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关于管件弯曲后的尺寸精度如何保证,是从事弯管相关工作的人都关心的问题。但是要说清楚这个问题,确实不太容易。我们在这个系列之三中提到过,今天继续做些探讨。
我们先从为什么会有偏差来谈起。
尺寸精度偏差来自两个方面,一个是反弹带来的角度偏差,另一个是材料的延展带来的长度偏差。
先来看看反弹的影响。
对反弹影响最大的因素来自于材料特性,从指标上来看是以下四个:
杨氏模量
屈服强度
抗拉强度
冷作硬化率
当我们已经准备好材料时,以上的指标都已经相对固定了。我们不可能再去调整材料特性,这时只能通过补偿的方式来解决反弹的影响。即弯管时将实际弯曲角度大于图纸标称角度,弯曲后经过反弹后达到图纸标称角度要求。
目前技术领先的CNC数控弯管机制造厂家,都可以实现在弯管机数控系统人机界面输入相关的材料特性参数,自动生成的弯管程序就将补偿量考虑在内了。因此,实际上补偿是通过程序中利用的算法来实现的。算法是否科学合理,决定了补偿的效果。而算法是结合了力学理论公式,实际经验数据积累,自身设备和模具的设计特点等等得出的,可以说是弯管机制造商的核心知识。同时,由于需要实际经验数据积累,时间的沉淀也变得不可或缺。任何一个成立不到20年的弯管机制造商说他们制造的弯管机的补偿机制效果良好都是绝不可能实现的。
作为专业生产弯管机近80年的公司,Herber在弯管的理论知识和实际经验结合方面确实有独到的知识。下面,给大家分享一些你很难在理论书籍里面找到的知识点。
知识点1. 如果屈服强度有差别,对弯曲角度的影响有多大?
Herber的知识是±10Mpa的区别会造成±0.1°的角度偏差。
知识点2. 焊管和无缝管对弯曲角度有影响吗?
由于焊管的焊接部分会造成硬度升高,会造成±0.1°的角度偏差。
知识点3.常规的设备制造精度,模具制造公差,芯棒与管子内径的公差等对弯曲角度有影响吗?
常规的公差对弯曲角度最多会造成±0.5°的角度偏差。
下面我们来做一道计算题,如下图所示的一根管子,长度1m,屈服强度偏差值为±35Mpa,管子为焊管,求在弯管之后两端的位置偏差。
按上面的知识点,我们得到屈服强度偏差造成的每个弯的偏差是±0.35°,焊管造成的每个弯的角度偏差为±0.1°,而设备和模具的公差造成角度偏差为±0.5°。
那么综合起来四个弯造成的总的角度偏差为:
按管子长度1m计算,两端的位置偏差为:
下面看一下材料延展带来的长度尺寸偏差如何处理。
由于弯曲过程材料是延展的,如果不采取措施,最终的弯过的管子长度尺寸肯定大于图纸标称长度。而且两个弯之间的距离也会大于标称尺寸。
作为弯管机制造商,能做的就是根据输入的材料特性,计算好管子的下料尺寸,并且在弯管程序中考虑到材料延展的因素。弯管程序中主要计算的是每个弯的起弯点和结束点。与反弹补偿相同,一样要考虑设备和模具的公差。 这些考虑一样是在程序的算法体现的。
因此,回到之前系列文章之三提到的点,管件的尺寸保证,主要看编程软件所用性能曲线和计算逻辑是否准确表述弯管时材料的变形。
每一个成熟的弯管机制造厂家所用编程软件都是自己开发的,性能曲线和计算逻辑都是根据数据积累和自身对工艺的理解进行了相对的优化。此处工艺的理解还要加上对设备制造精度和模具制造公差的考虑。这样才能在最终的弯管结果中最接近标称尺寸。
本文最后还是来看一段视频。是Herber的2400S,弯管能力为105x2mm管径。
可以看到在如何控制弯模安装轴的刚度上,设备有通过特殊设计的拉杆。另外在弯曲的零件的特点是管件弯之间的距离比较短,这个非常考验编程软件的计算逻辑,因为两个弯的变形会有相互的影响。正是这样的工件可以体现弯管机真正的水平。