管子弯模及其在Tribon中的设置和应用

王静 刘高举
摘 要:提出冷弯和热弯的区别和应用,弯管的几个参数包括弯模、起弯点、弯头圆弧长度、下料长度等的概念及基本计算,弯管机弯模在Tribon中的设置和应用,可作为设计人员的参考。
关键词:冷弯;热弯;弯管参数;弯模
中图分类号:U671 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2018)6-0037-02
在船舶建造过程中,管子的弯制是不可缺少的工艺过程之一。各造船厂已广泛地采用多种用途的弯管机来进行管子的弯制工作。弯管的方法主要分为冷弯和热弯两种。冷弯与热弯相比,冷弯需要消耗更多的弯管功率,且回弹和残余应力都有较明显的增大。而且冷弯不能弯制曲率半径很小的急转弯头。由于冷弯时金属产生加工硬化,所以冷弯后的金属管要比热弯后的金属管硬得多,但是冷弯不会破坏金属原来的性质。
热弯具有冷弯不能比拟的适应性。能将冷延性很差的材料加工成弯头;能加工冷弯时需花费较大机械能的弯头,并能将冷弯时管子易破裂的脆性材料弯曲成形。热弯尚存在如下缺点:设备复杂、加工成本高、生产效率低和表面光洁度差。
弯制工艺的选择主要取决于管材特性、弯制功率、弯曲半径、工厂设备条件等因素,原则上小直径管子采用冷弯为宜,而较大直径的管子,多数采用热弯工艺。
1 弯管参数
弯管参数分两部分:一部分是关于管段实长、弯曲角和旋转角;一部分是关于弯头的起弯点、管段总长度及无余量下料长度。
1.1 起弯点
管子的弯角就是弯模所旋转的角度,知道管子的弯角就可算出起弯点,如图1所示:
A点即起弯点,当有弯模半径为R时,PA=PS-AS AS=SA=Rtan
1.2 弯头圆弧长度
在算出弯角a后就可根据弯模半径求出切线长和弯头圆弧长。弯头圆弧长等于弯模圆心角a所对应的圆弧长度,当弯模半径为R时,则弧长l为:
1.3 下料长度
下料长度就是弯制成型的管子的总长。理论上,它是各直管段长度和弯头圆弧长度的总和。在弯制管子时,弯头部分的圆弧长度因材料塑形变形等原因而略有伸长,所以实际下料长度应该比理论长度略短一些。当自动弯管机采用“先焊后弯”的工艺流程时,实际下料长度更必须是给出的一个参数。
从图2可知,管段的理论下料长度 L0为:
2 弯管机弯模在Tribon中的设置和应用
2.1 弯模在Tribon中的设置
每个船厂都有本厂的弯管机弯模半径尺寸,根据管子材料的不同,不同的通径配有不同的弯模,我们可以把这些弯模数值设置到Tribon中,方便管子的建模,小票数据的自动生成,从而使生产设计的效率大大提高。
在Tribon中可通过Outfitting→Utilities→Machine Objects Setup→Bending, 在Command中进行设置,可根据不同的管径要求,增加或者修改弯模的大小和数量,同时可根据不同的船型和系统要求,增加弯管机的数量,从而达到同样管径,不同弯模的要求。
如管径是φ18的管子,弯模可进行如图3中的设置:
在这个弯管机的弯模设置中,Dy代表管子外径,G-Measure代表管子需预留出的直管段长度,L1-Measure代表前夹头长度,Bend Radius代表只外径的管子需要几倍的弯模即弯模和管子外径的比值。
在已知船厂的弯模数据,如图4,就可进行相应的弯模设置。
对于同一种类型的船舶,相同的管径有不同的弯模时,可以设置不同的弯管机类型,在管系放样时可选择不同弯管机,如图5所示,通过修改Bendobj id的数值,来选择是几号弯管机,从而获得不同的弯模数据。
2.2 弯模在Tribon中的应用
当在前期设置把管子的弯模根据船厂的经验值设置好后,就可在管系放样时直接应用,对于相同通径的管子,有不同的弯模要求时我们可以分别设置,如测深系统,以前管子通常采用冷弯,一般是小于3倍的弯模,这样在实际的现场操作中,测深尺端部容易卡在弯角处,现在采用热弯形式,这样通常是几十倍的弯模,就不存在测深尺端部被卡住的问题,从而保证测量舱室的准确性。
如图6所示,通过修改弯模数值,同样走向的管子我们可以看到弯角圆弧大小的不同。
对于个别管子不同的弯模的修改也可通过Pipe Information→Bending rad进行修改,单独输入数值。如图7所示。
在设置好弯模,管子通过加皮操作成功Ready后,可生成对应的小票,作为内场的工人弯制管子的依据,设置好的弯模可在小票图上体现,如图8所示。
在了解管子的基本信息后,现场工人可根据小票图来确定管子的弯角、弯模、起弯点,下料长度等,从而使生产设计更好的为现场服务。
3 结束语
在船舶建造中,管系的加工与安装所耗费的工时,约占整个造船工程的12%~15%。为了缩短造船周期,提高造船质量,制造出令船东满意的船舶,单从船舶管系制造这个角度讲,就必须改革落后的“管子制造现场取样法”,这样就出现了船舶管系放样。从而使大量的船内现场工作移到车间或外场协作完成。这样,管系参数等可以采用计算机技术取代人工计算管系参数,进一步提高工作效率和准确度。从而对于管子中弯模的了解和设置,具有很重要的意义,同时可帮助我们了解管子的下料长度等,进而帮助我们控制无余量下料,对实现“降本增效”具有举足轻重的作用。
参考文献:
[1] 付锦云.船舶管路系统[M].哈尔滨:哈尔滨工程大學出版社,2006
[2] 刘亚光.高级船舶管系工工艺学[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005.