CN112718969B

CN112718969B - 一种复合弯管弯曲成形及检验方法

Info

Publication number: CN112718969B
Application number: CN202011286634.XA
Authority: CN
Inventors: 张飞; 曹立林; 李宝清; 王运平; 杜江辉; 贺陆官
Original assignee: AECC Aero Engine Xian Power Control Technology Co Ltd
Current assignee: AECC Aero Engine Xian Power Control Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2040-11-17
Also published as: CN112718969A

Abstract

本发明属于复合弯管加工领域，具体涉及一种复合弯管弯曲成形及检验方法。解决现有复合弯管加工及检验方法存在的合格率低、一致性差的问题，包括设计制备各模具及检验模胎、加工及检验的步骤，将原复合弯管工艺中手工弯曲工序改成两道，消除零件手工人为因素造成的不一致与不合理变形，得到交付尺寸稳定、质量可靠的导管。并根据复合弯管空间结构，设计了新型弯管模具和检验模胎，由于此弯曲夹具应用在弯管机上，使得零件的进给和夹持更加准确，且为一次定位。同时设计压型模应用于冲床上，将非复合R面放置在压型模水平面，凸模与凹模在纵向上放置复合R，使得复合弯在冲床上成型。可获得较高的尺寸精度和零件质量。

Description

一种复合弯管弯曲成形及检验方法

技术领域

本发明属于复合弯管加工领域，具体涉及一种航空用复合弯管弯曲成形及检验方法。

背景技术

航空发动机中的管路，是航空发动机燃油附件***的基本组成部分，承担着燃油、润滑、空气、液压油的传输，是航空发动机的血管，气管。其制造质量是保证航空发动机长期稳定、可靠运行的基础。随着航空发动机技术进步，要在航空发动机有限的空间里铺设大量的管路***，管子形状日趋复杂，除了常见的平面管材弯曲件，出现了大量空间管材弯曲件和复合弯管，由于复合弯管中R不在同一平面，为相互叠加，无法使用弯曲夹具或者数控弯管机直接加工成型。原工艺为手工弯曲成型，且一般的检验模胎为销钉定位，无法保证复杂导管的一致性和尺寸检验要求。不合格率较高，一致性很差，经常需要在装配现场手工校正导管，但手工校正导管后由于存在“憋劲”，造成在发动机调试或者总装时经常出现漏油或者漏气和干涉的情况，由于发动机燃油附件为发动机的控制单元，致使发动机运行存在严重安全隐患，威胁飞行员生命安全。

发明内容

为了解决现有复合弯管加工及检验方法存在的合格率低、一致性差的问题，本发明提供了一种可靠的复合弯管弯曲成形及检验方法。另外本发明还提供了一种检验模胎的设计方法。

本发明的构思是：

1、改进背景技术中所述的工艺方法，将原复合弯管工艺中手工弯曲工序改成两道(弯管机+冲床)，去掉手工校正工序，消除零件手工人为因素造成的不一致与不合理变形，得到交付尺寸稳定、质量可靠的导管。

2、根据复合弯管空间结构复杂的特点，设计了新型弯管模具和检验模胎，由于此弯曲夹具应用在弯管机上，所以零件的进给和夹持更加准确，且为一次定位，无需像手工弯曲夹具一样需要拆卸与反复定位，造成弯曲尺寸与位置偏移。弯模、夹模带型面结构避开了零件与夹具或者设备干涉，完整的包裹住已经弯曲的结构，保证下一个R弯曲无误差。设计压型模应用于冲床上，将非复合R面放置在压型模水平面，凸模与凹模在纵向上放置复合R，使得复合弯在冲床上成型。可获得较高的尺寸精度和零件质量。

3、确定了弯管零件参数，剥离叠加R，导管弯曲方向和尺寸确定弯管机管子真实数据，直线段长度L，面旋转夹角R，弯曲夹角A和管子半径D(中径)。

本发明的技术解决方案是：

一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、设计制备各模具及检验模胎；

a、设计制备各模具，所述模具包括弯管机弯曲成形模具及压型模；

a1、设计制备弯管机弯曲成形模具；

将复合弯管复合弯位置的叠加R剔除，利用三维建模将其转为非复合弯管，利用三维建模根据剔除叠加R后的剩余R′，分别设计制备每一个剩余R′对应的弯管机弯曲成形模具；

所述弯管机弯曲成形模具包括弯模、夹模与压模；所述弯模、夹模、压模均具有与剩余R′相适配的型腔；

所述弯模用于成型剩余R′；所述夹模用于固定复合弯管；所述压模用于将管子剩余直线部位在弯曲过程中进行导向；

a2、设计制备压型模；

所述压型模包括凸模与凹模，用于与冲床配合成型无法通过弯管机弯曲成型的复合弯位置的叠加R；定义模体的长度方向为x向，宽度方向为y向，高度方向为z向；

b、设计制备检验模胎：

所述检验模胎用于检验加工完成的复合弯管是否合格，包括模体，所述模体上表面为模体分型面，在模体分型面中部向靠近下表面的方向凹陷，形成与复合弯管相适配的模腔；定义模体的长度方向为x向，宽度方向为y向，高度方向为z向；

步骤2、加工；

步骤2.1、根据复合弯管的尺寸和形状确定下料长度和剩余R′的弯曲顺序；

步骤2.2、确定弯管机的输入参数，所述输入参数为复合弯管的真实数据，包括直线段长度L、面旋转夹角R、弯曲夹角A和复合弯管中径D；

步骤2.3、按照剩余R′的弯曲顺序，在弯管机相应位置上分别安装各个剩余R′对应的弯模、夹模和压模；输入步骤2.2中确定的输入参数及剩余R′的弯曲顺序，将步骤2.1确定下料长度的直管放入弯模、夹模、压模型腔中，完全包裹后进行弯曲压合；

步骤2.4、将弯管机加工后的弯管置于压型模，利用压型模成型复合弯位置的叠加R，获得复合弯管；

步骤3、检验；

将加工完成的复合弯管放入检验模胎中检查是否合格；

复合弯管若无法完整放置在检验模胎内，判断是R′回弹还是参数设置影响；若为R′回弹影响，则更改弯模半径大小，返回步骤2；若为参数设置影响，则将复合弯管放入检验模胎与无法放入检验模胎的交界部位切开，如果交界部位为弯曲部位，则应该首先调整弯曲夹角A，如果交界部位为直线段则应该首先调整面旋转夹角R，返回步骤2。若需顺时针调整则为递减，若需逆时针调整则为递增。

进一步地，步骤a2具体为：

a21、抽取复合弯管几何特征，获得管路片体；

a22、将管路片体投影至水平面，获取管路片体轮廓曲线，沿轮廓曲线将管路片体分为两个半管片体，分别作为凸模与凹模的型腔；

a23、将型腔轮廓线向y方向拉伸，获得每一段弧形轮廓线对应的y向拉伸曲面；

a24、判断相邻y向拉伸曲面之间是否存在空白区域，若是，则创建过渡曲面，利用过渡曲面填充空白区域，连接两个相邻y向拉伸曲面；

a25、判断所有y向拉伸曲面中是否存在相交的曲面，若是，则修剪多余部分；

a26、将相邻的y向拉伸曲面及y向拉伸曲面与过渡曲面缝合，形成凹模与凸模的分型面。

进一步地，通过步骤a241-a242创建过渡曲面：

a241、选取之间存在空白区域的相邻两个y向拉伸曲面的交点，定义为点A；同时在所述两个y向拉伸曲面的轮廓线上选取一点，定义为点B与点C；

a242、利用网格曲面组成过渡曲面，使得点A点B与点C均位于该过渡曲面。

进一步地，步骤b具体为：

b1、抽取复合弯管几何特征，双边偏置0.4-0.6mm，获得管路片体；

b2、调整管路片体两个管端头的位置，使得两个管端头端面垂直于同一平面P；

b3、将管路片体投影至平面P，获取管路片体轮廓曲线，沿轮廓曲线将管路片体分为两个半管片体，保留其中一个半管片体；

b4、将保留半管片体的轮廓线向z向拉伸2-4mm，形成检验模胎的模腔；

b5、将模腔轮廓线向y方向拉伸，获得每一段弧形轮廓线对应的y向拉伸曲面；

b6、判断相邻y向拉伸曲面之间是否存在空白区域，若是，则创建过渡曲面，利用过渡曲面填充空白区域，连接两个相邻y向拉伸曲面；

b7、判断所有y向拉伸曲面中是否存在相交的曲面，若是，则修剪多余部分；

b8、将相邻的y向拉伸曲面及相邻的y向拉伸曲面与过渡曲面缝合，形成检验模胎的分型面；

b9、修剪模体，使得符合要求。

进一步地，通过步骤b61-b62创建过渡曲面：

b61、选取之间存在空白区域的相邻两个y向拉伸曲面交点，定义为点A；同时在两个y向拉伸曲面的轮廓线上选取一点，定义为点B与点C；

b62、利用网格曲面组成过渡曲面，使得点A点B与点C均位于该过渡曲面。

进一步地，所述压型模还包括上固定台、下固定台及定位结构；

所述上固定台顶部用于与冲床固定；

所述凸模固定在上固定台的底部；

所述凹模固定在下固定台的顶部；

所述定位结构包括定位套筒与定位销，所述定位套筒固定在下固定台上，所述定位销固定上固定台上，定位销与定位套筒配合实现凸模与凹模定位，使得合模后凸模和凹模的的型腔与复合弯管完全一致。

进一步地，步骤2.4具体为：

将弯管机加工后的弯管，平放在压力机工作台面上，将非复合R面放置在压型模水平面，将压型模放置在水平于压力机工作台面的方向，锁紧两头定位销，凸模与凹模在纵向上放置复合R，使得复合弯在压力机上成型。

进一步地，步骤2与步骤3之间还包括：获得复合弯管后，取出并定长去毛刺。

进一步地，步骤a1中设计制备每一个剩余R′对应的弯管机弯曲成形模具时，从复合弯管中径并且垂直于弯曲平面的方向分型，形成弯管机弯曲成形模具的型腔。

本发明的有益效果是：

1、本发明将原复合弯管工艺中手工弯曲工序改成两道，先后利用弯管机与冲床实现，去掉手工校正工序，消除零件手工人为因素造成的不一致与不合理变形，得到交付尺寸稳定、质量可靠的导管。

2、本发明根据复合弯管空间结构复杂的特点，设计了一套新型弯管模具和检验模胎，由于此弯曲夹具应用在弯管机上，零件的进给和夹持更加准确，且为一次定位，无需像手工弯曲夹具一样需要拆卸与反复定位，造成弯曲尺寸与位置偏移。

3、本发明设计压型模应用于冲床上，将非复合R面放置在压型模水平面，凸模与凹模在纵向上放置复合R，使得复合弯在冲床上成型。可获得较高的尺寸精度和零件质量。

附图说明

图1为本发明加工的复合弯管示意图；

其中a、b分别为不同视角的复合弯管的图形结构，c和d分别为剔除两个部位的叠加R后的弯管的图形结构；图中：1-第一复合弯位置，2-第二复合弯位置，3-剔除第一复合弯位置部位，4-剔除第二复合弯位置部位；

图2为本发明弯管机弯曲成形模具的结构示意图，其中a1、a2分别为不同R′对应的弯模，b1和b2分别为不同R′对应的夹模，c为压模；

图3为本发明压型模的结构示意图；其中a为闭合状态，b为打开状态；

图4为本发明检验模胎的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

本实施例为满足某型航空发动机燃油附件的可靠运行，按图1设计了复合弯管的图形结构。

通过下述步骤实现加工：

1、按图2、图3及图4设计加工弯管机弯曲成形模具、冲床压型模及检验模胎；

设计加工弯管机弯曲成形模具：

弯管机弯曲成形模具分为弯模、夹模、压模(此复合弯管有7个R′，因此总共包括7套弯管机弯曲成形模具，其中压模可共用，R′为剔除叠加R后的剩余弯)；其中弯模用于成型剩余R′，夹模用于固定复合弯管，压模用于将管子剩余直线部位在弯曲过程中进行导向。

具体设计加工包括以下步骤：首先将复合弯管复合弯位置的叠加R剔除(如图1中c和d所示)，利用三维建模将其转为非复合弯管，利用三维建模根据剔除叠加R后的剩余R′，分别设计制备每一个剩余R′对应的弯管机弯曲成形模具；然后从复合弯管中径并且垂直于弯曲平面的方向分型，形成弯管机弯曲成形模具的型腔，弯模、夹模、压模的型腔如图2中a1、a2、b1、b2、c。

设计加工冲床压型模：

如图3所示，压型模用于与冲床配合成型无法通过弯管机弯曲成型的复合弯位置的叠加R；包括上固定台、凸模、下固定台、凹模与定位结构，上固定台顶部用于与冲床固定；凸模固定在上固定台的底部；凹模固定在下固定台的顶部；定位结构包括定位套筒与定位销，定位套筒固定在下固定台上，定位销固定上固定台上，定位销与定位套筒配合实现凸模与凹模定位，使得合模后凸模和凹模的的型腔与复合弯管完全一致。定义模体的长度方向为x向，宽度方向为y向，高度方向为z向。

具体可通过下述步骤设计：

1)、抽取复合弯管几何特征，获得管路片体；

2)、将管路片体投影至水平面，获取管路片体轮廓曲线，沿轮廓曲线将管路片体分为两个半管片体，分别作为凸模与凹模的型腔；

3)、将型腔轮廓线向y方向拉伸，获得每一段弧形轮廓线对应的y向拉伸曲面；

4)、判断相邻y向拉伸曲面之间是否存在空白区域，若是，则创建过渡曲面，利用过渡曲面填充空白区域，连接两个相邻y向拉伸曲面；

4.1)、选取之间存在空白区域的相邻两个y向拉伸曲面的交点，定义为点A；同时在所述两个y向拉伸曲面的轮廓线上选取一点，定义为点B与点C；

4.2)、利用网格曲面组成过渡曲面，使得点A点B与点C均位于该过渡曲面；

5)、判断所有y向拉伸曲面中是否存在相交的曲面，若是，则修剪多余部分；

6)、将相邻的y向拉伸曲面及y向拉伸曲面与过渡曲面缝合，形成凹模与凸模的分型面。

设计加工检验模胎：

如图4所示，检验模胎用于检验加工完成的复合弯管是否合格，包括模体，模体上表面为模体分型面，在模体分型面中部向靠近下表面的方向凹陷，形成与复合弯管相适配的模腔；定义模体的长度方向为x向，宽度方向为y向，高度方向为z向。

具体可通过下述步骤设计：

1)、抽取复合弯管几何特征，双边偏置0.4-0.6mm，获得管路片体；

2)、调整管路片体两个管端头的位置，使得两个管端头端面垂直于同一平面P；

3)、将管路片体投影至平面P，获取管路片体轮廓曲线，沿轮廓曲线将管路片体分为两个半管片体，保留其中一个半管片体；

4)、将保留半管片体的轮廓线向z向拉伸2-4mm，形成检验模胎的模腔；

5)、将模腔轮廓线向y方向拉伸，获得每一段弧形轮廓线对应的y向拉伸曲面；

6)、判断相邻y向拉伸曲面之间是否存在空白区域(即错开部位)，若是，则创建过渡曲面，利用过渡曲面填充空白区域，连接两个相邻y向拉伸曲面；

6.1)、选取之间存在空白区域的相邻两个y向拉伸曲面交点，定义为点A；同时在两个y向拉伸曲面的轮廓线上选取一点，定义为点B与点C；

6.2)、利用网格曲面组成过渡曲面，使得点A点B与点C均位于该过渡曲面。

7)、判断所有y向拉伸曲面中是否存在相交的曲面，若是，则修剪多余部分；

8)、将相邻的y向拉伸曲面及相邻的y向拉伸曲面与过渡曲面缝合，形成检验模胎的分型面；

9)、修剪模体，使得符合要求；

10)、去除多余部位并留出定长方槽和取件槽。

2、按图1展开复合弯管，加上设备加持段得到下料长度，刮刀与锉刀修理管口毛刺。

3、加工

根据复合弯管的尺寸和形状确定下料长度和剩余R′的弯曲顺序；确定弯管机的输入参数，所述输入参数为复合弯管的真实数据，包括直线段长度L、面旋转夹角R、弯曲夹角A和复合弯管中径D；按照剩余R′的弯曲顺序，在弯管机相应位置上分别安装各个剩余R′对应的弯模、夹模和压模；输入步骤2.2中确定的输入参数及剩余R′的弯曲顺序，将步骤2.1确定下料长度的零件放入管夹套中，运用提前确定与输入好的弯管参数(按表1，表1本发明的复合弯管弯管机参数)进行弯曲，待零件旋转角度到位，将弯模、夹模、压模与导管压合后进行弯曲。零件要完好放入夹具型腔中，完全包裹后进行弯曲。

待弯管机加工完成，将弯管机加工后的零件平放在开式可倾压力机工作台面上，装在图3已经设计和加工完成的压型模上，将压型模放置在水平于压力机台面的方向，锁紧两头定位销，利用压力机将无法通过弯管机或手工弯曲成型的复合弯叠加R在冲床上成型。此时完成复合弯管成形。

4、将已经加工完成的复合弯管放入检验模胎中检查是否合格。

待全部R弯曲完成后松开管夹套取出管件，进行定长，定长后将零件放入已经设计加工好的检验模胎中看参数有无需要调整，零件若无法完整放置在模胎内，则需要考虑R回弹和参数设置，若为R回弹影响，则可以更改弯模R大小，若为参数设置影响，则可以将放入模胎与不可放入模胎的交界部位切开，如果交界部位为弯曲部位，则应该首先调整弯曲夹角A，如果交界部位为直线段则应该首先调整面旋转夹角R，返回步骤2。若需顺时针调整则为递减，若需逆时针调整则为递增。

表1复合弯管弯管机参数

按照本发明加工出的航空发动机某导管零件，经过试车各项指标和性能能够满足设计要求。

Claims

1.一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设计制备各模具及检验模胎；

a1、设计制备弯管机弯曲成形模具；

a2、设计制备压型模；

b、设计制备检验模胎：

步骤2、加工；

步骤3、检验；

将加工完成的复合弯管放入检验模胎中检查是否合格；

复合弯管若无法完整放置在检验模胎内，判断是R′回弹还是参数设置影响；若为R′回弹影响，则更改弯模半径大小，返回步骤2；若为参数设置影响，则将复合弯管放入检验模胎与无法放入检验模胎的交界部位切开，如果交界部位为弯曲部位，则应该首先调整弯曲夹角A，如果交界部位为直线段则应该首先调整面旋转夹角R，返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，步骤a2具体为：

a21、抽取复合弯管几何特征，获得管路片体；

3.根据权利要求2所述的复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，通过步骤a241-a242创建过渡曲面：

4.根据权利要求1或2或3所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，步骤b具体为：

b9、修剪模体，使得符合要求。

5.根据权利要求4所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，通过步骤b61-b62创建过渡曲面：

6.根据权利要求5所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于：所述压型模还包括上固定台、下固定台及定位结构；

所述上固定台顶部用于与冲床固定；

所述凸模固定在上固定台的底部；

所述凹模固定在下固定台的顶部；

所述定位结构包括定位套筒与定位销，所述定位套筒固定在下固定台上，所述定位销固定上固定台上，定位销与定位套筒配合实现凸模与凹模定位，使得合模后凸模和凹模的型腔与复合弯管完全一致。

7.根据权利要求6所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，步骤2.4具体为：

8.根据权利要求7所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于：步骤2与步骤3之间还包括：获得复合弯管后，取出并定长去毛刺。

9.根据权利要求1所述的一种复合弯管弯曲成形及检验方法，其特征在于，步骤a1中设计制备每一个剩余R′对应的弯管机弯曲成形模具时，从复合弯管中径并且垂直于弯曲平面的方向分型，形成弯管机弯曲成形模具的型腔。