[发明专利]小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法

摘要

为解决现有技术小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒技术存在的几何尺寸难于确定，没有针对不同规格管材需要弯曲成设计形状时勺形芯棒的设计方法等问题，本发明提出一种小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法，定义的勺形芯棒的几何尺寸参数包括：芯棒总长度L、芯棒与管材内壁的单边间隙δ、芯棒直径d、勺形曲面中心与芯棒前端的距离L₁、勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L₂和勺形曲面圆角半径r。本发明的有益技术效果是能快速而精确地对不同规格管材弯曲成形为设计形状式所需的勺形芯棒的几何尺寸进行设计，勺形芯棒结构简单，加工方便，能够有效避免截面扁化超标和“鹅头”缺陷的产生，保证了弯管件的质量。

主权项

一种小口径厚壁管数控弯曲成形用勺形芯棒几何尺寸设计方法，其特征在于：该方法定义的勺形芯棒的几何尺寸参数包括：芯棒总长度L、芯棒与管材内壁的单边间隙δ、芯棒直径d、勺形曲面中心与芯棒前端的距离L₁、勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L₂和勺形曲面圆角半径r；各个参数确定方法包括：芯棒总长度L按下式(1)确定，L＝10D  (1)芯棒与管材内壁的单边间隙δ按下式(2)确定，$\mathrm{\δ}=\frac{D}{100}---\left(2\right)$芯棒直径d按下式(3)确定，d＝D‑2t‑2δ  (3)勺形曲面中心与芯棒前端的距离L₁按下式(4)确定，$L_1=\sqrt{2R(D-2t-2\mathrm{\δ})}---\left(4\right)$勺形曲面中心与芯棒轴线距离L₂按下式(5)确定，L₂＝R  (5)勺形曲面圆角半径r按下式(6)确定，$r=\frac{D}{12}---\left(6\right)$上述各式中，L为芯棒总长度，D为拟成形管材外径，δ为芯棒与管材内壁单边间隙，d为芯棒直径，t为管材壁厚，L₁为勺形曲面中心与芯棒前端的距离，R为管材弯曲半径，L₂为勺形曲面中心与芯棒轴线的距离，r为勺形曲面圆角半径，并且，所有参数的单位均为mm；获得上述参数后，采用三维机械制图软件根据芯棒总长度L及芯棒直径d画出一个圆柱体，根据勺形曲面中心与芯棒前端的距离L₁和勺形曲面中心与芯棒轴线的距离L₂确定扫掠中心，以L₂为扫掠半径、以直径为d的圆为扫掠图形，对上述圆柱体进行切除即得到勺形曲面，以圆角半径r对勺形曲面与原有圆柱曲面间的交割线进行圆角操作，由此，完成勺形芯棒的几何尺寸设计和造型。