一种钛管数控差温加热弯曲成形模具及方法技术领域
本发明涉及管材数控加工成形领域，具体是一种用于钛管数控差温加热弯曲成形
方法及模具。
背景技术
数控弯管工艺是传统弯管工艺结合数控技术而产生的一种先进管件弯曲成形技
术，可以满足弯管件对高精度、高效率和数字化加工的要求，在航空、航天等高科技
领域占据了重要地位并展示了广阔的应用前景。钛合金弯管件质量轻并能承受较高的
工作压力，应用于燃油、空调等管路系统，能够满足先进飞机研制对高性能、轻量化
和高功效等方面的迫切需求。然而，由于钛合金材料流动性差，塑性变形时常表现出
强烈的各向异性和拉压不对称性，使得管材室温数控弯曲过程中极易出现破裂、起
皱、壁厚过度减薄、截面过度扁化等问题，弯管件成品率低，只能进行大弯曲半径
(弯曲半径R/管材直径D＞2)的弯曲成形，无法满足飞机尽可能节省导管所占空间
的要求，成为制约钛管弯曲成形质量/成形极限提高的瓶颈。大部分钛合金管加热到
一定温度区间内后具有良好的塑性和延伸率，且变形抗力显著下降，因此数控加热弯
曲是提高钛管弯曲成形质量/成形极限的一种有效途径。
通过检索国内外文献及专利，发现：目前已经拥有了钛合金管数控加热弯曲成形
方法和成形模具的介绍。在授权公告号为CN201127971Y的实用新型和公开号为CN
101185949A的发明创造中提出了一种用于热弯的数控弯管机模具和一种利用数控弯
管机进行加热恒温弯管的方法，该模具在弯曲模高度方向开有通孔作为加热孔、在芯
棒中心长度方向开有一盲孔作为加热孔、压力模长度方向开有通孔作为加热孔、防皱
模长度方向上开有盲孔作为加热孔，用于进行加热恒温弯管；针对直径D＜40mm的
难成形管材或厚壁管材(管材直径D/壁厚t＜20)数控加热弯曲时，可取得较好的弯
曲成形效果。但当管材直径D＞40mm，由于模具体积大，加热弯曲模的能源消耗量
大，且弯曲模与机床间的热传导易影响机床的使用性能，降低机床的使用寿命；同时
由于压力模长度较长，在压力模长度方向开设通孔困难，且单孔加热时间较长。该发
明创造中没有涉及钛管数控弯曲润滑、温度控制范围，难以进行直径D＞40mm钛管
的数控加热弯曲成形。在授权公告号为CN102527848B的发明中提出了一种大直径
薄壁纯钛管数控加热弯曲成形模具及成形方法，该模具在沿压力模的长度方向均布有
多个压力模加热孔、在芯棒的端面上沿圆周均布有多个芯棒加热孔，用于加热弯管。
针对大直径薄壁纯钛管数控热弯成形，可降低恒温加热管件带来的过多的能源消耗，
同时提高管件弯曲成品率。但该模具设计方法主要针对纯钛管，工作温度为200～300
℃，难以进行更高温度下难成形钛合金管的数控加热弯曲成形。同时，由于弯曲模的“热
沉降”作用和芯棒对芯球部分的传热，芯棒前端的温度较低，使得管材弯曲区域温度
分布和热弯合理温度分布出现差异，不利于提高钛管弯曲成形质量/成形极限。
发明内容
为了克服现有技术进行钛管数控加热弯曲成形的不足，提高钛管数控弯曲成形质
量和成形极限，本发明提出了一种钛管数控差温加热弯曲成形模具及方法。
所述钛管数控差温加热弯曲成形模具包括压力模、夹持模、镶块、弯曲模、防皱
模、芯模和隔热板。所述的芯模包括芯棒和芯球；所述的隔热板包括压力模隔热板、
夹持模隔热板、弯曲模隔热板和防皱模隔热板；在压力模、弯曲模、芯棒和防皱模上
分别有加热孔和测温孔，在夹持模和镶块上有测温孔。在所述压力模隔热板、夹持模
隔热板、弯曲模隔热板和防皱模隔热板上增加冷却孔。
在弯曲模的上表面，从弯曲模与防皱模配合位置起，沿弯曲模圆周方向均布有多
个弯曲模加热孔和弯曲模测温孔，并且各弯曲模测温孔位于相邻的弯曲模加热孔之
间；所述弯曲模加热孔和弯曲模测温孔的数量通过下列公式确定：
n b h = C b m b Δ T W b t b , ]]>nbt＝nbh
式中：nbh为弯曲模加热孔的数量，nbt为弯曲模测温孔的数量，Cb为弯曲模材料
的比热容，mb为弯曲模的质量，△T为弯曲模升高的温度，Wb为单个弯曲模加热棒的
功率，tb为弯曲模的加热时间；所述弯曲模加热孔的孔径与所使用加热棒的直径相匹
配；所述弯曲模测温孔的孔径与所使用热电偶的直径相匹配。
在所述防皱模的上表面，沿该防皱模的长度方向均布有多个防皱模加热孔，在每
个防皱模加热孔前相当于两个相邻防皱模加热孔之间距离的一半处有防皱模测温孔；
防皱模加热孔和防皱模测温孔的数量根据下列公式确定：
n w h = C w m w Δ T W w t w , ]]>nwt＝nwh
式中：nwh为防皱模加热孔的数量，nwt为防皱模测温孔的数量，Cw为防皱模材料
的比热容，mw为防皱模的质量，△T为升高的温度，Ww为单个防皱模加热棒的功
率，tw为防皱模的加热时间；
所述夹持模的上表面，沿长度方向均布有多个夹持模测温孔；所述镶块的上表面，
沿长度方向均布有多个镶块测温孔；所述夹持模测温孔和镶块测温孔均为盲孔；
压力模隔热板位于压力模与机床之间；夹持模隔热板位于夹持模与机床之间；弯
曲模隔热板位于弯曲模与机床之间并安装在弯曲模的中心轴上；防皱模隔热板位于防
皱模与机床之间；所述各隔热板与各模具接触的表面均为锯齿状，并且各隔热板与各
模具之间有间距，形成了空气夹层；所述空气夹层中有石棉垫；所述压力模、夹持模
和防皱模与隔热板接触的一面开有矩形槽，通过将压力模隔热板、夹持模隔热板、防
皱模隔热板上的锯齿嵌入矩形槽中达到定位和固定的目的；所述压力模的上表面、防
皱模上表面、弯曲模上表面、镶块上表面，以及夹持模的上表面均铺覆有石棉垫。
所述压力模隔热板沿其高度方向分布有2个相通的冷却孔；夹持模隔热板沿其高
度方向分布有2个相通的冷却孔；防皱模隔热板沿其长度方向分布有2个相互独立的
冷却孔；弯曲模隔热板沿其长度方向分布有6个相互独立的冷却孔。
本发明提出的利用所述模具成形钛管的具体过程是：
第一步，模具与弯管机的隔热。在将模具与弯管机隔热时，在压力模的装配面与
机床连接面之间安放压力模隔热板，在防皱模与机床连接面之间安放防皱模隔热板，
在弯曲模装配面与机床连接面之间安放弯曲模隔热板，在夹持模的装配面与机床连接
面之间安放夹持模隔热板；在压力模的上表面，以及夹持模的上表面、镶块的上表面、
弯曲模的上表面和防皱模的上表面均铺覆有石棉。
第二步，装配与调试模具。
第三步，弯管机弯曲速度和弯曲时压力模助推速度的设定。
设定弯管机的弯曲速度为0.05～5°/s；
设定弯曲时压力模的助推速度：压力模的助推速度与管件弯曲时该管件轴线的线
速度相同，完成弯曲时压力模助推速度的设定。
设定完成后关闭弯管机。
第四步，管件弯曲角度的设定。根据管件成形要求，管件弯曲角度为0°～185°；
第五步，模具与管件的润滑。在防皱模、芯棒及芯球上均匀喷涂一层耐高温固体
润滑膏。
第六步，加热及温控装置的安装。在压力模加热孔内放置压力模加热棒，在弯曲
模加热孔内放置弯曲模加热棒，在芯棒加热孔内放置芯棒加热棒，在防皱模加热孔内
放置防皱模加热棒，并且在所述各压力模测温孔、各弯曲模测温孔各芯棒测温孔、各
夹持模测温孔、各镶块测温孔和各防皱模测温孔内分别放置热电偶。将所述压力模加
热棒的导线、芯棒加热棒的导线、弯曲模加热棒的导线和防皱模加热棒的导线分别与
温度控制器的控制端口连接。将所述各热电偶的导线分别与温度控制器的测量端口连
接。
第七步，设定加热温度；所述的加热温度包括压力模的加热温度T1、芯棒的加热
温度T2、弯曲模的加热温度T4和防皱模的加热温度T3：
设定芯棒加热温度和压力模的加热温度均为200～450℃；防皱模加热温度为
180～400℃，弯曲模的加热温度为180～300℃。
具体加热时T1≥T2≥T3；当管件的弯曲半径R减小时，T1－T3的值应增大。
当设定的加热温度大于300℃时，将各隔热板中冷却孔通过水管与冷却水循环装
置相连，以对机床进行降温。
第八步，管件弯曲。打开弯管机机床，将压力模、夹持模、镶块、弯曲模、防皱
模、芯模与管件装配；通过加热棒对压力模、芯棒、弯曲模和防皱模进行加热至设定
的温度值并保温30～90s。加热完成后操作弯管机，按照设定的弯曲速度3°/s对管件
进行弯曲至180°，得到弯曲成形后的管件。
第九步，卸载。
本发明提出的钛管数控差温加热弯曲成形模具，包括压力模、夹持模、镶块、弯
曲模、防皱模、芯模、压力模隔热板，夹持模隔热板，弯曲模隔热板和防皱模隔热板；
所述芯模和压力模与现有技术相同；弯曲模的侧面为凹弧形的弯曲模成形面，弯曲模
中心是与弯管机主轴配合的轴孔，弯曲模的底面是与弯曲模隔热板配合的装配面；防
皱模的一侧表面为凹弧形的防皱模成形面，一侧表面是与防皱模隔热板配合的装配面，
另有一侧面是与弯曲模配合的装配面，其特征在于：
Ⅰ、在防皱模的上表面，沿长度方向均布有多个加热孔和测温孔；在弯曲模的上
表面，沿该弯曲模圆周方向均布有多个加热孔和测温孔；加热孔和测温孔相间分布；
加热孔的个数根据物理常识确定；弯曲模加热孔的启用个数根据管材热弯需求选择；
Ⅱ、在夹持模和镶块的上表面，沿长度方向均布有多个测温孔；测温孔可实时测
取弯曲过程中模具温度分布的变化，进而调整模具加热温度；测温孔位于模具成形面
和机床配合面之间，测温孔的数量和间距根据管材弯曲实验需要加工，测温孔的启用
个数根据钛合金管热弯需求选择；
Ⅲ、所述隔热板都位于成形模具与机床之间，隔热板与模具接触的一面为锯齿状，
且存在空气夹层；所述空气夹层中塞有石棉以减少热量传输；所述压力模、夹持模和
防皱模与隔热板接触的一面开有矩形槽，通过将压力模隔热板、夹持模隔热板、防皱
模隔热板上的锯齿状凸起部位嵌入矩形槽中达到定位和固定的目的；所述弯曲模隔热
板通过中心轴孔定位固定；所述压力模上下表面、防皱模上表面、弯曲模上表面、镶
块上表面、夹持模上表面，均用厚层石棉均匀铺满，实现保温、隔热及防护作用。
Ⅳ、所述压力模隔热板沿其高度方向分布有2个相通的横向水循环冷却孔；所述
夹持模隔热板沿其高度方向分布有2个相通的横向水循环冷却孔；所述防皱模隔热板
沿其长度方向分布有2个相互独立的纵向贯穿水循环冷却孔；所述弯曲模隔热板沿其
长度方向分布有6个相互独立的贯穿水循环冷却孔；使用时根据管材热弯需要选择冷
却孔的数目和循环冷却水的流向；
本发明选择了耐高温材料来制作成形模具，有效地提高了管材弯曲成形的温度，
从而广泛地应用于多种难成形钛合金管的数控弯曲成形。本发明改进了原有的管材数
控加热弯曲成形模具，在成形模具与机床之间加入了可通入循环冷却水的隔热板，因
此，即使在很高的加热温度下，也能保证机器的正常运行。本发明中对压力模、芯棒、
弯曲模及防皱模进行加热，加热温度根据管材热弯模拟的合理温度分布设置，与现有
技术相比可将模具和管材更快地加热至设定的温度，提高管材的加热效率，避免温度
不均匀，并进一步提高钛合金管弯曲成形质量和成形极限。本发明用于管材直径D为
76.2mm，壁厚t为1.0668mm的大直径薄壁纯钛管小弯曲半径的弯曲成形，热弯成形
极限可从室温的(45°，2D)提高至(180°，1.5D)。管件在成形极限内弯曲后，内侧
不起皱，表面无划痕，外侧壁厚减薄率＜17％，截面扁化率＜5.0％，可满足飞机对大
直径薄壁纯钛管小弯曲半径弯管件的需求。
附图说明
图1是本发明数控加热弯曲模具构成示意图；
图2是本发明数控加热弯曲模具与管件装配示意图
图3是本发明弯曲模开孔分布示意图；
图4是本发明防皱模开孔分布示意图；
图5是本发明芯棒开孔分布示意图；
图6是本发明弯曲模隔热板冷却孔分布示意图；
图7是本发明防皱模隔热板冷却孔分布示意图；
图8是本发明夹持模隔热板冷却孔分布示意图；
图9是本发明压力模隔热板冷却孔分布示意图；
图10是本发明数控加热弯曲模具与管件装配三维示意图；
图11是本发明的流程图。其中：
1.压力模加热孔；2.压力模测温孔；3.压力模；4.压力模隔热板；5.芯棒；6.芯棒加
热孔；7.芯棒测温孔；8.芯球；9.夹持模；10.夹持模测温孔；11.夹持模隔热板；12.镶
块；13.镶块测温孔；14.弯曲模；15.弯曲模加热孔；16.弯曲模测温孔；17.弯曲模隔热
板；18.防皱模；19.防皱模加热孔；20.防皱模测温孔；21.防皱模隔热板；22.冷却孔；
23.管件。
具体实施方式
实施例一
本实施例是一种钛管数控差温加热弯曲成形模具。
本发明提出的钛管数控加热弯曲成形模具，包括压力模3、夹持模9、镶块12、
弯曲模14、防皱模18、芯模、压力模隔热板4、夹持模隔热板11、弯曲模隔热板17
和防皱模隔热板21；所述的芯模包括芯棒5和芯球8。本实施例是在压力模3、弯曲
模14、芯棒5和防皱模18上分别增加加热孔和测温孔，在夹持模9和镶块12上增加
测温孔，以满足进行钛管数控加热弯曲的要求。本发明在压力模隔热板4、夹持模隔
热板11、弯曲模隔热板17和防皱模隔热板21上增加冷却孔22，以满足机床冷却的要
求并保证液压系统正常。本实施例的具体技术方案是：
所述弯曲模14的侧面为凹弧形的弯曲模成形面，用于与弯管的外表面配合；弯
曲模14的中心是与弯管机主轴配合的轴孔；弯曲模14的底面是与弯曲模隔热板17
配合的装配面。在弯曲模14的上表面，从弯曲模与防皱模18配合位置起，沿弯曲模
圆周方向均布有多个弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16，并且各弯曲模测温孔16位
于相邻的弯曲模加热孔15之间；所述弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16的数量根据
弯曲模14的质量、加热时间、加热温度及加热棒功率通过下述公式确定：
n b h = C b m b Δ T W b t b , ]]>nbt＝nbh
式中：nbh为弯曲模加热孔15的数量，nbt为弯曲模测温孔16的数量，Cb为弯曲
模14材料的比热容，mb为弯曲模14的质量，△T为弯曲模升高的温度，Wb为单个弯
曲模加热棒的功率，tb为弯曲模14的加热时间；
本实施例中，所述弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16的数量均为10个。
所述弯曲模加热孔15的孔径与所使用加热棒的直径相匹配；所述弯曲模测温孔
16的孔径与所使用热电偶的直径相匹配。
所述弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16分布在弯曲模14的弯曲模成形面与中心
轴孔之间，并且弯曲模测温孔16较弯曲模加热孔15更靠近弯曲模成形面。所述弯曲
模加热孔15的中心线与所述弯曲模成形面的弧底面之间的距离为20～50mm，本实施
例中，弯曲模加热孔15的中心线与所述弯曲模成形面的弧底面之间的距离为25mm。
所述各弯曲模加热孔15和弯曲模测温孔16的中心线垂直于弯曲模的上表面。所
述弯曲模加热孔15为贯通孔，所述弯曲模测温孔16为盲孔。
所述防皱模18的一侧表面为凹弧形的防皱模成形面，用于与弯管的外表面配
合；防皱模18的另一侧表面是与防皱模隔热板21配合的装配面；防皱模18另有一侧
面是与弯曲模配合的装配面。在防皱模18的上表面，沿该防皱模的长度方向均布有
多个防皱模加热孔19，在每个防皱模加热孔19前相当于两个相邻防皱模加热孔19之
间距离的一半处有防皱模测温孔20；防皱模加热孔19和防皱模测温孔20的数量根据
防皱模18的质量、加热时间、加热温度及加热棒功率通过下述公式确定：
n w h = C w m w Δ T W w t w , ]]>nwt＝nwh
式中：nwh为防皱模加热孔19的数量，nwt为防皱模测温孔20的数量，Cw为防皱
模18材料的比热容，mw为防皱模18的质量，△T为升高的温度，Ww为单个防皱模加
热棒的功率，tw为防皱模18的加热时间；
本实施例中，所述防皱模加热孔19和防皱模测温孔20的数量均为4个。
所述防皱模加热孔19的孔径与所使用加热棒的直径相匹配；所述防皱模测温孔
20的孔径与所使用的热电偶的直径相匹配。
所述防皱模加热孔19和防皱模测温孔20分布在防皱模18的防皱模成形面与隔热
板配合面之间，并且防皱模测温孔20较防皱模加热孔19更靠近防皱模成形面。所述
防皱模加热孔19的中心线与所述防皱模成形面的弧底面之间的距离为20～50mm，本
实施例中，防皱模加热孔19的中心线与所述防皱模成形面的弧底面之间的距离为
25mm。
所述各防皱模加热孔19和防皱模测温孔20的中心线垂直于防皱模18的上表面。
所述防皱模加热孔19为贯通孔，所述防皱模测温孔20为盲孔。
所述夹持模9的上表面，沿长度方向均布有多个夹持模测温孔10；所述镶块12
的上表面，沿长度方向均布有多个镶块测温孔13；所述夹持模测温孔10和镶块测温
孔13均为盲孔；本实施例中夹持模测温孔10和镶块测温孔13的数量均为5个；
所述的所有隔热板都位于成形模具与机床之间，隔热板与模具接触的一面为锯齿
状，且存在空气夹层；所述空气夹层中塞有石棉以减少热量传输；所述压力模3、夹
持模9和防皱模18与隔热板接触的一面开有矩形槽，通过将压力模隔热板4、夹持模
隔热板11、防皱模隔热板21上的锯齿状凸起部位嵌入矩形槽中达到定位和固定的目
的；所述弯曲模隔热板17通过中心轴孔定位固定；所述压力模3上下表面、防皱模
18上表面、弯曲模14上表面、镶块12上表面、夹持模9上表面，均用厚层石棉均匀
铺满，实现保温、隔热及防护作用。
所诉压力模隔热板4沿其高度方向分布有2个相通的冷却孔22；夹持模隔热板11
沿其高度方向分布有2个相通的冷却孔22；防皱模隔热板21沿其长度方向分布有2
个相互独立的冷却孔22；弯曲模隔热板17沿其长度方向分布有6个相互独立的冷却
孔22。所述的冷却孔22都为贯通孔。使用时，根据需要选择冷却孔22的数目和循环
冷却水的流向。
本实施例中，压力模3、芯棒5和芯球8均与现有技术中相同。
本实施例中压力模3、芯棒5、芯球8、夹持模9、弯曲模14和防皱模18的材料
均为耐高温达600℃的高强度H13钢，以提高模具通用性；冷却系统包括压力模隔热
板4、夹持模隔热板11、弯曲模隔热板17和防皱模隔热板21；由于冷却系统模具的
工作温度一定低于弯曲模具，因此与镶块14选材相同，均选用长期工作温度可达500
℃的35CrMo合金结构钢。
实施例二
本实施例是利用实施例一所述模具数控加热弯曲成形钛管的方法。
本实施例采用的是规格为Φ76.2×t1.0668的CP-3管材，即管径D为76.2mm，壁
厚t为1.0668mm的纯钛管，该纯钛管的D/t＝71.4，弯曲半径R＝1.5D。本实施例使用
的设备为W27YPC-159数控弯管机。
具体实施过程包括以下步骤：
第一步，模具与弯管机的隔热。在压力模3的装配面与机床连接面之间安放压力
模隔热板4，在防皱模18与机床连接面之间安放防皱模隔热板21，在弯曲模14装配
面与机床连接面之间安放弯曲模隔热板17，在夹持模9的装配面与机床连接面之间安
放夹持模隔热板11；在压力模3的上表面和下表面，以及夹持模9的上表面、镶块12
的上表面、弯曲模14的上表面和防皱模18的上表面均铺满2cm厚的石棉。
第二步，装配与调试模具。按照公开号为CN101422792A的发明创造中已公开的
薄壁管数控弯曲成形模具调试方法调试模具。装配与调试模具时，将压力模3、夹持
模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18和芯模安装到弯管机上，打开弯管机，并按照
薄壁管数控弯曲成形模具调试方法调整压力模3、夹持模9、防皱模18和芯模，使所
述压力模3、夹持模9、防皱模18上的各成形面的中心线及芯棒5的中心线与镶块12
和弯曲模14的成形面的中心线位于同一水平面；使芯棒5伸出量为4mm；通过夹持
模9与镶块12将管件23完全夹紧，保证管件23弯曲过程中夹持部分不发生打滑；使
防皱模18的刃口端部与弯曲切点平齐，并使防皱模18的成形面与管件23紧密贴合，
防皱模18的结合面与弯曲模14的成形面完全贴合；调整压力模3的相对位置，保证
装配时通过压力模3使管件23与防皱模18的成形面紧密贴合。调整完成后将压力模
3、夹持模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18恢复到初始位置。
第三步，弯管机弯曲速度和弯曲时压力模3助推速度的设定。
设定管机弯曲速度：
设定弯管机的弯曲速度为1～5°/s，当管径D与管壁厚t的比值D/t≥70时，弯曲
速度选取1～3°/s以保证成形质量；当D/t<70时弯曲速度选取3～5°/s以提高弯曲效率。
本实施例中，弯管机弯曲速度为3°/s。
设定弯曲时压力模3的助推速度：
使压力模3在弯管机的作用下运动，压力模3的助推速度与管件23弯曲时该管件
轴线的线速度相同，完成弯曲时压力模3助推速度的设定。本实施例中，压力模3的
助推速度为5.98mm/s。设定完成后关闭弯管机。
第四步，管件23弯曲角度的设定。根据管件成形要求，管件23弯曲角度为0°～
185°；本实施例中，管件23弯曲角度为180°。
第五步，模具与管件23的润滑。在防皱模18、芯棒5及芯球8上均匀喷涂一层
耐高温固体润滑膏。
第六步，加热及温控装置的安装。在压力模加热孔1内放置压力模加热棒，在弯
曲模加热孔15内放置弯曲模加热棒，在芯棒加热孔6内放置芯棒加热棒，在防皱模加
热孔19内放置防皱模加热棒，并且在所述各压力模测温孔2、各弯曲模测温孔16、各
芯棒测温孔7、各夹持模测温孔10、各镶块测温孔13和各防皱模测温孔20内分别放
置热电偶。将所述压力模加热棒的导线、芯棒加热棒的导线、弯曲模加热棒的导线和
防皱模加热棒的导线分别与温度控制器的控制端口连接。将所述各热电偶的导线分别
与温度控制器的测量端口连接。
本实施例中，启用分别位于靠近防皱模18一侧的6个弯曲模加热孔15中的加热
棒，并全部启用分别位于夹持模测温孔10内和镶块测温孔13内的热电耦。
第七步，设定加热温度。所述的加热温度包括压力模的加热温度T1、芯棒的加热
温度T2、弯曲模的加热温度T4和防皱模的加热温度T3：
设定芯棒5加热温度和压力模3的加热温度均为200～300℃；防皱模18加热温
度和弯曲模14的加热温度均为180～250℃。
具体加热时T1≥T2≥T3；当管件的弯曲半径R减小时，T1－T3的值应增大。
本实施例中，通过温度控制器设定压力模的加热温度T1为300℃，设定芯棒加热
温温度T2为250℃，弯曲模的加热温度T4为200℃，防皱模的加热温度T3为200℃。
本实施例中，所述各模具加热温度对机床的影响较小，故不启用冷却系统。
第八步，管件弯曲。打开弯管机机床，操作弯管机将压力模3、夹持模9、镶块
12、弯曲模14、防皱模18、芯模与管件23按已有技术装配；装配后通过加热棒对压
力模3、芯棒5、弯曲模14和防皱模18进行加热至设定的温度值并保温30～90s。加
热完成后操作弯管机，按照设定的弯曲速度3°/s对管件23进行弯曲至180°，得到弯
曲成形后的管件23。
本实施例中，压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18与管件23装
配后加热至设定的温度值，并保温60s。
第九步，卸载。操作弯管机松开各模具；松开模具的顺序依次为：芯模、压力模
3、夹持模9；取下弯曲后的管件23后，将压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲模14
和芯模恢复至弯曲前位置，关闭弯管机，将管件23空冷至室温。
完成弯曲后，检验弯曲后的管件23成形质量，得到的管件23内侧不起皱，表面
无划痕，外侧壁厚最大减薄率16.7％，最大截面扁化率4.50％，完全满足使用要求。
实施例三
本实施例采用的是规格为Φ60×t1的TC4管材，即管径D为60mm，壁厚t为1mm
的钛合金管，该钛合金管的D/t＝60，弯曲半径R＝3D。
具体实施过程包括以下步骤：
第一步，模具与弯管机的隔热。在压力模3的装配面与机床连接面之间安放压力
模隔热板4，在防皱模18与机床连接面之间安放防皱模隔热板21，在弯曲模14装配
面与机床连接面之间安放弯曲模隔热板17，在夹持模9的装配面与机床连接面之间安
放夹持模隔热板11；在压力模3的上下表面、夹持模9的上表面、镶块12的上表面、
弯曲模14的上表面和防皱模18的上表面铺满2cm厚的石棉。
第二步，装配与调试模具。按照公开号为CN101422792A的发明创造中已公开的
薄壁管数控弯曲成形模具调试方法调试模具。装配与调试模具时，将压力模3、夹持
模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18和芯模安装到弯管机上，打开弯管机，并按照
薄壁管数控弯曲成形模具调试方法调整压力模3、夹持模9、防皱模18和芯模，使所
述压力模3、夹持模9和防皱模18上的各成形面的中心线及芯棒5的中心线与镶块12
和弯曲模14的成形面的中心线位于同一水平面；使芯棒伸出量为5mm；通过夹持模9
与镶块12将管件23的完全夹紧，保证管件23弯曲过程中夹持部分不发生打滑；使防
皱模18的刃口端部与弯曲切点平齐，并使防皱模18的成形面与管件23紧密贴合，防
皱模18的结合面与弯曲模14的成形面完全贴合；调整压力模3的相对位置，保证装
配时通过压力模3使管件23与防皱模18的成形面紧密贴合。调整完成后将压力模3、
夹持模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18恢复到初始位置。
第三步，弯管机弯曲速度和弯曲时压力模3助推速度的设定。设定弯管机的弯曲
速度为0.05～5°/s。本实施例中，弯管机弯曲速度为0.3°/s。
当弯管机弯曲速度设定后，进而设定压力模3弯曲时的助推速度，具体是，使压
力模3在弯管机的作用下运动；该压力模3的助推速度与管件弯曲时该管件轴线的线
速度相同，完成压力模3助推速度的设定。本实施例中，压力模3的助推速度为0.94
mm/s。设定完成后关闭弯管机。
第四步，管件弯曲角度的设定。管件弯曲角度根据要求设定为0°～185°，本实施
例中，管件弯曲角度为60°。
第五步，模具与管件23的润滑。在防皱模18、芯棒5及芯球8上均匀喷涂一层
耐高温固体润滑膏。
第六步，加热及温控装置的安装。在压力模加热孔1内放置压力模加热棒，在弯
曲模加热孔15内放置弯曲模加热棒，在芯棒加热孔6内放置芯棒加热棒，在防皱模加
热孔19内放置防皱模加热棒，并且在压力模测温孔2、弯曲模测温孔16、芯棒测温孔
7、夹持模测温孔10、镶块测温孔13和防皱模测温孔20内分别放置热电偶；将所述
压力模加热棒的导线、芯棒加热棒的导线、弯曲模加热棒的导线、防皱模加热棒的导
线分别与温度控制器的控制端口连接；将所述热电偶的导线分别与温度控制器的测量
端口连接。
本实施例中，启用位于靠近防皱模18一侧的2个弯曲模加热孔15内的加热棒，
所述启用的2个弯曲模加热孔15较其它未启用的弯曲模加热孔15更靠近管件23；全
部启用分别位于夹持模测温孔内和镶块测温孔内的热电耦。
第七步，设定加热温度。所述的加热温度包括压力模的加热温度T1、芯棒的加热
温度T2、弯曲模的加热温度T4和防皱模的加热温度T3：
设定芯棒5加热温度和压力模3的加热温度均为400～450℃；防皱模18加热温
度为350～400℃，弯曲模14的加热温度为250～300℃。
具体加热时T1≥T2≥T3；当管件的弯曲半径R减小时，T1－T3的值应增大。
本实施例中，通过温度控制器设定压力模的加热温度T1为450℃，设定芯棒加热
温温度T2为400℃，弯曲模的加热温度T4为250℃，防皱模的加热温度T3为350℃。
当设定的加热温度大于300℃时，需通过冷却装置对机床进行降温。根据需要将
各隔热板中冷却孔22通过水管与冷却水循环装置相连。
本实施例中，隔热板中水流的流向如附图6～9所示。弯曲模隔热板17、压力模隔
热板4、夹持模隔热板11和防皱模隔热板21中的冷却孔22都被使用。
第八步，管件弯曲。打开弯管机机床，操作弯管机将压力模3、夹持模9、镶块
12、弯曲模14、防皱模18、芯模与管件23按已有技术装配；装配后通过加热棒对压
力模3、芯棒5、弯曲模14和防皱模18进行加热至设定的温度值并适当保温30～90s；
加热完成后操作弯管机，按照设定的弯曲速度0.3°/s对管件23进行弯曲至60°，得
到弯曲成形后的管件23。
本实施例中，压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲模14、防皱模18与管件23装
配后加热至设定的温度值，并保温60s。
第九步，卸载。操作弯管机松开各模具；松开模具的顺序依次为：芯模、压力模
3和夹持模9；取下弯曲后的管件23后，将压力模3、夹持模9、镶块12、弯曲模14、
防皱模18和芯模恢复至弯曲前位置，关闭弯管机，将管件23空冷至室温。
完成弯曲后，检验弯曲成形后管件23成形质量得到管件内侧不起皱，表面无划痕，
外侧壁厚最大减薄率为8.8％，最大截面扁化率4.9％，完全满足使用要求。