CB125T手把管的彎管機(jī)彎曲模具設(shè)計(jì)

    重慶大學(xué)陳霞溫彤

    [摘要]介紹了CB125T摩托車手把管的彎管機(jī)彎曲工藝及模具，并以該件為例介紹了CNC彎管機(jī)彎模設(shè)計(jì)中的幾何尺寸計(jì)算方法。

    關(guān)鍵詞：  管材  彎曲  模具設(shè)計(jì)  彎管機(jī)

    1  引  言

    圖1所示的CB125T兩輪摩托車手把管，材料為20鋼-是一個(gè)典型的薄壁鋼管彎曲件。其基本的加工工藝順序?yàn)椋汗芘飨铝稀⑿Ｖ?、彎曲、滾花、鉆孔、檢驗(yàn)。彎曲是其中一個(gè)十分重要的加工環(huán)節(jié)，彎曲質(zhì)量的好壞，對(duì)后續(xù)加工工序和管制件的整體質(zhì)量水平影響很大。

為保證生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，CB125T摩托車手把管的彎曲采用了適合大批量、高精度要求管件加工的數(shù)控(CNC)彎管機(jī)，機(jī)型是日本OPTON公司的MS-50R型。該型號(hào)彎管機(jī)所能彎曲的最大鋼管直徑為50mm，最大管壁厚2. 3mm，最大彎曲半徑為150mm，彎曲角度o?！?span lang="EN-US">1950．

2 CB125T手把管的彎管機(jī)彎曲工藝與模具

    彎管機(jī)的彎管方式是“纏繞式”彎曲，該方式將管件的各個(gè)彎頭依次進(jìn)行彎曲，最終完成整個(gè)管件的彎曲。由于結(jié)構(gòu)上的原因，不同型號(hào)的彎管機(jī)對(duì)所彎管件在幾何形狀及尺寸上都有一定的要求。除了由彎管機(jī)設(shè)備型號(hào)所確定的一些參數(shù)，如彎管的最大直徑D，管坯的最大長(zhǎng)度L,彎曲最大角度，最小和最大彎曲半徑r和R等外，還要求管件每?jī)蓚€(gè)彎頭之間以及管的兩端頭有足夠長(zhǎng)的直線段Z．以便于彎曲時(shí)管材的夾緊和彎制，一般L的取值應(yīng)大于(1.5～3)D。

    根據(jù)圖1可知．CB125T手把管的管徑D．管坯總長(zhǎng)L，相對(duì)壁厚t/D，最大彎曲角度P，彎曲半徑R和r等均滿足MS-50R彎管機(jī)要求。但經(jīng)計(jì)算后知該件兩端的兩個(gè)彎頭之間的直線段長(zhǎng)度，為5. 52mm（計(jì)算方法見(jiàn)后），小于MS-50R彎管機(jī)允許的最小直線段長(zhǎng)度。為了能在現(xiàn)有的設(shè)備上進(jìn)行生產(chǎn)，必須采用與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)彎管機(jī)彎曲模具所不同的結(jié)構(gòu)形式。由此我們利用了OPTON MS-50R型CNC彎管機(jī)可同時(shí)安裝兩套彎模來(lái)加工同一管材這一功能，設(shè)計(jì)出兩套彎模來(lái)彎制該手把管。第一套彎曲模具與常用的標(biāo)準(zhǔn)彎管機(jī)彎曲模具一樣，稱為標(biāo)準(zhǔn)型，第二套為非標(biāo)準(zhǔn)型，稱為異型-結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。異型彎模和標(biāo)準(zhǔn)型彎模主要的不同在于與夾緊模相配合的部分。根據(jù)CB125T

手把管的管形特點(diǎn)，異型彎模上與夾緊模相配合的部分做成對(duì)稱兩個(gè)方向的弧形型槽，這樣既保證了彎曲時(shí)有足夠的夾持長(zhǎng)度，又不會(huì)使管件和彎曲模發(fā)生干涉，從而實(shí)現(xiàn)了彎管機(jī)的纏繞式彎曲，無(wú)論從手把管左端還是右端開(kāi)始彎曲，第一個(gè)彎頭采用的都是標(biāo)準(zhǔn)型，第二個(gè)彎頭用異型，第三個(gè)彎頭用標(biāo)準(zhǔn)型，最后是異型。

3異型彎模設(shè)計(jì)與幾何計(jì)算

    CB125T手把管異型彎模設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容在亍弧形型槽的設(shè)計(jì)，其關(guān)系則是確定一些空間幾何尺寸，如圖2所示異型彎曲模的直線段長(zhǎng)度Z（兩段圓弧間的真線段長(zhǎng)度EF），角a及p的大小等。

    一根多段不共面管材彎曲（空間彎曲）件的形狀無(wú)論有多么復(fù)雜，幾何尺寸計(jì)算時(shí)總可以將該管件用過(guò)管斷面中心的軸線來(lái)表示，即簡(jiǎn)化為多段連續(xù)柏聯(lián)的直線和曲線段后再進(jìn)行計(jì)算，最后再考慮管子直徑大小等?？臻g彎管件幾何尺寸計(jì)算的常用方法有立體幾何計(jì)算法和矢量計(jì)算法。

    利用立體幾何方法計(jì)算空間彎管的幾何尺寸，先要根據(jù)制件圖搞清管形中各軸線的相互關(guān)系。由于在制件圖中，一般各個(gè)視圖都是將管形向空間相互垂直的平面投影而成的，據(jù)此確定管件各軸線在空間的關(guān)系，繪出反映各軸線幾何關(guān)系的立體圖，得到如圖3所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖L由于CB12sT手把管的對(duì)稱性，只繪出一半）。矢量計(jì)算法首先要建立坐標(biāo)系，如圖3所示，再根據(jù)制件圖得到各幾何點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際中常常兩種計(jì)算并用。下面以CB125T手把管為例進(jìn)行說(shuō)明。

4結(jié)論

    經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，上述彎管機(jī)彎曲工藝以及彎曲模具完全能彎制出合格的CB125T手把管彎管件，從而在間一臺(tái)C,NC彎管機(jī)上彎制出了CB125T摩托車手把管，證明該彎管工藝及模具設(shè)計(jì)是成功的。目前，該模具已用于批量生產(chǎn)，并取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。該彎管工藝和彎曲模具結(jié)構(gòu)形式，對(duì)在CNC彎管機(jī)上彎制短直線段管件有較高參考價(jià)值。