| ① 彎頭成形效果不好，管件易產生凹陷，增加修復量，加大了修復費用。
②模具不易拆裝，增加輔助工時，降低了生產效率。以上問題嚴重影響了產品的質量和產量。采用軸向冷壓工藝生產不銹鋼彎頭，取得了十分顯著的效果。
1．徑向冷壓工藝原理
決定鋼材塑性變形的主要因素是伸長率 ，不銹鋼管材（例如1Crl8Ni9Ti）的伸長率為45％ ，而碳鋼管材（例如20鋼）的伸長率為25％ ，因此不銹鋼具有良好的冷壓塑性變形特征。
我公司以往采用的是目前國內普遍采用的徑向冷壓工藝，彎頭的壓制過程大致如下：油壓機的壓力沿著管件表面徑向自上而下起作用，管節的短邊朝上，長邊朝下，在管節中裝入芯子， 管El插入馬蹄，管節架放在下胎具上。壓制時上胎具自上而下地壓制管子，管子發生相應的變形。具體的壓制情況
其變形特征大體上歸納為以下幾點：
（1）外圓弧管壁（除管口外）處在拉伸變形范圍，其變形規律為中部成圓弧，兩個側翼拉平直。
（2）內圓弧管壁（除管口外）受到擠壓，其彎曲變形始終是中部形成凹弧，兩個側翼起鼓凸。
（3）管口內弧的變形處于擠壓狀態形成凹弧
2．問題分析
在實際生產過程中發現，采用該項工藝存在以下幾個問題。
（1）為保證彎頭成形充分，工藝上要求在壓制時管節內必須放入芯子及馬蹄，其結構復雜，加工較為困難。
（2）從管子的變形特性中可以看出，彎曲力是沿著管件表面的徑向起作用的，在管件表面所產生的應力很大，使圖1中管內未填充段產生凹陷，導致彎頭一次成形不好，增加了修復時間和費用。
（3）在壓制過程中由于管子內、外弧的側翼易產生鼓凸和凹陷，使放在管子內部的芯子及馬蹄在壓制完成后不易取出，增加了消耗在取芯子上的輔助時間，降低了生產效率。通過以上的分析可以看出，該工藝無法避免地會出現以上缺陷，而如果其變形是沿著軸向進行的，則可在成形方面較好地解決這一問題，因此，可考慮采用軸向壓制工藝。
1．理論依據
（1）建立力學模型 徑向冷壓力學模型如圖2所示，徑向冷壓模型可簡化為簡支梁的形式，圖2 徑I’01冷壓力學模型圖中q值為40t，其撓度公式為（警 ）9。13 x／（120EJ）當 =1／2 Z時，fl=flt4~fi：f1 =麗ql l"了（其中 = ／1）軸向冷壓力學模型如圖3所示。軸向冷壓是指壓頭對管節的作用力方向在管節的軸線方向上，而實際的彎曲力為壓力與模具對其反作用力的合力，因此，其力學模型可簡化為懸臂梁的形式，其撓度公式為：
f2 = 11 q214／（192EJ）
圖3 軸向冷壓力學模型
（2）兩種力學模型的比較 在兩種情況下，管件的zui大撓度相等，即有：f。 ：f=因此得： l／a2=M1／M2 ql／q2=7．5由此可以看出，徑向壓制所產生的內應力約是軸向壓制的7．5倍，在壓制時使得管內未填充段的管件表面更易產生凹陷，所以，采用軸向壓制可在很大程度上避免這種缺陷的產生。
2．軸向壓制工藝的確定
（1）下料尺寸的確定 在確定冷壓不銹鋼彎頭的下料尺寸時必須考慮以下幾個因素：不銹鋼彎頭的設計長度、彎頭的端面加工余量以及管材的拉伸和壓率，同時由于壓力是作用在管節的端面上，因此需在管節長邊留有一定長度的直段h），以保證在壓制時管節的接口處不致發生變形。根據以上考慮可確定下料尺寸如下：
外弧下料長度：
X1 = 27cR 1／4 — 27cR1 ／4 + 2 C1
內弧下料長度：
X2 = 27R2／4 + 27R2 ／4 + 2’C2 -
式中 尺 — — 外弧半徑；
，— — 內弧半徑；
— — 拉伸率；
— — 壓縮率；
c— — 加工余量；
D— — 管節外徑；
R1= Ro+ D／2=2 D
下料尺寸結構圖如圖5所示。
圖5 尺寸結構圖
1．新工藝的生產驗證
根據以上所制定出的工藝方案，我們組織進行了~57mm×4mm、90。、1．5D不銹鋼彎頭生產，并將統計結果與以前進行了對比，如表1所示。
表1 產量和一次性合格率對比表平均班產量 壓制一次性 項目／（件／班） 合格率（％）徑向壓制工藝（原工藝） 50 45軸向壓制工藝（新工藝） 120 92
2．經濟效益分析
（1）由于產量提高所增加的效益△S1= AD（M — C）一R
= 7000×（49．6—37．2）一5000
= 81 800元
△S= △D =49．6 X 7 000元=347 200元
（2）由于質量等級提高使單位成本降低所增90 ‘ 鬟陵 墅墼2OO4年第7期加的效益
△S2= D（C0一C1）一R
= 12 000×（42．5—37．2）一5000
= 58 600元
（2）模具的設計模具作為不銹鋼彎頭冷壓工藝中的一個重要工藝要素，其設計合理與否將直接影響到彎頭的質量。因此，冷壓不銹鋼彎頭的模具設計必須符合管子彎曲變形規律，滿足于冷加工的金屬塑性變形特點，同時必須作到簡便易做，裝配準確，操作可靠，使用靈活，符合安全和經濟要求。基于上述原因，考慮到壓力是沿管子的軸線方向起作用這一特點，我們提出了冷壓不銹鋼彎頭的軸向壓制模具設計方案，如圖4所示。
圖中導向套的作用是防止管子在受壓時沿徑向凸鼓；而前端口部中的芯子則是為了防止管子內弧在推出段發生凹陷而配備的；考慮到不銹鋼管件的回彈現象，實際模具的彎曲半徑Rl=2D— r（r為回彈系數）。具體的工作原理是：油壓機的壓力是自上而下沿著管件端面軸向起作用，管節的短邊朝出口，在管節前端口部裝入芯子，管節插入導向套。壓制時推頭自上而下的壓制管子，管子發生相應的變形。 | 