李赞+宋慧军+于永强+刘建伟+曹勇
摘 要：弯管技术普遍应用于空调、汽车、航空航天、船舶制造等多种行业。弯管质量的好坏直接影响行业产品的结构合理性、安全性、可靠性等。因此，对于冷态弯管，合理设计弯管芯棒，提高弯管质量非常必要。
关键词：冷态弯管；设计；弯管芯棒；弯管质量
1 弯管过程及工艺分析
如图1所示，夹紧块夹紧管件头部，与弯管模共同转动，在位于管子弯曲起点的导板控制下，最终迫使管件弯曲到理想状态。其中进给装置除进行管子进给外，还可以控制管子径向旋转，进而控制管子空间角度。弯管芯棒所在位置即为图中进给方向竖直段所在位置。
对于管件而言，管子进入模具前后分三种状态：过切点前，过切点时，过切点后。
过切点前：均为原始状态，未发生弯曲，弯曲未开始。
过切点时：随着转动的进行，到达切点的管件位置不断的进行弯曲，弯曲进行时。
过切点后：管件按照已经弯曲好的状态随着运动，自身不再变化，弯曲已结束。
按弯曲过程，分析可知，切点处即为弯管的最为关键位置，也就是芯棒所处位置。
为弯出理想的管件，就应采取相应的措施来放置上述缺陷的产生，其中，有芯弯管就是最常用的有效方法之一。
2 设计
设计要求：弯曲半径为55mm。弯管形式：缠绕式弯管。（如图2）
3 设计过程及原理
首先根据航标对其机构、各个零部件间装配关系，弯曲角度逐一进行分析。
3.1 弯曲角度分析
根据球头芯棒的工作原理，若提高旋转角度，首先就要在干涉位置进行改进，根据图中分析，第一次干涉在图3中左边图形位置（图中圆圈内），球头旋转处干涉，第二次可能产生的干涉位置如图3中右边图形位置（图中圆圈内），相邻球头之间接触。发生干涉。因此确定初步改进位置为：（1）球头旋转中心位置（2）球头处。
3.2 设计更新
3.2.1 球头旋转中心位置改进
如图所示，图中即为球头芯棒干涉位置，为增加其旋转角度，对干涉的位置向两侧偏移，留出足够的旋转空间。
3.2.2 球头处改进
如图4所示，图中即为相邻球头干涉位置，若增加旋转角度，须在弯曲时，将下方球头包裹在上方的球头中，这就要求旋转上球头的最小半径大于下球头的旋转最大半径，才能保证球头芯棒工作时候，上面的球头包裹住下侧球头。
需要说明的是，在此次设计中，将上球头的旋转中心与下侧球头的球心重合，使两球头相对运动时保持恒定间隙，这一点是本次设计的核心点。
在此基础上，为加强芯棒整体强度，降低芯棒变形导致的影响，采用小间隙设计，两球头相对运动时，间隙设计为0.05-0.1。上球头受力时，若产生变形，将抵靠在下一个球头上，这样，芯棒的整体强度将会进一步提高。
3.2.3 找正装置
找正装置在目前的行业标准中，并没有设计，但在目前现场使用是需求的，其原因是工人操作过程中，一个导管弯曲完成之后，换新管时，需要从芯棒穿过去，如果没有找正装置，芯棒头部下垂，换管时需要另外一个人扶正，才能完成换管。
原理为：如图5所示，正常状态时，钢珠在一个相对稳定的球槽内部，当在外力作用下发生转动时，将促使钢珠移动，弹簧压紧。球头弯曲到工作位置，工作结束后，当转动球头，当钢珠到达球槽时，在弹簧的作用下，进入球槽内，芯棒处于正常水平状态，头部不会下垂。
这种弯管芯棒在进行管件弯曲时，能够随着弯曲的行程自动调整弯曲角度，并且保证管件内部强度，使管件在弯曲时不会产生变形或褶皱现象，非常吻合管件弯曲的理想状态，是一种非常实用的弯曲夹具，具有很好的使用和推广价值。
