)為楔形結(jié)構(gòu)，依據(jù)被加工圈體結(jié)構(gòu)成圓周分布，操作方便，結(jié)構(gòu)可靠；工件與圈體接觸面積較大，減少局部擠壓變形；

(3)工件固定：將預(yù)彎的方管圓弧，固定在專用工裝上；當(dāng)工件彎圓直徑要求較小時(shí)，在預(yù)彎好的方管內(nèi)加入沙粒壓實(shí)，防止再次彎曲時(shí)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)起皺、彎裂等缺陷；

(4)工件熱矯正：以所述專用工裝的基板(1)作為矯正圈體平面度的基準(zhǔn)，圍圓擋板(2)作為矯正圈體的胎具，根據(jù)圓度要求、平面度要求和圈體平面波浪的變形情況劃出矯正范圍，配合頂推裝置外力，采用火焰將方管圓弧加熱膨脹、變形，使圈體逐漸成形，迅速冷卻到常溫，工件收縮后獲得工件彎曲變形量；當(dāng)工件變形量過大時(shí)再同法反向矯正，直至達(dá)到圓度要求和平面度要求后撤出工裝；

(5)余量切除：方管余量切除，接頭焊接后圈體成形，焊縫打磨平整；

(6)拋丸處理：消除工件內(nèi)殘余應(yīng)力，增加表面強(qiáng)度；

其中步驟(2)可先于步驟(1)進(jìn)行，也可與其同步進(jìn)行；

通過重復(fù)上述步驟(1)—步驟(5)進(jìn)行微量調(diào)整，能夠達(dá)到符合要求的精度和強(qiáng)度，批量產(chǎn)品一致性好，裝配時(shí)可實(shí)現(xiàn)100%互換；產(chǎn)品外觀質(zhì)量好，表面無劃傷和圓弧內(nèi)側(cè)起皺。

本發(fā)明的還包括的優(yōu)化或/和改進(jìn)有：

優(yōu)選方案之一，所述步驟(4)中工件熱矯正中的加熱溫度控制在500—600℃；

優(yōu)選方案之二，所述步驟(4)中工件熱矯正中的加熱方式為氧炔焰加熱；

優(yōu)選方案之三，所述步驟(4)中的變形量較大時(shí)，采用噴水冷卻方式；

本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明有效的解決了方管彎圓成形后圈體的圓度、平面度及外觀質(zhì)量等技術(shù)要求，并消除了加工過程中內(nèi)部殘余應(yīng)力，提高了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，完全滿足客戶要求，僅2015年大型方管彎圓產(chǎn)品供貨200余套，實(shí)現(xiàn)銷售收入24萬元。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的方管彎圓成形工裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中，1—基板、2—圍圓擋板、3—頂推裝置。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

在實(shí)施例中，為了便于描述，各部件相對位置關(guān)系的描述是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進(jìn)行描述的，如：上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖1的布圖方向來確定的。

實(shí)施例1：

制作2.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套結(jié)構(gòu)件導(dǎo)流罩前鋼架。

2.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套結(jié)構(gòu)件導(dǎo)流罩前鋼架主要結(jié)構(gòu)為40mm×40mm方管彎圓，圈體成形后直徑達(dá)到3m，要求圓度誤差≤±1mm，平面度誤差≤1mm。

按如下步驟實(shí)施：

(1)工裝設(shè)計(jì)制作：如附圖1所示，依據(jù)方管彎圓的尺寸要求設(shè)計(jì)制作專用工裝，所述工裝由基板(1)、圍圓擋板(2)、頂推裝置(3)組成；基板(1)作為參考基準(zhǔn)平面校準(zhǔn)工件平面度，基板為厚度40—50mm的熱軋板，其上固定連接有成圓周分部的圍圓擋板(2)，圍圓擋板(2)間距參考工件直徑和操作空間而定；所述圓周的外延連線形成的圓與制造工件的內(nèi)圓重合；沿工件外圓方向設(shè)置有頂推裝置(3)以提供方管彎曲時(shí)所需的外力；同時(shí)，改善方管剖面上的應(yīng)力分布狀態(tài)，使中性層外移，從而達(dá)到減少方管外側(cè)管壁減薄量的目的；

工件直徑大，圍圓擋板的間距就可以相對大一些，理論講間距越小越好，圍成圓后更接近真圓；考慮操作方便的問題，頂推裝置(3)為楔形結(jié)構(gòu)，依據(jù)被加工圈體結(jié)構(gòu)成圓周分布，操作方便，結(jié)構(gòu)可靠；工件與圈體接觸面積較大，減少局部擠壓變形；

(2)工件預(yù)彎：使用彎管機(jī)將方管進(jìn)行預(yù)彎，獲得比規(guī)定直徑大10—20%的圓弧；預(yù)彎時(shí)圓弧直徑大一些，方管彎曲阻力就會相對小一些，從而減少表面劃傷和圓弧內(nèi)側(cè)起皺等缺陷；

(3)工件固定：將預(yù)彎的方管圓弧，固定在專用工裝上；當(dāng)工件彎圓直徑要求較小時(shí)，在預(yù)彎好的方管內(nèi)加入沙粒壓實(shí)，防止再次彎曲時(shí)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)起皺、彎裂等缺陷；

(4)工件熱矯正：以所述專用工裝的基板(1)作為矯正圈體平面度的基準(zhǔn)，圍圓擋板(2)作為矯正圈體的胎具，根據(jù)圓度要求、平面度要求和圈體平面波浪的變形情況劃出矯正范圍，配合頂推裝置外力，采用火焰將方管圓弧加熱膨脹、變形，使圈體逐漸成形，迅速冷卻到常溫，工件收縮后獲得工件彎曲變形量；當(dāng)工件變形量過大時(shí)再同法反向矯正，直至達(dá)到圓度要求和平面度要求后撤出工裝；

(5)余量切除：方管余量切除，接頭焊接后圈體成形，焊縫打磨平整；

(6)拋丸處理：消除工件內(nèi)殘余應(yīng)力，增加表面強(qiáng)度；

其中步驟(2)可先于步驟(1)進(jìn)行，也可與其同步進(jìn)行；

重復(fù)上述步驟(1)—步驟(5)進(jìn)行微量調(diào)整，能夠達(dá)到符合要求的精度和強(qiáng)度，批量產(chǎn)品一致性好，裝配時(shí)可實(shí)現(xiàn)100%互換；產(chǎn)品外觀質(zhì)量好，表面無劃傷和圓弧內(nèi)側(cè)起皺。

實(shí)施例2：

制作2.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套結(jié)構(gòu)件導(dǎo)流罩后鋼架。

2.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套結(jié)構(gòu)件導(dǎo)流罩后鋼架由為3個(gè)圓弧段組成的圈體，主要材料為40mm×40mm方管，拼接后的圈體直徑達(dá)到4m，要求整體圓度誤差≤±1mm，平面度誤差≤1mm。

按照實(shí)施例1的步驟操作，不同之處在于：

所述基板(1)與圍圓擋板(2)之間的固定連接是焊接；

所述基板(1)與頂推裝置(3)之間的固定連接是螺栓連接；

所述頂推裝置(3)為楔形結(jié)構(gòu)，方便操作；

所述基板為厚度40—50mm的熱軋板；

所述步驟(4)中工件熱矯正中的加熱溫度控制在500—600℃；

所述步驟(4)中工件熱矯正中的加熱方式為氧炔焰加熱；

所述步驟(4)中的變形量較大時(shí)，采用噴水冷卻方式；

重復(fù)上述步驟(1)—步驟(5)進(jìn)行微量調(diào)整，能夠達(dá)到符合要求的精度和強(qiáng)度，批量產(chǎn)品一致性好，裝配時(shí)可實(shí)現(xiàn)100%互換；產(chǎn)品外觀質(zhì)量好，表面無劃傷和圓弧內(nèi)側(cè)起皺。

可以理解的是，以上實(shí)施例僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，增加的這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。