新型空调两器长U弯管机

梅 武 张家友 蔡为国 何龙林 彭住香 李登伦

（1.中国电器科学研究院股份有限公司 广州 510300；2.广州擎天德胜智能装备有限公司 广州 510800）

引言

弯管机是我国基础建设的关键设备，除了在电力、石油化工等工业，在家电行业也需要大量的弯管、弯头，比喻在冰箱和空调的冷却系统中应用也比较多。所以弯管机也是家电行业的重要生产设备之一，它安全、可靠、高效运行，直接关系到生产线的生产效率和加工质量。

目前，除了中国和发达国家家电行业已经发展到稳定阶段外，其他发展中国家在家电产业方面还处于不断增长阶段，例如印度、巴基斯坦、埃及、阿尔及利亚、伊朗、印度尼西亚、马来西亚等国家，特别是人口大国印度，对空调冰箱等家电产品需求量日益增长，家电行业发展迅速；所以在冰箱和空调两器冷却系统方面，铜管折弯机需求量也随之增加，对铜管折弯设备要求也越来越高。目前除了进口的空调两器U型折弯机效率高，稳定性好外，国内的U型折弯机仍然存在一些缺点；例如送料夹具夹紧铜管不够稳定，折弯长度精度不够高，折弯出现断管、皱管的问题，所以针对国内长U折弯机的某些问题，自主研发新型弯管机，解决相关问题，提高生产效率，减少生产成本，是今后国内外弯管机的发展趋势。

1 国内外长U弯管机状况

从国际情况看，全自动弯管机的发展已有一段历史，达到一定高度，在工业高速发展的今天，世界各国开发全自动弯管机已经有多年的历史，特别是欧美发达国家如美国、德国和意大利等在这方面已经有相当成熟的经验和顶尖技术水平。在空调两器长U折弯机方面，发达国家已经在生产效率上、生产稳定性上、生产精度上、使用寿命上都达到了领先水平，高品质的设备，当然也是高价值，其技术水平是值得我们学习，但其制造成也需要我们控制。

从国内情况看，全自动弯管机产品处于发展期，产品技术仍需发展完善；市场经济环境下的产业自然调整仍处于初级阶段。然而，也有很多企业和公司在自主创业的基础上加强与国际先进技术的公司合作，不断接近世界水平。但是，国内的长U机技术水平还是存在一定的问题，比如说传统的送料方式，采用的是皮带传动、上下夹具夹紧铜管、链条式托料，无法保证送料的平稳以及精度；另外折弯驱动采用的是单轴输出电机，导致折弯主轴扭力不平衡，容易造成主轴损坏。在生产过程中，也容易产生弯皱、弯瘪、弯裂等各种缺陷。所以，针对这些问题，我们做了相应的研究并提出了解决措施。

2 新型长U弯管机技术特点

针对空调两器长U弯管机，我们对设备进行升级优化，研究了长U弯管机送料方式、夹紧机构、折弯动力传动形式。解决送料不够平稳，送料精度低以及设备占地面积大的问题，并且延长折弯机构的使用寿命。通过研究，可以获得高水平的长U弯管机，提高产品的品质，增加生产的效率。另外最大的特色是设备总体占地面积比传统的小了三分之一。在行业内，设备的机构设计提升了一个等级，能达到了国内先进水平。

为了实现铜管送料过程中更加平稳，送料精度更高的目的。我们从三个方面进行了研究，首先是铜管校直机构采用了整体式辊轮；第二送料夹紧夹具采用了水平方向夹紧；第三是托料方式采用了叉架式托料滑块。从三个方面的升级，使得送料更加精准，达到了送料要求目的。

送料夹具采用是水平夹紧，如图1所示，本项目同时可送8根铜管，在夹紧夹具里有9套分夹具，夹具上下有夹板，前后有导向板，左右是夹紧气缸。这种结构与同等设备比，具有同等气缸夹紧，铜管受力更大的优点。以前采用的是上下夹紧，如图2所示，气缸压力会均分给每根铜管，使得每根铜管分配的力是总共的八分之一；另外，由于铜管直径有误差，假设有φ7+0.1 mm和φ7-0.1 mm的铜管同时进入夹紧夹紧，则φ7+0.1mm将会夹的很紧，而φ7-0.1 mm会比较松，所以会出现送料不稳定的现象。

图1 左右夹紧方式

图2 上下夹紧方式

送料托料机构是采用滑块托料，叉架式结构联动，在送料过程中，由于采用联动叉架结构，如图3所示，滑块的间距保持均匀，能够保证铜管刚度。国外也有采用叉架式联动结构，但是叉架采用的是落地式撑起，我们采用的是悬空结构，上面滑轨吊住，在使用方面不用担心落地导轨出现障碍物阻止叉架滑动的风险。而国内基本都是采用链条式托管，如图4所示，在链条带动滑块移动时，会出现滑块间距不等，间距大的就会出现铜管刚度变弱，在快速托料过程中，可能造成铜管弯曲现象。且链条拖动的噪音大，对操作者也有一定伤害。另外，链条式托料方式，由于滑块间距不均等情况，可能出现靠近离折弯模具的滑块离折弯模具远，如果模具或者铜管上有粘性杂质，在铜管插入折弯模具孔时，有可能造成突发性被堵住而出现铜管折弯问题。

图3 叉架式拖料结构

图4 链条式拖料结构

校直辊轮，采用的是整体多槽式结构，如图5所示，这种结构使得辊轮设计更紧凑，每个辊轮槽之间的间距可以设计在20 mm，大大缩小了整个校直辊轮模块的宽度。以前是分体单槽式结构，如图6所示，即一根管采用一组校直滚轮，每根铜管校直槽间距大约在90～120 mm，整个校直模块宽度相对来说非常宽。所以，新的整体多槽式结构使设备的宽度缩小很多。

图5 整体多槽式结构

图6 分体单槽式结构

为了实现铜管在折弯成U型时，使得主轴的扭力均匀，增加折弯主轴的使用寿命的目标。我们通过改变动力传动的方式，解决了折弯主轴受力不均匀的技术难题。由以前单侧输出动力的电机升级成贯穿式电机，两端输出动力的形式，使得折弯主轴两端同时获得动力，主轴所受的扭力均衡，减轻了主轴的损伤。通过此项研究，达到了主轴受力均衡，避免了单侧受力产生扭矩损坏主轴的危险，从而延长了折弯主轴的寿命。

在调试过程中，也会碰到折弯的铜管出现起皱，甚至断管，导致产品报废。出现此问题，需要综合考虑其中的因素，对弯管的材质、精度都有要求，对芯棒的大小精度、喷油量多少也有要求，比如说对于外径及壁厚大的管件在弯制时为保证管件弯曲处不过渡变形，需要试用芯棒来保证[2]，确保芯棒深入铜管的深度合适。

在新型空调两器长U弯管机的设计上，我们采用了以前没有在长U弯管机上应用的新技术，这也是我们在此设备上的创新点。第一，在送料夹紧方式上，我们通过水平方向的夹具对铜管进行夹紧，选择丝杠传动方式对铜管进行送料，送料的精度更高，且生产速度更快。第二，铜管折弯模具动力采用双臂输入，即折弯电机采用贯穿式，两侧输出动力，在折弯时，折弯模具主轴扭力平衡，提高了产品品质，提高了产品合格率。

3 总结

通过本项目研究，新型长U弯管机不仅解决了国内现有长U弯管机存在的一些问题，也提高了生产相关的技术参数，在生产效率上、生产精度上、生产稳定上、使用寿命上都有一定的提升，达到了一定的先进水平。

目前，国外发展中国家的家电行业不断兴起，对空调生产设备需求越来越多，当然在空调两器设备上的需求也在增长。空调两器长U弯管机的技术需要不断的推新，提高生产效率，提高产品品质都很有必要；所以我们在空调两器长U弯管机上，要不断进行研究，开发出新型的长U弯管机，相信这必定是以后发展的趋势。