[发明专利]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

摘要

本发明公开了一种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，包括以下多轴运动系统：X轴运动系统,包括X轴电机(9)、X轴运动机构(7)；Y轴运动系统，包括Y轴电机(5)、Y轴运动机构(6)；Z轴送料系统，包括Z轴电机(12)、导向机构(10)、送料机构(11)；弯曲模绕Y轴转动系统，包括Y轴转动电机(4)；弯曲模绕Z轴转动系统，包括绕Z轴转动电机(8)、绕Z轴转动机构(3)；弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统，包括弯曲模(1)、弯曲模摆动电机(2)。本发明还提供了一种应用上述六轴异形截面空心构件自由弯曲成形装备的成形方法。本发明能实现异形截面空心构件的高尺寸精度、小截面畸变的高质量成形。

主权项

1.一种异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形工艺解析方法，其特征在于，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；X轴运动系统,包括X轴电机(9)、X轴运动机构(7)；X轴电机(9)的作用在于驱动X轴运动机构(7)沿X轴方向直线运动，进而带动弯曲模(1)在X轴方向产生偏心距；Y轴运动系统，包括Y轴电机(5)、Y轴运动机构(6)；Y轴电机(5)的作用在于驱动Y轴运动机构(6)在Y轴方向直线运动，进而带动弯曲模(1)在Y轴方向产生偏心距；Z轴送料系统，包括Z轴电机(12)、导向机构(10)、送料机构(11)；Z轴电机(12)的作用在于驱动送料机构(11)沿Z轴方向送料；弯曲模绕Y轴转动系统，包括Y轴转动电机(4)；Y轴转动电机(4)的作用在于驱动弯曲模(1)绕Y轴转动一定的角度；弯曲模绕Z轴转动系统，包括绕Z轴转动电机(8)、绕Z轴转动机构(3)；绕Z轴转动电机(8)的作用在于驱动绕Z轴转动机构(3)绕Z轴转动，进而带动弯曲模(1)绕Z轴转动；弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统，包括弯曲模摆动电机(2)；弯曲模摆动电机(2)的作用在于带动弯曲模(1)绕其和X轴平行的轴线做俯仰摆动；所述工艺解析方法包括以下步骤：首先得到所要弯曲的空心构件的偏心距与弯曲半径的关系曲线，然后将复杂截面空心弯曲构件按照直段和弯曲段进行分段，然后得到分段后不同段的弯曲半径、弯曲角，接着从偏心距和弯曲半径曲线上读取不同弯曲半径下的偏心距大小，并将得到的尺寸参数及不同弯曲段的偏心距大小转化成弯曲工艺参数，发送给六轴自由弯曲成形设备，执行弯曲成形过程；具体方法为：1)针对所要弯曲的异形截面空心构件，以10mm/s的速度水平送料，启动设备X轴电机，使弯曲模在X轴方向上产生偏心距1mm；持续送料，得到偏心距为1mm时该空心构件的弯曲半径；重复试验，得到偏心距分别为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm时该空心构件的弯曲半径，进而得到针对该空心构件的一系列的偏心距与弯曲半径的关系点；2)将步骤1)所得到的一系列的点进行拟合，得到针对该空心构件的偏心距与弯曲半径的关系曲线；3)将所要弯曲的异形截面金属空心构件的三维几何模型进行分段，包括直段和弯曲段；4)测量得到弯曲段的弯曲半径R、弯曲角度θ、弯曲方向与X轴正方向夹角并且从步骤2)所得的关系曲线上读取出弯曲半径为R时的偏心距数值a；5)设在弯曲的整个过程中，送料机构(11)保持匀速v送料；通过以下方法将每一段中的几何尺寸参数包括：直段长度L、弯曲段弯曲半径R、弯曲角度θ、弯曲方向与X轴正方向夹角转换成每一小段区间内实际弯曲工艺参数：首先判断构件弯曲方向与X轴正方向之间夹角的大小，若值大小位于(π/4、3π/4)和(5π/4、7π/4)之间，则：第一直段成形方法为：送料机构(11)以速度v匀速送料，其余运动机构保持固定不动；该段持续时间为：连接第一直段的弯曲段的成形包括两个阶段：第一阶段：送料机构(11)保持速度v匀速送料；Y轴转动电机(4)不启动；绕Z轴转动电机(8)驱动绕Z轴转动机构(3)转动至与X轴正方向夹角为的方向；X轴电机(9)驱动X轴运动机构(7)以匀速Ux沿X轴运动，其中，Y轴电机(5)驱动Y轴运动机构(6)以匀速Uy沿Y轴运动，其中，弯曲模摆动电机(2)驱动弯曲模(1)绕自身轴线以角速度w作匀速摆动；其中第一阶段持续时间为：第二阶段：等各运动系统达到指定位置后，送料机构(11)以速度v继续匀速送料；其余运动机构保持固定不动；持续送料时间：与弯曲段连接的第二直段：送料机构(11)以速度V匀速送料；Y轴转动电机(4)不工作；绕Z轴转动电机(8)驱动绕Z轴转动机构(3)转动复位；X轴电机(9)驱动X轴运动机构(7)以匀速Ux沿X轴运动，其中，Y轴电机(5)驱动Y轴运动机构(6)以匀速Uy沿Y轴运动，其中，弯曲模摆动电机(2)驱动弯曲模(1)绕自身轴线以角速度w作匀速摆动，其中持续时间设定弯曲模(1)至导向机构(11)前端距离为A，t为时间变量，几何尺寸参数包括：直段长度L、弯曲段弯曲半径R、弯曲角度θ；弯曲工艺参数包括：弯曲方向与X轴正方向夹角弯曲模x向运动速度u_x、弯曲模y向运动速度u_y、管材轴向送进速度u_z、弯曲模绕自身轴线转动角速度w、弯曲模绕Z轴转动角度、成形每一小段所需时间Δt；若值大小位于(‑π/4、π/4)和(3π/4、5π/4)之间，则：第一直段：送料机构(11)以速度v匀速送料；其余运动系统保持固定不动持续时间为：连接第一直段的弯曲段的成形包括两个阶段：第一阶段：送料机构(11)以速度v匀速送料；弯曲模摆动电机(2)不工作；绕Z轴转动电机(8)驱动绕Z轴转动机构(3)转动至与X轴正方向夹角为的方向；X轴电机(9)驱动X轴运动机构(7)以匀速Ux沿X轴运动，其中，Y轴电机(5)驱动Y轴运动机构(6)以匀速Uy沿Y轴运动，其中，Y轴转动电机(4)驱动弯曲模(1)绕Y轴以角速度w作匀速摆动，其中运动持续时间：第二阶段：待各运动系统到达指定位置后，此时送料机构(11)以速度v匀速送料；其余运动机构保持固定不动，第二阶段持续时间：与弯曲段连接的第二直段：送料机构(11)以速度V匀速送料；弯曲模摆动电机(2)不工作；绕Z轴转动电机(8)驱动绕Z轴转动机构(3)转动复位；X轴电机(9)驱动X轴运动机构(7)以速度Ux沿X轴作匀速运动，其中，Y轴电机(5)驱动Y轴运动机构(6)以速度Uy沿Y轴作匀速运动，其中，Y轴转动电机(4)驱动弯曲模(1)绕Y轴以角速度w作匀速运动；其中持续运动时间