数控弯管机机床设计与弯管工艺应用分析.docx

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1、摘要弯管机器是一种更杂的机械加工设备，在传统的设计研究开发中，不仅要耗费诸多人力资源成本，同时会造成产品生产周期的滞缓。随着科学技术的不断发展与成熟，单一化产品显然已经无法再有效契合生产需求，加之日趋激烈的市场竞争，低成本、高质量、短研发周期无疑是现阶段下面临的首要问题.，本文设计的管道的塑性加工是一种以管道为分支，基于外力手段而导致的塑性弯曲，使其所生产出来的部件更为契合生产中对于部件在性能、组织、尺寸以及形状等多方面的客观需求。本文主要从数控弯管机工序分析、机床分析、机床传动方案入手，对数控穹管机的特点、组成以及传动装置、各传动轴尺寸进行详细分析与计算。通过上述分析、计算以后，本文最后分析

2、了弯管加工缺陷及处理措施，主要包括弯管成型步骤、设定弯管基准点、冷弯管缺陷产生的原因及控制措施以及原材料检验。本文详细研究了管道的弯曲成哒，针对不同的缺陷提出解决方法，提高产品的合格率.关键词I弯管：加工工艺：工序分析：传动第1章绪论11研究背景弯管机罂是管道弯曲加工的主要设备，广泛应用于管道成哒。管道弯曲成三维空间曲线，是汽车、家电、航天、空调、造船等行业的重要加工设备。供应商和其他设备一样，有各种各样的构造。管道弯曲时主要有着热源供应商与冷源供应商两种。基于控制方式的差异化，现阶段下的管道弯曲主要有若NC控制、自动控制、半自动控制以及手动控制等几种主要的控制方式：基于传动方式的差异化，现阶

3、段下的管道弯曲主要有若启动传动、手动传动、油压传动以及机械传动等几种主要的传动方式。在上述类型的曲线机中，基于数字控制的曲线机具备弯曲加工全流程实现自动化且能够仃效契合零部件图中时;尺寸与其它方面的要求从而愈发受到市场的高度认可，近年来取得了较快发展，被广泛应用于诸多零部件的批齿:生产加工中。1.2管件弯曲成型方法弯管机涔是一种更杂的机械加工设备，在传统的设计研究开发中，不仅要耗费诸多人力资源成木，同时会造成产品生产周期的滞缓。随着科学技术的不断发展与成熟，单一化产品显然已经无法在有效契合生产需求，加之日趋激烈的市场竞争，低成本、高质量、短研发周期无疑是现阶段下面临的首要问题。目前常用的管道弯

4、曲成型方式主要包括弯曲、弯曲、滚筒及弯曲等。弯道对自动化很方便，所以近年来很多供应商都沿着弯曲的胎膜绕道而行.管道弯曲成型指的是将管道通过某种外力手段使其弯曲变形并将至在诸多生产生活领域诸如航空航天、家电制造等进行广泛应用.基于产品类型的差异化，其对于管道形状的客观需求亦呈现出明显的差异化。纵观现阶段下的管道弯曲，基于弯曲成型方式的差异化，主要涵盖弯道弯曲成型、滚筒弯曲成哒等几种主要方式：基于加热方式的差异化，主要涵盖冷弯曲、热弯曲等方式：基于芯棒支撵的差异化，主要涵盖有芯棒与无芯棒的支撑弯曲。本文分别针对上述弯曲类型做出详尽阐述，具体可参照表17.表IT几种弯曲方式工作原理及适用场合弯曲方式

5、工作原理适用场合推弯将H管件放置在对应湾曲枳具内，通过凸模的推力作用使得管件随穹曲模具弯曲成型：一般用于制作弯头及小管件、小西曲半径的弯管成型等乐弯将直管件放巴在两个可爱动的支撑网模中间，通过给定弯曲形状的凸模下质成型一股用于制作弯头及带直段的管件.件件成盘效果较差,在对曲段经常出现内侧崩陷，放不适合薄壁管穹曲成型：滚弯由三个可调间隔的带动力的根轮行成所制成型形状，直管件在动力轮作用下弯曲成型，通过调整轴轮间距可荻得不同弯曲半径的穹许用于弯曲半径较大的耳壁管件弯曲成型.特别适用于环形管件等的加工绕弯通过前卡或者压件等将C1.管件一端压弯在弯曲模上,弯曲模随着主轴按预定角度施转带动管件弯曲成型管

6、件冷雪曲加工的最常用的方法，手工绕弯曲由于劳动状大故适用于单件小批量管件弯曲成型,弯管机绕弯由于生产效率高、成型质fit好而适用于大批M管件弯曲成型13研究内容本论文研究的供应商是焊接后的弯曲用NC控制管机器，通过转换模具Ur以实现各种直径的管部件的大址弯曲加JC.图IT是曲线机的绕组原理的示意图,前花和嵌入块的湍部和弯曲的线整齐，共同的作用是好好地拧紧直管的端，保证该端与胎盘膜一直相对静止.板r设置在软管和胎盘外接点附近。主要有导向弯曲作用。芯杆安装在管r内部，用于管子的支掾。防止锁纹的防护块设置在管和胎膜内的切断点附近。主要防止薄壁管弯曲时内恻产生皱纹。图11数控蹲管机绕弯原理示熊图1.4

7、管件弯曲主要成型缺陷1.4.1成型电仑管的弯曲是受力的更杂过程，其弯曲成型理论与板的弯曲相似。差异与空心管弯曲时外壁厚度的变化相反，弯曲力矩作用下弯曲区域的管段曲率开始变化，管外侧在切断拉伸应力作用卜会发生拉伸变形。在管内侧面，切线压力作用会发生压缩变形。由于管的弯曲成型中总体枳不变,中性层的外侧由于拉伸作用变薄，内恻由于压力作用变厚。另外,基于管件的最内外侧受到的外力冲击最为明显,籍此客观导致其所产生的变形情况以及壁厚变化最为明显。1.4.2主要成型缺陷客观而言，管的弯曲成型并非某种单一元素作用能够形成，其实在边界条件、几何与材料的非线性条件等多种元素的不断制约与作用下形成的一种弯曲变化，基

8、于弯曲成哒理论，其在弯曲过程中往往会出现诸多成5?缺陷，本文在就此进行深入剖析后认为，管道在外力作用下产生变形时通常会同时出现塑性与弹性两种形式的变形，管道的中性层外侧与内到会分别呈现出变薄与变厚两种截然相反的变化；若管道受到的外力较为明显则其外侧管壁与内侧管壁会分别呈现出裂痕、褶皴两种变化趋势，管道在外力作用下通常会呈现出类饰圆形畸变。客观来讲，管道在外力作用下产生的弯曲变形会直接导致产品的成型精度无法有效契合实际使用需求。具体可参照图1-2.图1-2管件主要成型缺陷当外侧的壁厚变薄时，内侧的壁的厚度增加，弯曲部件的壁的厚度会产生明显差异化客观导致其分布出现不均衡问,从而导致流速与压力在进行

9、流体输送时会受到明显的制约。若管道受到的外力较为明显则其外侧管壁与内侧管壁会分别呈现出裂痕、褶皱两种变化趋势，会直接导致管道无法承担压力而损毁；管道在外力作用下通常会呈现出类椭圆形畸变，使得介质传输过程中的流动阻力不断增加，导致管件在成型后其刚性与强度以及精度等多方面大打折扣无法有效契合使用需求。15研究意义本文设计的管道的塑性加工是一种以管道为分支，基于外力手段而导致的塑性弯曲，使其所生产出来的部件更为契合生产中对于部件在性能、组织、尺寸以及形状等多方面的客观需求。本文所设计管道在外力作用下产生变形时通常会同时出现塑性与弹性两种形式的变形，管道的中性层外侧与内恻会分别呈现出变薄与变厚两种截然

10、相反的变化：若管道受到的外力较为明显则其外侧管壁与内侧管壁会分别呈现出裂痕、褶皱两种变化趋势,管道在外力作用卜通常会呈现出类椭回形畸变。客观来讲,管道在外力作用卜产生的弯曲变形会直接导致产品的成型精度无法有效契合实际使用需求。基于此，本文就如何确保上述缺陷的有效改善做出深入剖析与探究，以期为进一步提升产品合格率给出新的思路与方向。第2章数控警管机工序分析弯曲管是以管道为分支，通过塑性加工手段制造管道类部件的加工技术，弯曲工序的动作是指零部件从分支到弯曲的加工过程，即管道的弯曲成型顺序。在管道的弯曲成型过程中，那个工程的动作受到很多因素的影响.工作机械的构造参数、弯曲模具的构造参数、加工精度等。

11、另外，如果管的弯曲达到2次或3次以上，更杂的管的空间形状会在弯曲过程中与机床、模具及地面等发生r涉。影响管道的正确弯曲成型。2.1数控弯管机的特点及组成弯管机器作为管道成型中不可忽视的一项重要内容，对于管道弯曲加工而言有着极为积极的现实意义与深远影响。日前国家建设中的诸多领域诸如航空航天、家电制造等均会使用到管道弯曲成的三维空间曲线随岩相关技术的不断改进，该设备在构造方面愈发呈现出多样化与多元化发展趋势“通常情况下，数控弯管机会涵盖卡头直线移动、主轴旋转以及卡头旋转三轴运动。具备，交高的自动化与精度。在机器构造方面，主要涵盖油压空气系统、控制介质、NC控制装置、机床主体、伺服系统、照明系统、照

12、明系统、操作箱等构成。其中，弯管机器的主体主要有床、芯棒调整装置、进给台、滑板套和弯曲臂等。2.2数控弯管机机床本体结构分析CNe弯曲管机器本体与普通的NC曲线机相似。由床、芯杆调整装置（尾部座椅）、进给台、滑板套及弯曲再等构成。最大的区别是市场上现有的一般船用NC控制管机基本上对先弯焊接管先焊接后弯管的畤曲成型需要解决管道弯曲弹塑性变形引起的拉伸值和用回弹量的正确计算和补偿等技术问题。NC控制管机器是船管的高精度定位、钳子、进给、弯曲管及拆卸一体装备，通过开发相应的控制软件，先焊接船用复杂管道后，实现高精度自动化的整体成型过程。为广更好地解决扩张问题，为J提高管子的成型精度，对板的构造进行了

13、一定的改善，在单板上追加了两个滚子。也就是说，采用两个滚柱的滚动摩擦，用一部分单板的滑动摩擦代替。由此，最大程度上减少J因大摩擦而产生的材料的案性流动.另外，为了便于拆卸软管，采用了从左上至右下的平行四方机构.机器主体机构的尾部支架由油压汽缸飘动，完成芯棒的调整，丫轴方向的芯棒的移动，通过伺服电动机实现X轴方向的移动“材料输送的小型车基于伺服马达联轴器对于齿轮架的驱动来进行Y轴上材料的接送，伺服马达、油压气缸分别实现卡盘绕B轴旋转、卡盘法兰。滑板组在X轴的移动旨在基于油压气缸来完成，从而实现软管的紧贴和松弛。前置卡通过油压汽缸实现与XOC平面平行的动作，实现压力和松弛“在此，利用调节螺杆能够就

14、前卡进行调节从而使其紧固程度得以有效掌控。主轴在困绕C轴的旋转方面旨在依整油压汽缸通过链条传导来籍以完成，从而对胎盘弯曲进行驱动，使得管道能够实现弯曲成形。待弯曲成型后，分别依次进行芯棒、前设卡、送台车、滑板套及卡盘等的动作，实现取卜.操作。2. 3数控弯管机的工作过程数值控制管道机器是先饵接后弯曲弯曲管材成型的专用设备。主婴是对船舶行业开发的高精度NC控制的整体成型设备.那个工作过程很复杂在进行弯曲成形之前，需要对被对曲的无缝钢管进行制度和线性的检查，确保直管部件的阀度和线性在规定的要求范用内，防止对弯曲管截面的品质产生二次影响。安装管道时要注意法兰管的双目正问题，正确安装完成后，油压缸和同

15、服电机将芯棒、送小车、前卡和滑板组等设备部件进行多次移动，从而来实现对应直管部件的弯曲加工操作。具体各部件如何进行运动可参照表3-2.第3章数控湾管机机床分析3.1床身床身部件基于其作用来进行划分可降至划分为主部件与辅助部件两种类型，就其中的主部件而言，主要涵盖弯曲竹、滑板组合、送台车、芯杆调整装置等部件；就其中的铺助部件而言，主要涵盖油压汽缸、伺服电机等部件，时数控机器中不可或缺的重要载体。通常情况卜，数控弯管床在焊接成型方面主要分为床尾、床头、床身三部分，且不同部分件分别基于工字钢、面板等进行焊接来箱以完成，3. 2尾座导轨及液压缸体尾座导轨与床尾螺栓直接相连，并用螺丝将后左恻板在横板上进

16、行固定，同时基于轴承来实现在侧板的安装。油压气缸主要在导向装置上予以安装，籍此来对于芯杆进行横向调整.3. 3送料小车第一第二滑块小型车的第一张幻灯片安装在床的导轨上，实现了管道弯曲时的进给费和弯管脱薄时的退货等功能。其中，第一张幻灯片的IWI面板用鳏栓固定在横板上.螺丝通过轴承安装在停板上.笫二张幻灯片安装在第一张幻灯片上，实现芯棒调整中的横向移动“3. 4滑板组座、滑板及滚轮滑板组做安装于滑板上，并基于螺丝来进行连接,从而确保滑板套能够处于完全松弛的状态，同时分别讲两个滚轮安装于滑板内。基于管外径的差异化,滑板与滚轮分别有着五中不同的规格。3. 5主轴、胎膜及镶块数控弯管机的主轴时确保管道得以弯曲成型的关犍部位，其柒于上卜轴承来实现在机床的安装,并在其中段部位进行彼条安装：数控弯管机的胎膜通过螺丝来进行连接并籍此来