管子弯模及其在Tribon中的设置和应用

 　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�W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.