大曲率半径方管的弯曲工艺及模具设计

■于平

摘要：提出一种在压力机上压制方管的工艺方法。模具设计时，加大模具弧线的弦高深度，通过压力机行程来控制回弹量，以达到期望尺寸的方法。

关键词：大曲率半径；方管弯曲；回弹量

建筑钢制作一个半球结构，需要制作钢梁骨架，其直径为24m，用200mm×200mm×8mm矩形焊管制成，其形状如图1所示。

其弧长为17m，用6m长方管需要3件，采用的压制方案是分段成形。模具结构如图2所示。

模具中蓝色部分为上模，其余为下模，焊接结构、成形部分采用等离子数控下料，用多块板组成成形部分。模具另一面剖视如图3所示。着色的两条线分别是上下模的成形面投影线。

模具设计的关键点：

（1）上下模分别用一块立板（图中最高那块板），作为方管成形的边模，在上下模分开后，又可很方便地把方管向前推进。

（2）模具曲率半径要比工件半径小1/3左右，本案例中，工件外轮廓R11 925mm，模具外轮廓R8600mm。

在实际压制操作中，要遵循以下原则：

（1）模具一定不要一压到底，而是要循序渐进，压下→测量→继续压下→继续测量，直到成形的弧面完全符合样板，然后定准压力机行程，以后每次都要压到此行程，而此时上下模并没有完全合模。

（2）方管每次向前进给量是模具长度的一半。

该工艺方法的核心是加大模具圆弧的深度，也就是弦高加深，通过变化压力机行程来获得理想的工件弧线，从而解决了回弹量不好确定的问题，用多段圆弧最终拟合出理想的弧线。用这种方法设计的模具，压制工件时，一定不能使上下模完全合模。该工艺方法已经得到实际验证，取得非常好的效果（见图4）。

图1

图2

图3

图 4

作者简介：于平，方圆集团有限公司。