[发明专利]大尺寸构件的卧式数控冷弯机及其数控冷弯方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其是涉及大口径钢管或大尺寸型钢构件的二次冷弯成形设备，所成形的产品主要应用于建筑钢结构和管道工程领域，大口径钢管或大尺寸型钢构件的直径或截面最大尺寸可超过1500mm。

背景技术

大尺寸钢管和型钢的弧形构件广泛应用于建筑钢结构和管道工程领域，这类构件主要由冷弯方式加工成形，所采用的冷弯工艺为分段连续成形。在构件弯制前，先要经历大量的试弯确定成形荷载，然后根据已有经验以某一固定的分段长度为单位将构件分为若干段，每次将某一个分段顶弯至预先设定的弧度，随后将未成形段朝已成形段的方向移动一个单位分段长度的距离，并逐次对移动后的分段顶弯成形，如此连续分段顶弯成形，最终将该构件整体顶弯至设计要求的曲线形状。弧形构件虽然已大量用于工程中，但是所采用的冷弯成形弯曲机几乎均为企业的自制设备，粗糙的设备导致成形产品的精度难以控制，成品率低，材料耗费大。

已有大量公开的专利涉及小口径钢管冷成形的弯管机，有手动也有数控弯管机。如中国专利公开号为CN204148315U、名称为“一种民用建筑建造用弯管机”提出了一种新型民用建筑建造用的、以折弯方式成形的弯管机；中国专利公开号为CN104128398A、名称为“数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法”提出了一种数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法。但这些专利所涉及的成形设备和成形工艺，均仅适用于小口径钢管的冷弯成形。

在大尺寸构件的冷弯成形方面，亦有大量公开的专利涉及了企业自制的弯圆管和弯型钢的设备。中国专利公开号为CN203197057U、名称为“重型液压弯管机”提出一种由机架、立柱和横梁构成的竖向垂直加载体系，利用液压缸推力和设备自重作为成形荷载加载成形，可弯曲直径500～1000mm的钢管。中国专利公开号为CN201061810Y、名称为“垂直液压冷弯管机”提出了一种应用于大口径长输管道施工建设的新型垂直液压冷弯管机。然而，目前的大尺寸构件冷弯成形设备均存在一些共性缺陷，主要体现在：(1)成形胎架采用庞大、复杂的成形系统，只能弯制特殊规格的产品，设备的适用性差；(2)采用垂直成形方式，处于支承模两端的构件外伸部分的自重，会影响成形分段的受力状态，从而使得每一个分段的成形均不具备重复性特征，成形工艺难以标准化；(3)缺少构件限位装置消除构件卸载回弹产生的刚体位移，致使难以量测分段成形的实际变形；(4)缺少有效的变形测量装置，目前采用拉线和卷尺等简单的测量工具，产品的成形精度难以保证；(5)缺少合适的送料装置，分段成形时主要依赖于大型桁车辅助构件移动，生产效率低；(6)无法实现数控成形。

发明内容

本发明的目的在于解决现有成形设备存在的问题，提供一种大尺寸构件的卧式数控冷弯机及其数控冷弯方法，成形时采用卧式布局，引入构件夹模、位移测量装置和送料装置，实现成形加载、构件变形的测量以及构件移动等成形动作的联动控制，提高产品的成形精度。

本发明一种大尺寸构件的卧式数控冷弯机采用的技术方案是，其外部是一个成形胎架，成形胎架的内部设有安装梁、加载装置、支承装置、位移测量装置和送料装置，成形胎架外部侧面上装有数控装置；所述安装梁由两根设在成形胎架内底部、沿前后水平方向左右各一且相互平行处于同一高度的底梁，以及两根设在成形胎架左右内侧面上、沿前后水平方向左右各一、相互平行且处于同一高度的侧梁组成；所述加载装置位于成形胎架内左侧的前后正中间，包括加载油缸和与加载油缸的伸出端相连接的成形模，加载油缸上设有压力传感器；所述支承装置位于成形胎架内右侧的前后方，包括以以加载装置的中心为对称面布置的一对支承短柱和一对构件夹模，构件夹模与对应的支承短柱连接，构件夹模上设有伺服电机；所述位移测量装置设在一对支承短柱的正中间且正对加载装置；所述送料装置设在两根所述底梁上，包括传动轴、传动链条、辅助传动轮和主传动轮，主传动轮上设有伺服电机，主传动轮通过传动链条带动传动轴同步移动；所述数控装置由输入装置、显示屏和PLC控制器组成，输入装置的输出端连接PLC控制器的输入端，PLC控制器的输出端连接显示屏；PLC控制器还通过不同端口分别连接加载油缸、加载油缸的压力传感器、构件夹模的伺服电机、主传动轮的伺服电机以及位移测量装置。

本发明一种大尺寸构件的卧式数控冷弯机的数控冷弯方法采用的技术方案是包括以下步骤：