① 弯头成形效果不好，管件易产生凹陷，增加修复量，加大了修复费用。
②模具不易拆装，增加辅助工时，降低了生产效率。以上问题严重影响了产品的质量和产量。采用轴向冷压工艺生产不锈钢弯头，取得了十分显著的效果。
1．径向冷压工艺原理
决定钢材塑性变形的主要因素是伸长率 ，不锈钢管材（例如1Crl8Ni9Ti）的伸长率为45％ ，而碳钢管材（例如20钢）的伸长率为25％ ，因此不锈钢具有良好的冷压塑性变形特征。
我公司以往采用的是目前国内普遍采用的径向冷压工艺，弯头的压制过程大致如下：油压机的压力沿着管件表面径向自上而下起作用，管节的短边朝上，长边朝下，在管节中装入芯子， 管El插入马蹄，管节架放在下胎具上。压制时上胎具自上而下地压制管子，管子发生相应的变形。具体的压制情况
其变形特征大体上归纳为以下几点：
（1）外圆弧管壁（除管口外）处在拉伸变形范围，其变形规律为中部成圆弧，两个侧翼拉平直。
（2）内圆弧管壁（除管口外）受到挤压，其弯曲变形始终是中部形成凹弧，两个侧翼起鼓凸。
（3）管口内弧的变形处于挤压状态形成凹弧
2．问题分析
在实际生产过程中发现，采用该项工艺存在以下几个问题。
（1）为保证弯头成形充分，工艺上要求在压制时管节内必须放入芯子及马蹄，其结构复杂，加工较为困难。
（2）从管子的变形特性中可以看出，弯曲力是沿着管件表面的径向起作用的，在管件表面所产生的应力很大，使图1中管内未填充段产生凹陷，导致弯头一次成形不好，增加了修复时间和费用。
（3）在压制过程中由于管子内、外弧的侧翼易产生鼓凸和凹陷，使放在管子内部的芯子及马蹄在压制完成后不易取出，增加了消耗在取芯子上的辅助时间，降低了生产效率。通过以上的分析可以看出，该工艺无法避免地会出现以上缺陷，而如果其变形是沿着轴向进行的，则可在成形方面较好地解决这一问题，因此，可考虑采用轴向压制工艺。
1．理论依据
（1）建立力学模型 径向冷压力学模型如图2所示，径向冷压模型可简化为简支梁的形式，图2 径I’01冷压力学模型图中q值为40t，其挠度公式为（警 ）9。13 x／（120EJ）当 =1／2 Z时，fl=flt4~fi：f1 =丽ql l"了（其中 = ／1）轴向冷压力学模型如图3所示。轴向冷压是指压头对管节的作用力方向在管节的轴线方向上，而实际的弯曲力为压力与模具对其反作用力的合力，因此，其力学模型可简化为悬臂梁的形式，其挠度公式为：
f2 = 11 q214／（192EJ）
图3 轴向冷压力学模型
（2）两种力学模型的比较 在两种情况下，管件的zui大挠度相等，即有：f。 ：f=因此得： l／a2=M1／M2 ql／q2=7．5由此可以看出，径向压制所产生的内应力约是轴向压制的7．5倍，在压制时使得管内未填充段的管件表面更易产生凹陷，所以，采用轴向压制可在很大程度上避免这种缺陷的产生。
2．轴向压制工艺的确定
（1）下料尺寸的确定 在确定冷压不锈钢弯头的下料尺寸时必须考虑以下几个因素：不锈钢弯头的设计长度、弯头的端面加工余量以及管材的拉伸和压率，同时由于压力是作用在管节的端面上，因此需在管节长边留有一定长度的直段h），以保证在压制时管节的接口处不致发生变形。根据以上考虑可确定下料尺寸如下：
外弧下料长度：
X1 = 27cR 1／4 — 27cR1 ／4 + 2 C1
内弧下料长度：
X2 = 27R2／4 + 27R2 ／4 + 2’C2 -
式中 尺 — — 外弧半径；
，— — 内弧半径；
— — 拉伸率；
— — 压缩率；
c— — 加工余量；
D— — 管节外径；
R1= Ro+ D／2=2 D
下料尺寸结构图如图5所示。
图5 尺寸结构图
1．新工艺的生产验证
根据以上所制定出的工艺方案，我们组织进行了~57mm×4mm、90。、1．5D不锈钢弯头生产，并将统计结果与以前进行了对比，如表1所示。
表1 产量和一次性合格率对比表平均班产量 压制一次性 项目／（件／班） 合格率（％）径向压制工艺（原工艺） 50 45轴向压制工艺（新工艺） 120 92
2．经济效益分析
（1）由于产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）由于质量等级提高使单位成本降低所增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）模具的设计模具作为不锈钢弯头冷压工艺中的一个重要工艺要素，其设计合理与否将直接影响到弯头的质量。因此，冷压不锈钢弯头的模具设计必须符合管子弯曲变形规律，满足于冷加工的金属塑性变形特点，同时必须作到简便易做，装配准确，操作可靠，使用灵活，符合安全和经济要求。基于上述原因，考虑到压力是沿管子的轴线方向起作用这一特点，我们提出了冷压不锈钢弯头的轴向压制模具设计方案，如图4所示。
图中导向套的作用是防止管子在受压时沿径向凸鼓；而前端口部中的芯子则是为了防止管子内弧在推出段发生凹陷而配备的；考虑到不锈钢管件的回弹现象，实际模具的弯曲半径Rl=2D— r（r为回弹系数）。具体的工作原理是：油压机的压力是自上而下沿着管件端面轴向起作用，管节的短边朝出口，在管节前端口部装入芯子，管节插入导向套。压制时推头自上而下的压制管子，管子发生相应的变形。