【正文】 內(nèi)應(yīng)力的根本原因。范圍內(nèi) ) , 即向外展 , 如圖 22所示 。 但在實際生產(chǎn)中不同時期、不同批次或從不同廠家進來的矩形管 , 其材質(zhì)都有不同 程度的變化 , 有的材質(zhì)相差較大 , 這就給彎制帶來問題?；《裙艿膹澲瞥芸枯?尺寸變化影響外 , 還要受其自身材質(zhì)差異的左右 。同時上述分析便于分析各段軌跡的變化過程。 如果矩形管的寬度等于圖 1 中滾輪主視圖尺寸 2W 時 (此處假設(shè)定滾輪也取 W ) , 則最小半徑的值等于定滾輪的中間軸半徑。不難看出 , 隨轉(zhuǎn)角增大 , 半徑卻逐漸減小 , 直至其極限位置的最小半徑 。 當逐漸順時針轉(zhuǎn)動 , 則半徑會交于過定滾輪圓心與矩形管垂直的垂線上 (因動滾輪圓心與定滾輪圓心水平距離很小 , 可近似認為垂線為彎制圓的圓心會合點 ) 。 這就對頂棚梁的美觀、安全有了新的要求，鋼管的彎曲角度也就要求不一， 圖 21演示了靠輪、動滾輪以定滾 輪的圓心為圓心 3 圖 21 彎制軌跡弧段產(chǎn)生過程 分 別轉(zhuǎn) A角、 C角時曲率半徑的變化。完成彎管機的電氣部分設(shè)計。 2 機械部分設(shè)計 設(shè)計題目：二維彎管機控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計客車制造中使用的頂棚橫梁加工的專用設(shè)備控制系統(tǒng) 主要設(shè)計參數(shù)： 30*30mm矩形管，壁厚 ,彎曲最大管長 3000mm,彎曲速度 ，彎曲最小半徑 200mm 課題內(nèi)容： 完成彎管機的機械部分總體設(shè)計。該彎管機不但實現(xiàn)了客車頂棚橫梁骨架任意曲率半徑弧形構(gòu)件一次滾壓彎曲成型，而且保證產(chǎn)品精度和提高效率， 該機采用計算機控制，無金屬靠模，可進行人工或自動操縱控制，彎制不用彎曲形狀管梁時 ，只須改變計算機輸入的數(shù)據(jù)，便可進行彎曲工作，簡便而迅速的修改和控制彎曲回彈量提供了方便 。因此 , 企業(yè)必須有與產(chǎn)量相適應(yīng)的彎管設(shè)備。 c. 弧度管彎制好壞 , 受其技術(shù)及經(jīng)驗影響程度大。以往客車制造中 , 一般是以技術(shù)較好的工人用氧乙炔焊槍輔以其它工具手工完成 , 雖然能制出 , 但問題顯而易見 : 。目前，國內(nèi)大多數(shù)客車生產(chǎn)廠家正逐步采用冷彎型鋼制作客車骨架，由此產(chǎn)生了冷彎型鋼的彎制工藝問題。 二 維 數(shù)控自動 彎管機正是在這一背景下逐漸開發(fā)成型， 近幾年 , 隨著高等級公路不斷發(fā)展 , 客車業(yè)也抓住機會蓬勃發(fā)展起來 , 豪華客車不斷推陳出新 , 其挺拔的外觀、飽滿的弧度、流線形的車身給人以視覺的享受。更為嚴重的是，由于材料的回彈量的嚴重差異，而在彎制中又不能實現(xiàn)回彈補償，很難一次彎制出合格弧桿件。矩形管在動滾輪、定滾輪和靠滾輪的擠壓下產(chǎn)生變形，同時矩形管不斷的頂出導致矩形管輸出軌跡變化，形成客車車身所需要的弧桿件。 以往客車制造中，客車骨架一般是工人根據(jù)預(yù)先加工的靠模樣板，用簡易鍛床及手錘等工具手工完成，工人勞動強度大、效率低、難以形成批量、弧度管彎制精度及加工周期，受其技術(shù)及經(jīng)驗影響程度大，滿足不了批量的客車生產(chǎn)需求；有些大型汽車廠對定型車輛采用大型模具，雖然效率較高，但因各批次矩形管料回彈量差異很大，回彈無法控制，而修整模具又非常困難，生產(chǎn)成本很高。比如，裝砂填料熱彎和普通機彎的成形過程分別為：裝砂填料熱彎步驟：導管一端堵死 ， 填砂 ， 另一端也堵死 ， 在鉗臺上夾持，在彎曲部位劃線 ， 加熱彎曲 ， 與標準實樣對比并校形 ， 切端頭 ， 去毛刺，吹凈 ，修皺紋 !橢圓吹凈殘砂和金屬屑。因此，管形差異較大，校正量大，大管徑導管彎曲質(zhì)量 尤其難以保證，往往產(chǎn)生圓度超差、內(nèi)半徑處起皺、管腔內(nèi)的填充物清除不干凈等問題。 導管的傳統(tǒng)彎曲是依據(jù)二維產(chǎn)品圖樣，采用裝砂填料熱彎、裝砂填料手工冷彎、普通機彎以及鋼管充液壓彎等方法進行的。廠房、設(shè)備、交通設(shè)施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復(fù)雜化，從而催生了彎管機系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)。 1 1 緒論 七八十年代，是中國工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的初期。各行各業(yè)急待發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼地進行著。由于國內(nèi)技術(shù)水平的落后，許多彎管設(shè)備開發(fā)設(shè)計只停留在初級階段，繼電器式的電氣控制系統(tǒng)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都沒有達到人們對各種金屬管工藝的理想要求。傳統(tǒng)彎管完全憑借操作者 的經(jīng)驗和技術(shù)熟練程度來控制產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)彎管工序很多，操作過程繁雜。普通機彎步驟：管子上機床夾緊 ， 彎曲成形 ， 松開模具，取出管子，使模具復(fù)位 ， 按標準實樣校正 ， 按標準實樣在管子 上劃下一個的起始線，按劃線位置把管子放在模具內(nèi)并夾緊 !繼續(xù)彎曲，直到彎好 。隨后，出現(xiàn)了液壓仿型彎管機，這種彎管機工作原理是由液壓系統(tǒng)推動矩形管與靠模模具同時運動，由靠 模滾輪在固定的模具上滑動，靠模滾輪與動滾輪連接，依靠滾輪的運動直接帶動動滾輪運動。這種加工方式的弊端也是明顯的：管材彎制曲線完全取決于靠模模具，不能實現(xiàn)曲率的靈活變化，而且，由于模具的磨損，必須頻繁修整、更換模具。 90年代后，中國經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展和不斷提高， 以前舊樣 彎管機已無法滿足復(fù)雜的工 業(yè)需要。然而 , 組成 2 客車骨架的弧度漸變的弧度管的彎制較為復(fù)雜?？蛙嚨墓羌艿幕⌒螛?gòu)件如頂棚橫梁，立柱，前后風窗框以及輪罩等約占 40%到 50%，曲率半徑在 R200 至 R9000mm 之間，多數(shù)廠家采用模具沖壓，靠模圍彎等工藝彎制這 些零件，而少數(shù)廠家采用拉彎成型， 弧度漸變的弧度管 , 因其曲率半徑不統(tǒng)一 , 而且其材料為強度較大的矩形管 ,同時其彎制的質(zhì)量合格與否 , 直接關(guān)系到后續(xù)工序 , 如玻璃及外飾件的裝配等方面 , 所以彎制技術(shù)要求較高。 b. 效率低 , 難以形成批量 。存在型鋼彈性變形量難以控制，整形工作量大及質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點此種方法只適合于試制或小批量生產(chǎn)的 要求 , 對于批量較大的客車生產(chǎn)是不適合的。液壓數(shù)控二維數(shù)控彎管機正是以其操作簡單、彎制質(zhì)量好、適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點很快得到客車企業(yè)的親睞，液壓數(shù)控二維彎管機采用 PC 總線控制，無觸點運行，通過液壓控制位移，使工件通過三滾輪系統(tǒng)完成滾壓彎曲成型，本文就弧度管彎制的過程及原理結(jié)合實際操作加以探討。 即可適應(yīng)生產(chǎn)各種不同對稱截面的冷彎型鋼、薄壁矩形管材以及圓管的彎曲加工。包括：機身；液壓系統(tǒng)；控制系統(tǒng)框圖。包括：伺服閥控 制器原理圖；電控系統(tǒng)圖；工控機用 A/D、 D/A 卡原理圖；計數(shù)卡電氣原理圖 軌跡形成過程分析 客車制造企業(yè)為了適應(yīng)市場的需求 , 不斷地推出新產(chǎn)品、新面孔 。首先當動滾輪和定滾輪的圓心連線與矩形管平行時 , 也就是說 , 對矩形管不施外力 , 在此種情況下 , 把矩形 管推出來 , 仍是直的 , 可以認為其為半徑無窮大的圓 , 即 彎曲 半徑 R1的值即為無窮大 。 可知轉(zhuǎn) A角對應(yīng)的是與切線垂直的半徑 ,轉(zhuǎn)角對應(yīng)的是與切線垂直的半徑。 最小半徑對應(yīng)值如何取 ? 當動滾輪與定滾輪外圓相切時 , 極限值為最小半徑的值 , 如圖 2中半徑為 R。中間軸半徑的最小半徑設(shè)置依矩形管壁厚及壁高而定?？枯営捎谑艿较蛲獾牧Χ鴮е缕湟远L輪 的圓心為圓心向外轉(zhuǎn)動 , 動滾輪亦隨之向外轉(zhuǎn)動 , 半徑逐漸減小 。 對于相同材質(zhì)的矩形管 , 只要靠輪尺寸形狀不變 , 在同等推力下 , 其形成的弧度管的曲率半徑應(yīng)是相近似的 。由金屬工藝學方面的知識可知 , 不同材質(zhì)的矩形管 , 其強度、硬度等性能不同 , 導致其受彎力后彈性變形亦不同 , 當矩形管被彎制的部位離開滾輪后 (外力去處 ) , 由于彈性變形的存在 , 弧度管會略微回彈 (回彈角依材質(zhì)不同一般為 0～ 10176。 4 圖 22 回彈示意圖 對弧度管來說 , 其回彈力 (導致弧度管向外展的力 ) 不同 , 彎制的結(jié)果弧度大小亦不同。客車骨架大多應(yīng)用高強矩形管件，高強鋼的彎曲回彈嚴重影響了彎曲精度的提高，很多研究人員在模擬復(fù)雜成型件的回彈過程方面作了大量工作，但對于回彈控制補償?shù)膶嵤?，還缺乏成熟的軟件系統(tǒng)。 反之 , 則外展 。 反之 ,則外展。彎制輸出的弧度管的弧度要適當內(nèi)斂 , 既可抵消回彈 , 又便于校形 。 在數(shù)控彎管機控制設(shè)計中，根據(jù)管材璧厚、材料硬度、彎曲件彎點半徑等，采用簡化算法并結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗進行回彈補償，在根據(jù)前幾根實際彎曲管件與樣板對比修改控制曲線，有效控制與樣板的最大貼合誤差，能夠滿足客車生產(chǎn)需要。上料結(jié)束。 在向左運動的“彎制”過程中，計算機根據(jù)管件的控制數(shù)據(jù)，實時檢測滑軌的位置與精確控制 彎曲油缸的伸出量（即動滾輪運動量）。隨著滑軌 5 與頂料支架的不斷推進，推動矩形管在動滾輪、定滾輪和靠滾輪的作用下形成一定的弧度，彎曲油缸伸長量越大，則矩形管的弧度就越大，而彎曲油缸伸長量不斷的變化，則矩形管的弧度也隨之變化。 131211109876542液壓伺服系統(tǒng)工業(yè)3 1 床身 2 位移傳感器 3 彎曲油缸 4 光電編碼器 5 伺服閥 6 頂鐓油缸 7 上料支架 8 動滾輪 9 定滾輪 10 靠滾輪 11 矩形管 12 頂料支架 13 滑軌 圖 23 全自動數(shù)控液壓彎管機簡圖 二維彎管機結(jié)構(gòu)組成 （ 1）機身 由底座、滑塊、上下壓板以及滑塊油缸組成，固定在前后上支座上，滑塊在底座中的往復(fù)運動靠滑塊油缸的推拉來實現(xiàn)，滑塊左端裝有上料支架和帶有頂頭的調(diào)節(jié)器，位置可前后調(diào)整并用插銷定位；后端裝有頂料支架，其前端孔中裝有與彎曲管材截面相同尺寸孔型的頂端，通過插入盤中的頂料桿推動管料向前運動。 6 （ 3）尾架由芯軸和芯軸軸套組成，固定在機身上，調(diào)節(jié)芯頭位置，位移量可有軸套上的標尺讀出。 二維彎管機彎管過程 彎管形成過程如圖 24所示。動滾輪 1 由起始位置 A 伸長達到位置 B，對矩形管產(chǎn)生擠壓使其發(fā)生變形。為了能夠精確的彎制出預(yù)定弧度，必須知道 彎曲 油缸的伸長量與弧度管的曲率半徑具體的對應(yīng)關(guān)系。 A到 B 的直線距離近似 彎曲 油缸的伸長量，隨著 彎曲 油缸伸長量的變化，矩形管與動滾輪 1和定滾輪 2的相切線段的切點和斜率也都隨之變化，切點由原始位置的 E 點、F點變化到 G點、 H 點。至此，我們就可以得出對應(yīng)于 Y 缸任意伸長量下的矩形管圓弧弧度、半徑等信息。 （ ）（ ）靠模曲線目標曲線（ ）（ ） 圖 26 加工曲線與目標曲線對應(yīng)關(guān)系 上圖：彎曲油缸伸長曲線 下圖：彎曲鋼管曲線 從圖 6中 可以看出 ， 彎曲 油缸伸長曲線與弧度管曲線的對 應(yīng)關(guān)系可以看出， OA段對應(yīng)的是弧度管曲線的曲線弧度逐漸增大的過程， AB 段是弧度管曲線保持一定弧度不變的過程，在 彎曲 油缸伸長曲線當中對應(yīng)著 彎曲 缸伸長量不變的過程， BC段曲線的弧度逐漸變小，最后在 C點目標曲線為直線段即 CD段，而 DEFG段，又是弧度逐漸增大、保持、減小直至 彎曲 缸回到原位的過程。我們通過在計算機上修改“靠模”曲線的方式就可以方便的實現(xiàn)多種曲率的弧度管的輸出。 3 電氣及液壓部分設(shè)計與計算 通過機械部分的設(shè)計與分析可知，二維彎管機是在彎曲油缸與頂鐓油缸共同作用下，完成彎管過程的，所以，電氣部分 控制系統(tǒng)必須同時精確控制這兩部分，根據(jù)材料力學，流體力學的知識 ，可以計算出兩種油缸的尺寸大小，再通過機電控制系統(tǒng)的有關(guān)知道，可以分析出來同時控制彎曲油缸和頂鐓油缸的電路。彎管過程中，鋼材由上料架進入，頂料架夾緊，頂鐓缸推動管料施加軸向壓力，以滿足彎管的匹配要求，通常，設(shè)計液壓伺服系統(tǒng)的方針是在保證系統(tǒng)各項靜動態(tài)特性都滿足預(yù)定要求的前提下，尋找出盡可能簡單、可靠、經(jīng)濟、耐用的具體結(jié)構(gòu)方案，由于本系統(tǒng)功率和負載都比較大，其主要參數(shù)的確定以及元