專利名稱：一種制造u形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械制造領(lǐng)域，具體涉及一種制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
在工程建設(shè)中的許多管道支架需要用到U形管卡，U形管卡都是由鋼棒彎制而成， 因大部分支架用U形管卡在精度上要求不高，所以可以采用很多種方法進行彎制。而在研制核電站用U形防甩擊限制件過程中，對U形桿的半圓部分的半徑提出了嚴格的精度要求， 同時要求彎制過程中圓弧部分的材料性能與直段部分的材料性能相當(dāng)，由于鋼棒的材料為不銹鋼，所以不希望采用加熱的方式改變材料的內(nèi)部晶粒，要求必須用冷彎。在彎曲過程中，局部不能產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，并針對U形桿的回彈問題，進行過量彎曲，使回彈后的U 形桿尺寸正好是需要的尺寸?，F(xiàn)有的U形桿制作工藝大多使用加熱彎制的方式，雖然金屬材料在加熱后更易于彎曲變形，但加熱的過程會導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在材料性能要求較高的場合不宜使用。而現(xiàn)有的冷彎設(shè)備在操作中的彎曲控制精度較低，所制作的U形桿產(chǎn)品無法滿足核電站用U形防甩擊限制件的精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對U形桿尺寸精度要求高，且不希望用加熱的方式進行彎制的情況，提供一種制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，包括固定在底板上的導(dǎo)軌裝置，導(dǎo)軌裝置上設(shè)有可沿導(dǎo)軌方向自由移動的正向推動模具，所述的正向推動模具的前部為圓弧形，圓弧形外邊緣開有凹槽，正向推動模具上設(shè)有驅(qū)動桿，驅(qū)動桿穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連；在導(dǎo)軌裝置的兩側(cè)對稱設(shè)有側(cè)向?qū)蚧喲b置，并且導(dǎo)軌裝置兩側(cè)分別設(shè)有可沿垂直于導(dǎo)軌方向自由移動的側(cè)向推動滑輪，所述的側(cè)向推動滑輪上設(shè)有驅(qū)動桿，驅(qū)動桿穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連；所述的正向推動模具、側(cè)向?qū)蚧喲b置、側(cè)向推動滑輪都設(shè)置在同一水平面上。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其中，所述的導(dǎo)軌裝置包括兩條平行設(shè)置在底板上的導(dǎo)軌，每條導(dǎo)軌上設(shè)有若干滾軸。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其中，所述的正向推動模具的前端設(shè)有棒體固定裝置，棒體固定裝置通過插銷與正向推動模具連接；所述的棒體固定裝置包括U形座，U形座內(nèi)設(shè)有墊塊，墊塊內(nèi)側(cè)設(shè)有凹槽，墊塊的外側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其中，所述的側(cè)向?qū)蚧喲b置包括沿導(dǎo)軌方向設(shè)置的側(cè)向?qū)蛐』喓蛡?cè)向?qū)虼蠡?；?cè)向推動滑輪設(shè)置在側(cè)向?qū)蛐』喓蛡?cè)向?qū)虼蠡喼g；側(cè)向?qū)蛐』?、?cè)向?qū)虼蠡啞?cè)向推動滑輪均能夠沿各自的中心軸自由轉(zhuǎn)動。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其中，所述的正向推動模具的凹槽、棒體固定裝置中墊塊的凹槽，以及側(cè)向?qū)蛐』?、?cè)向?qū)虼蠡?、?cè)向推動滑輪的滑輪槽的半徑均等于或略大于U形桿的桿體半徑。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其中，所述的正向推動模具為半圓形，側(cè)向?qū)蛐』喓蛡?cè)向?qū)虼蠡喌耐膺吘壏謩e與正向推動模具的圓弧0度位置相切，或者與正向推動模具的圓弧0度位置切線略有距離。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其中，所述的正向推動模具的前部為半圓形，后部兩側(cè)為直線或向內(nèi)傾斜的平滑曲線形狀。一種制造U形桿的冷態(tài)彎制方法，該方法將待加工的棒體置于可沿導(dǎo)軌移動的正向推動模具的圓弧形凹槽前端，并在正向推動模具的兩側(cè)通過側(cè)向?qū)蚧唽Π趔w進行限位導(dǎo)向，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動正向推動模具沿導(dǎo)軌運動，使棒體在側(cè)向?qū)蚧喌淖饔孟掳l(fā)生彎曲變形，形成U形桿。進一步，如上所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制方法，其中，在U形桿的兩個直段部分形成平行于導(dǎo)軌的直桿后，分別在兩個直桿的外側(cè)沿垂直于導(dǎo)軌的方向施加側(cè)向推力，使兩個直桿向內(nèi)側(cè)形成過量變形。本發(fā)明的有益效果如下由于本發(fā)明中的正向推動模具前有鋼棒固定裝置，可以有效的使鋼棒位于凹槽內(nèi)，不會在彎曲過程中發(fā)生危險；正向推動模具、側(cè)向推動滑輪、側(cè)向定位滑輪都開有半徑等于或略大于鋼棒半徑的凹槽，所以可以使鋼棒位于凹槽之中，能夠保證U形桿的半圓形部分沿著正向推動模具的凹槽變形，且上述各裝置位于同一水平面上，還可使彎曲過程中不會產(chǎn)生垂直錯位，保證垂直方向的精度；兩側(cè)的側(cè)向推動滑輪，可以使U形桿的半圓形部分成型后，從兩側(cè)向中間推動鋼棒，通過提前的工藝評定，確定側(cè)向推動的距離，即通過過量變形，而后讓彈性回彈抵消掉過量變形量，從而達到一次成型。


圖1為制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具體實施方式
中導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為具體實施方式
中正向推動模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-1、圖4-2為正向推動模具、側(cè)向推動滑輪、側(cè)向定位滑輪及鋼棒固定裝置的墊塊的圓弧開槽尺寸的兩種情況示意圖；圖5為具體實施方式
中鋼棒固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。本發(fā)明所提供的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備包括底板，固定在底板上的導(dǎo)軌裝置，導(dǎo)軌裝置上的正向推動模具，正向推動模具上的驅(qū)動桿和鋼棒固定裝置，導(dǎo)軌兩側(cè)對稱設(shè)有用于導(dǎo)向的側(cè)向?qū)蚧喲b置，并且兩側(cè)各有一個側(cè)向推動滑輪，各側(cè)向推動滑輪上都帶有驅(qū)動桿，驅(qū)動桿穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連，所述的正向推動模具、側(cè)向?qū)蚧喲b置、側(cè)向推動滑輪都在同一水平面上。通過上述設(shè)備所實現(xiàn)的U形桿的冷態(tài)彎制方法是將待加工的棒體置于可沿導(dǎo)軌移動的正向推動模具的圓弧形凹槽前端，并在正向推動模具的兩側(cè)通過側(cè)向?qū)蚧唽Π趔w進行限位導(dǎo)向，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動正向推動模具沿導(dǎo)軌運動，使棒體在側(cè)向?qū)蚧喌淖饔孟掳l(fā)生彎曲變形，形成U形桿。在U形桿的兩個直段部分形成平行于導(dǎo)軌的直桿后， 分別在兩個直桿的外側(cè)沿垂直于導(dǎo)軌的方向施加側(cè)向推力，使兩個直桿向內(nèi)側(cè)形成過量變形。如圖1所示，在本發(fā)明的具體實施方式
中，固定在底板1上的導(dǎo)軌裝置2包括兩條平行設(shè)置的導(dǎo)軌，正向推動模具3置于兩條導(dǎo)軌上，這是一種比較好的設(shè)置方式，能夠保證正向推動模具3的運行穩(wěn)定性。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于只有兩條導(dǎo)軌的形式，一條甚至更多條導(dǎo)軌同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明。驅(qū)動桿4和鋼棒固定裝置5與正向推動模具3相連，驅(qū)動桿 4穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連，使正向推動模具3可以在導(dǎo)軌上沿著導(dǎo)軌方向自由滑動；導(dǎo)軌2兩側(cè)的側(cè)向?qū)蚧喲b置包括側(cè)向?qū)蛐』?和側(cè)向?qū)虼蠡?，在導(dǎo)軌2 兩側(cè)對稱布置，與正向推動模具3在同一水平面上，并且與正向推動模具3的圓弧0度位置相切或與正向推動模具3的圓弧0度位置的切線略有距離，側(cè)向?qū)蛐』?和側(cè)向?qū)虼蠡?可以沿著其各自豎直中心線自由轉(zhuǎn)動。導(dǎo)軌2兩側(cè)的擠壓用側(cè)向推動滑輪8位于上述兩個導(dǎo)向滑輪6、7之間。并且，側(cè)向推動滑輪8與正向推動模具3在同一水平面上，側(cè)向推動滑輪8與側(cè)向驅(qū)動桿9相連，側(cè)向驅(qū)動桿9穿過驅(qū)動桿基座10與驅(qū)動裝置相連，可以使側(cè)向推動滑輪8沿垂直于導(dǎo)軌的水平方向做自由移動，并且側(cè)向推動滑輪8可以沿著其豎直中心線自由轉(zhuǎn)動。如圖2所示，導(dǎo)軌裝置的兩條平行的導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌基座21，導(dǎo)軌基座上的不銹鋼導(dǎo)軌22，不銹鋼導(dǎo)軌上等間距開有若干圓孔23，圓孔上嵌入圓柱形不銹鋼滾軸M。如圖3所示，正向推動模具的一種具體實現(xiàn)形式為半圓形，圓弧外側(cè)開有半徑等于或略大于U桿半徑的凹槽31，正向推動模具90度角方向分別開有用于與驅(qū)動桿相連的圓孔32和用于與鋼棒固定裝置響亮的圓孔33。如圖4-1、圖4-2所示，正向推動模具、側(cè)向推動滑輪、側(cè)向定位滑輪及固定鋼棒裝置的墊塊的圓弧開有半徑等于或略大于鋼棒半徑的凹槽，其中圖4-1的示意圖為開半徑等于鋼棒半徑的凹槽，截面圖上凹槽圓弧的圓心在被開槽物項的邊緣上，圖4-2的示意圖為開凹槽的半徑比鋼棒半徑大d，截面圖上凹槽圓弧的圓心與被開槽物項的邊緣距離為d，一般d的值比較小，為1至2mm，考慮到鋼棒圓度及誤差等因素，建議采用后者的開槽方式。如圖5所示，固定鋼棒的固定裝置包括U形座51，用于與正向推動模具相連的圓孔52，插銷53，和用于調(diào)整緊固鋼棒的不銹鋼墊塊M和調(diào)節(jié)螺栓55，通過擰緊螺栓55，可以使墊塊M擠壓鋼棒，使鋼棒與正向推動模具緊密接觸。當(dāng)然，上述制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備為一種優(yōu)選的實施例，在具體應(yīng)用中，正向推動模具可以是半圓形，也可以是大半圓形，還可以根據(jù)試驗確定工藝，使正向推動模具的前面是半圓形，后面的邊緣是直線或者向內(nèi)傾斜的平滑曲線的形狀，通過側(cè)向推動裝置使U 形桿的直段部分與后面的直線或平滑曲線接觸，解決應(yīng)力集中或回彈問題；兩側(cè)的側(cè)向?qū)蚧喲b置的大小導(dǎo)向滑輪可以是同樣大小的，而不一定是不同大小的，滑輪的數(shù)量可以發(fā)生變化；側(cè)向推動滑輪的位置和數(shù)量也可以有不同的設(shè)計形式。實施例下面提供一個直徑為30mm的鋼棒，彎制成U段為半徑為363mm的半圓形的制造U 形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備的實施例。
兩條平行的導(dǎo)軌間距為500mm，導(dǎo)軌寬度為20mm，導(dǎo)軌上以IOOmm為間距等距設(shè)有直徑為IOmm的滾軸；正向推動模具半徑為363mm的半圓，厚度為50mm，圓弧側(cè)開有半徑為 16mm的凹槽，截面上凹槽的圓心距離正向推動模具的圓弧邊緣1mm，即正向推動模具上的凹槽深為15mm。其它側(cè)向?qū)蚧啞?cè)向推動滑輪及鋼棒固定裝置中墊塊的凹槽也同樣設(shè)置。兩側(cè)的側(cè)向?qū)蛐』喌闹睆綖?00mm，側(cè)向?qū)虼蠡喌闹睆綖?00mm，其外邊緣與正向推動模具圓弧0度位置切線距離為1mm，以保證鋼棒因為圓度誤差及其它誤差的情況下可以順利實現(xiàn)U形桿的彎制。彎制過程如下首先將正向推動模具置于兩個側(cè)向?qū)虼蠡喌耐鈧?cè)，將直徑為 30mm的鋼棒與側(cè)向?qū)虼蠡喌陌疾巯嘟佑|，并將鋼棒的中點置于正向推動模具90度的位置，將鋼棒固定裝置穿過鋼棒并與正向推動模具用銷子相連接，調(diào)整鋼棒固定裝置的螺栓，使鋼棒與正向推動模具的凹槽緊密接觸，通過驅(qū)動裝置推動正向驅(qū)動桿使正向推動模具沿著兩條平行導(dǎo)軌水平向前移動，此時，兩側(cè)的側(cè)向?qū)虼蠡唽︿摪暨M行導(dǎo)向，同時使鋼棒發(fā)生彎曲變形，鋼棒行成一個類似“八”字的形狀。繼續(xù)推動，兩側(cè)的側(cè)向?qū)蛐』喸俅螌︿摪暨M行導(dǎo)向，當(dāng)正向推動模具的0度位置與側(cè)向?qū)蛐』喌闹行木€位置重合時， 停止正向推動模具的運動。此時鋼棒前端完全變形成半圓形，并與正向推動模具的凹槽緊密接觸，側(cè)向?qū)蛐』喓蛡?cè)向?qū)虼蠡喌目拷鼘?dǎo)軌一側(cè)因為與導(dǎo)軌的距離相等，所以兩個導(dǎo)向滑輪使鋼棒的直段部分行成平行于導(dǎo)軌的直桿。此時設(shè)備上的鋼棒已經(jīng)成為一個標準的欲制作的U形桿，但是當(dāng)卸載后，鋼棒會出現(xiàn)彈性回彈，所以將兩側(cè)的側(cè)向推動滑輪移動到鋼棒位置，使鋼棒與側(cè)向推動滑輪的凹槽接觸，兩側(cè)同時加載，向前移動15mm(該值通過工藝評定測試得到)，使U形桿的直段向中間傾斜，保持10分鐘后，對兩側(cè)的側(cè)向推動裝置卸載，將正向推動模具繼續(xù)向前推動，取掉正向推動模具上的鋼棒固定裝置，即可取出 U形桿，U形桿的應(yīng)力會釋放，并有回彈，其回彈量正好為過量變形量，從而一次性得到想要的U形桿。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于包括固定在底板(1)上的導(dǎo)軌裝置O)，導(dǎo)軌裝置( 上設(shè)有可沿導(dǎo)軌方向自由移動的正向推動模具(3)，所述的正向推動模具(3)的前部為圓弧形，圓弧形外邊緣開有凹槽(31)，正向推動模具C3)上設(shè)有驅(qū)動桿 G)，驅(qū)動桿(4)穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連；在導(dǎo)軌裝置O)的兩側(cè)對稱設(shè)有側(cè)向?qū)蚧喲b置，并且導(dǎo)軌裝置( 兩側(cè)分別設(shè)有可沿垂直于導(dǎo)軌方向自由移動的側(cè)向推動滑輪(8)，所述的側(cè)向推動滑輪⑶上設(shè)有驅(qū)動桿(9)，驅(qū)動桿(9)穿過驅(qū)動桿基座(10)與驅(qū)動裝置相連；所述的正向推動模具(3)、側(cè)向?qū)蚧喲b置、側(cè)向推動滑輪(8)都設(shè)置在同一水平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于所述的導(dǎo)軌裝置(2) 包括兩條平行設(shè)置在底板(1)上的導(dǎo)軌，每條導(dǎo)軌上設(shè)有若干滾軸04)。
3.如權(quán)利要求1所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于所述的正向推動模具(3)的前端設(shè)有棒體固定裝置(5)，棒體固定裝置通過插銷(5 與正向推動模具(3)連接；所述的棒體固定裝置( 包括U形座(51)，U形座(51)內(nèi)設(shè)有墊塊(M)，墊塊(54)內(nèi)側(cè)設(shè)有凹槽，墊塊(54)的外側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓(55)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于所述的側(cè)向?qū)蚧喲b置包括沿導(dǎo)軌方向設(shè)置的側(cè)向?qū)蛐』?6)和側(cè)向?qū)虼蠡?7)。
5.如權(quán)利要求4所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于側(cè)向推動滑輪(8)設(shè)置在側(cè)向?qū)蛐』?6)和側(cè)向?qū)虼蠡?7)之間；側(cè)向?qū)蛐』?6)、側(cè)向?qū)虼蠡?7)、側(cè)向推動滑輪(8)均能夠沿各自的中心軸自由轉(zhuǎn)動。
6.如權(quán)利要求5所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于所述的正向推動模具⑶的凹槽、棒體固定裝置(5)中墊塊的凹槽，以及側(cè)向?qū)蛐』?6)、側(cè)向?qū)虼蠡?(7)、側(cè)向推動滑輪(8)的滑輪槽的半徑均等于或略大于U形桿的桿體半徑。
7.如權(quán)利要求4所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于所述的正向推動模具⑶為半圓形，側(cè)向?qū)蛐』?6)和側(cè)向?qū)虼蠡?7)的外邊緣分別與正向推動模具(3)的圓弧O度位置相切，或者與正向推動模具(3)的圓弧O度位置切線略有距離。
8.如權(quán)利要求4所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備，其特征在于所述的正向推動模具(3)的前部為半圓形，后部兩側(cè)為直線或向內(nèi)傾斜的平滑曲線形狀。
9.一種制造U形桿的冷態(tài)彎制方法，其特征在于該方法將待加工的棒體置于可沿導(dǎo)軌移動的正向推動模具的圓弧形凹槽前端，并在正向推動模具的兩側(cè)通過側(cè)向?qū)蚧唽Π趔w進行限位導(dǎo)向，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動正向推動模具沿導(dǎo)軌運動，使棒體在側(cè)向?qū)蚧喌淖饔孟掳l(fā)生彎曲變形，形成U形桿。
10.如權(quán)利要求9所述的制造U形桿的冷態(tài)彎制方法，其特征在于在U形桿的兩個直段部分形成平行于導(dǎo)軌的直桿后，分別在兩個直桿的外側(cè)沿垂直于導(dǎo)軌的方向施加側(cè)向推力，使兩個直桿向內(nèi)側(cè)形成過量變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及機械制造領(lǐng)域，具體涉及一種制造U形桿的冷態(tài)彎制設(shè)備及方法。其結(jié)構(gòu)包括固定在底板上的導(dǎo)軌裝置，導(dǎo)軌裝置上設(shè)有可沿導(dǎo)軌方向自由移動的正向推動模具，正向推動模具的前部為圓弧形，圓弧形外邊緣開有凹槽，正向推動模具上設(shè)有驅(qū)動桿，驅(qū)動桿穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連；在導(dǎo)軌裝置的兩側(cè)對稱設(shè)有側(cè)向?qū)蚧喲b置，并且導(dǎo)軌裝置兩側(cè)分別設(shè)有可沿垂直于導(dǎo)軌方向自由移動的側(cè)向推動滑輪，側(cè)向推動滑輪上設(shè)有驅(qū)動桿，驅(qū)動桿穿過驅(qū)動桿基座與驅(qū)動裝置相連；正向推動模具、側(cè)向?qū)蚧喲b置、側(cè)向推動滑輪都設(shè)置在同一水平面上。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)U形桿的一次性冷態(tài)成形，不會在彎曲過程中發(fā)生危險，并能夠解決U形桿的回彈問題。
文檔編號B21D7/04GK102284573SQ20111019557
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者于勇, 劉偉, 劉虎, 崔昊, 楊世寬, 王付軍, 王宏杰, 王應(yīng)東, 盛鋒, 鄭杰, 高金剛 申請人:中國核電工程有限公司, 沈陽鑫通電站設(shè)備制造有限公司