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基本信息

項(xiàng)目名稱：
管材內(nèi)部加壓彎曲新方法及專用裝置
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
建立一種簡(jiǎn)單易行、適用于大批量生產(chǎn)的管材彎曲方法，從內(nèi)部拉緊繩實(shí)現(xiàn)管端密封。為了避免管端的密封結(jié)構(gòu)被推出，提出一種從內(nèi)部施加約束以限制密封結(jié)構(gòu)向外移動(dòng)的方法。
詳細(xì)介紹：
當(dāng)管材的內(nèi)徑較小(小于20mm)或較大時(shí)(大于100mm)，若采用圖2所述的聚氨酯環(huán)密封結(jié)構(gòu)，則密封裝置的加工和裝配都會(huì)比較困難。更為重要的是，當(dāng)管內(nèi)壓力較大時(shí)，聚氨酯環(huán)密封并不能保證可靠密封。為了避免管端的密封結(jié)構(gòu)被推出，提出一種從內(nèi)部施加約束以限制密封結(jié)構(gòu)向外移動(dòng)的方法，如圖4所示。 采用上述方法進(jìn)行密封，可以保證彎曲過(guò)程中管材內(nèi)部的約束繩處于拉緊狀態(tài)，不用擔(dān)心兩端密封結(jié)構(gòu)被推出而使密封失效。在此方法的基礎(chǔ)上，我們做了很多管材彎曲試驗(yàn)，已經(jīng)做出了很多成功的樣件，并驗(yàn)證了此方法的可行性

作品圖片

  • 管材內(nèi)部加壓彎曲新方法及專用裝置
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

研究目的是建立一種簡(jiǎn)單易行、適用于大批量生產(chǎn)的管材彎曲方法，從內(nèi)部拉緊繩實(shí)現(xiàn)管端密封。為了避免管端的密封結(jié)構(gòu)被推出，提出一種從內(nèi)部施加約束以限制密封結(jié)構(gòu)向外移動(dòng)的方法。其中有兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：1，設(shè)計(jì)不同截面管材密封頭 2，如何將約束繩拉緊。創(chuàng)新點(diǎn)有：（1）采用全新思路實(shí)現(xiàn)管材內(nèi)壓彎曲時(shí)的端部密封。（2）建立了簡(jiǎn)單易行的管材內(nèi)壓彎曲專用裝置。（3）該方法易于實(shí)施，可以用于大批量生產(chǎn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

傳統(tǒng)的解決方案有數(shù)控彎曲，內(nèi)置橡膠棒和充入細(xì)沙，但是他們都有各自的缺點(diǎn)，數(shù)控彎曲的設(shè)備比較昂貴，內(nèi)置橡膠棒則不易取出彈性芯模，而現(xiàn)在仍然在使用的充入細(xì)沙則生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定。此方法制成的管件操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以大批量的生產(chǎn)。 采用內(nèi)部加壓彎曲的方法，使用內(nèi)部施加約束的方式實(shí)現(xiàn)管端密封，使用可靠，方便快捷。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010年哈爾濱工業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新中取得校一等獎(jiǎng)。 2010年哈爾濱工業(yè)大學(xué)“祖光杯”科技創(chuàng)新校一等獎(jiǎng)

作品所處階段

試驗(yàn)成功，準(zhǔn)備生產(chǎn)

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

采用成套設(shè)備引進(jìn)和轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

實(shí)物，圖片，現(xiàn)場(chǎng)演示，樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠，在目前的自行車生產(chǎn)上可以使用，對(duì)管材彎曲的程度大，質(zhì)量好。

同類課題研究水平概述

日本的Takashi Kuboki等人采用內(nèi)部加壓的方法，實(shí)現(xiàn)了具有極小彎曲半徑的管材零件的成形。該方法被稱為剪彎(shear bending)。圖1所示為該方法的示意圖和零件。其實(shí)質(zhì)是在管材內(nèi)部充入一定壓力的液體作為支撐，然后使管材發(fā)生類似剪切的變形而得到需要的零件。這也是一種借助內(nèi)部加壓防止管材在彎曲過(guò)程中出現(xiàn)缺陷的方法。內(nèi)部壓力的大小以及加載路徑對(duì)成形結(jié)果都有很大影響。 (a)充液剪彎示意圖 (b)充液剪彎零件 圖1 管材充液剪彎成形方法 對(duì)于在彎曲過(guò)程中管材的端部位置發(fā)生變化的情況（不在一條水平線上），則不能用傳統(tǒng)的錐形沖頭進(jìn)行密封。此時(shí)，需要采用能夠隨著管端一起移動(dòng)的獨(dú)立密封結(jié)構(gòu)。圖2所示為一種通過(guò)壓縮彈性的聚氨酯環(huán)進(jìn)行管端密封的結(jié)構(gòu)。其實(shí)質(zhì)是利用聚氨酯環(huán)被壓縮后與管材內(nèi)壁緊密接觸實(shí)現(xiàn)密封。 圖2 管端聚氨酯環(huán)密封示意圖 這種密封方法的主要問(wèn)題是機(jī)構(gòu)較復(fù)雜、操作繁瑣，效率低。另外，該方法是利用聚氨酯環(huán)與管材內(nèi)壁之間的摩擦力來(lái)平衡內(nèi)部的液壓反力，當(dāng)直徑較大或壓力較大時(shí)端部密封結(jié)構(gòu)受到的向外的反力較大，很容易將密封裝置推出而使密封失效。當(dāng)管材直徑較大時(shí)，整個(gè)密封裝置比較龐大，其自身重量可能影響管材的變形。當(dāng)管材直徑較小時(shí)，密封結(jié)構(gòu)難以加工和裝配。 Mathias Liewald等人采用類似的聚氨酯環(huán)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了管材的充液彎曲研究。為了保證端部密封結(jié)構(gòu)在內(nèi)壓的作用下不被推出，采用了圖3中所示的密封裝置。該裝置采用外置的液壓缸拉緊緊固螺桿，使聚氨酯環(huán)受到很大的壓縮。這一方面增加了聚氨酯環(huán)與管壁的摩擦，另一方面使管端發(fā)生變形產(chǎn)生了一道環(huán)筋，從而增大了阻力。圖3中還給出了實(shí)驗(yàn)?zāi)＞吆土慵?。該方法雖然密封可靠，但是機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，效率很低，也不適宜大批量生產(chǎn)。 (a) 端部密封結(jié)構(gòu) (b) 實(shí)驗(yàn)?zāi)＞? (c) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖3 管材內(nèi)部加壓彎曲裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 可以看出，在管材彎曲過(guò)程中在其內(nèi)部施加一定壓力可以有效避免或減小截面扁化、內(nèi)側(cè)起皺等缺陷。但是，目前還沒(méi)有一種簡(jiǎn)單易行、適用于大批量生產(chǎn)的管端密封方法。
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