[发明专利]一种在不同弯曲方向时提高矩形管自由弯曲成形精度方法

说明书

本发明涉及一种在不同弯曲方向时提高矩形管自由弯曲成形精度方法，采用五轴或六轴自由弯曲设备进行弯曲，其导向机构或管材轴向运动导向模块与台面之间可升降设置，用于调节矩形管的中心轴线高度，以使矩形管与弯曲模同轴心设置；将R分解为R₁和R₂，可快速计算出相应数值；充分地发挥了矩形管三维自由装置所具有的可以实时改变矩形管弯曲方向，实现复杂形状金属构件弯曲的优点。

技术领域

本发明涉及金属空心构件先进制造技术领域，特别是一种在不同弯曲方向时提高矩形管自由弯曲成形精度方法及方法。

背景技术

矩形截面空心构件主要作为承力构件航空航天、核电、汽车、舰船、石化、建筑以及其它民用工业等诸多领域具有广泛的应用，如汽车的排气系统异形管件、汽车副车架、仪表盘支架、车身框架和空心轴类件、复杂管件等，对于降低产品的生产成本以及减重方面发挥着重要的作用。目前，传统的金属构件弯曲技术主要包括：内高压成形、拉弯、压弯、滚弯等。在采用内高压成形的方法成形上述零件时，由于需要开模，反复的试模，修模等过程，因此造成生产效率较低，且费用高昂。而在应用拉弯、压弯、滚弯等方法成形上述零件时，另一方面，成形出的零件容易产生截面扁平化的缺陷，成形质量难以控制；另一方面所能成形出的零件空间几何构型较简单，难以满足复杂三维轴线空间零件的成形要求，因此，目前在成形异形截面空心构件时，大多基于人工试错法，耗费了极大的人力物力。

现有技术中，授权公告号为CN 106475445B 、专利名称为一种金属管材3D自由弯曲成形方法及五轴自由弯曲设备的专利文献中，公开了一种弯曲管材的五轴设备，包括管材推进模块、管材轴向运动导向模块、机械手弯曲模块、感应线圈加热模块、润滑模块、逆向扫描与测量模块，可驱动弯曲模/弯曲模座在5个维度上移动，实现管材的弯曲；授权公告号为CN 106862330 B、专利名称为异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法的专利文献中，记载了一种异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备，包括：X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴送料系统、弯曲模绕Y轴转动系统、弯曲模绕Z轴转动系统、弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统，实现六维驱动；上述设备可用于矩形截面空心构件的弯曲。

发明内容

矩形管在沿着不同弯曲方向进行弯曲时，与弯曲模接触的面受力不同，最终影响成形质量。传统的金属构件弯曲技术在弯曲复杂轴线形状管材时存在较大的局限性。本发明针对传统的金属构件弯曲技术存在的不足，提出了一种在不同弯曲方向时，提高矩形管自由弯曲成形精度方法。

一种在不同弯曲方向时提高矩形管自由弯曲成形精度方法，使用的五轴自由弯曲设备包括置于台面上的管材推进模块、管材轴向运动导向模块、机械手弯曲模块、逆向扫描与测量模块，所述机械手弯曲模块包括：X向伺服电机、Y向伺服电机、弯曲模驱动伺服电机、弯曲模座驱动伺服电机、弯曲模和弯曲模座，所述管材轴向运动导向模块的底端设置升降机构，以使所述管材轴向运动导向模块可升降设置在所述台面上；测量时包括如下步骤：

A、待弯曲的矩形管包括顶壁、左侧壁、右侧壁、底壁，测量矩形管截面的高度b和宽度a，将矩形管放入管材轴向运动导向模块，测量弯曲模中心轴线到台面的垂直距离h，调整管材轴向运动导向模块的高度f，使得管材轴向运动导向模块内的矩形管的中心轴线至台面的垂直距离g与弯曲模中心轴线到台面的垂直距离h相等，以使矩形管中心轴线与弯曲模中心轴线重合；

B、弯曲后的矩形管包括多个弯曲段，各弯曲段包括弯曲段内侧壁和弯曲段外侧壁，各弯曲段的弯曲半径为R，弯曲角为θ，偏心距为U，将各弯曲段的弯曲半径R分为R₁和R₂，R₁为沿着弯曲半径方向矩形管中心轴线到弯曲段内侧壁的最短距离，R₂为沿着弯曲半径方向弯曲半径中心点到弯曲段内侧壁的最短距离；测量弯曲模到弯曲模座中心的距离A，建立偏心距U和弯曲半径R₂之间的精确数量关系，具体公式如下：U＝R₂-R₂cosθ+tan(A-R₂sinθ)；