數(shù)控彎板機系統(tǒng)設(shè)計含SW三維及9張CAD圖

數(shù)控彎板機系統(tǒng)設(shè)計含SW三維及9張CAD圖,數(shù)控,板機,系統(tǒng),設(shè)計,sw,三維,cad 摘要 數(shù)控彎板機是在工廠里面廣泛使用的金屬加工工藝機械設(shè)備，而金屬板材的角度彎折技術(shù)和板件加工成形技術(shù)存在一些諸如操作技術(shù)很復(fù)雜，金屬板材彎曲后質(zhì)量較差，且需要經(jīng)常更換整體模具導(dǎo)致費用高，經(jīng)濟效益低，同時產(chǎn)生了環(huán)境污染等問題。本文通過對彎板機整體機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，包括頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等結(jié)構(gòu)。利用活絡(luò)方形壓頭的可變性，頂模和底模的可替換性，以及上下模非對壓方式進(jìn)行金屬板材的加工彎曲，可以較高質(zhì)量的保證板材沖壓成形，同時節(jié)省了很多人力，物力，避免加工時由于板材和壓頭模具接觸面積小，不夠全面所產(chǎn)生的剪力，導(dǎo)致板材產(chǎn)生壓痕，褶皺等缺陷，對于環(huán)境更加友好，減少了樣板的制作，提高了加工效率。 關(guān)鍵詞：彎板機 機械結(jié)構(gòu) 模具離散化 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 Abstract Numerical control bending machine is widely used in the metal processing machinery and equipment in the factory, but there are some problems in the angle bending technology and the sheet metal processing and forming technology, such as the complex operation technology, the poor quality of the sheet metal after bending, and the need to replace the whole mold frequently, which leads to high cost, low economic efficiency, and environmental pollution.In this article, I designed a bending machine structure, covering the top mold power trough frame,alternative top mold, alternative bottom mold, bending top cover, base, bending machine crossbar bracket, beam, bending machine column and other structures. By using the variability of the movable square indenter, the replaceability of the top mold and the bottom mold, as well as the processing and bending of the sheet metal by the upper and lower mold, the sheet metal stamping could be guaranteed with high quality, a large number of labor force and natural resources also could be saved, so as to avoid the shear force caused by the tiny touch with part between the metal plates and the indenter mold, which leads to the indentation and pleat of the sheet metal Wrinkle and other defects,which are more environmentally friendly, reduce the production of the model, inproved processing efficiency. Key Words : Bending machine;Mechanical structure;Die discretization；Structural optimization; II 目錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1引言 1 1.2數(shù)控彎板機系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 1 1.3 論文主要研究內(nèi)容 2 第2章 彎板機力學(xué)簡圖與受力分析 3 2.1 彎板機類型 3 2.1.1 三輥式彎板機 3 2.1.2三維數(shù)控彎板機 3 2.2 彎板機力學(xué)模型 3 2.3 彎板機力學(xué)分析與力學(xué)簡圖 4 2.3.1 彎板機立柱強度計算 4 2.3.2 彎板機頂蓋的強度校核計算 4 2.3.3 彎板機底座強度校核計算 5 第3章 三維數(shù)控彎板機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 3.1 彎板機主要零部件設(shè)計 7 3.1.1彎板機頂蓋 7 3.1.2彎板機底座 7 3.1.3彎板機立柱 8 3.1.4彎板機橫梁 8 3.1.5彎板機橫桿支架 9 3.1.6彎板機頂模動力槽架 9 3.2彎板機總裝三維圖 10 第4章 數(shù)控彎板機系統(tǒng)總體設(shè)計 12 4.1單元體壓頭設(shè)計 12 4.1.1單元體壓頭主要構(gòu)成 12 4.1.2單元體壓頭受力分析 12 4.1.3單元體壓頭非對壓成形 12 4.2 彎板機單元體壓頭控制系統(tǒng) 13 4.3通訊總線 14 4.3.1現(xiàn)場總線技術(shù)特點 14 4.3.2 現(xiàn)場總線的選擇 14 4.4液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 14 4.4.1 運動控制 14 4.4.2 保護(hù)功能 15 4.5 電機選擇 15 4.6 數(shù)控彎板機加工流程 15 第5章 彎曲成形實驗與數(shù)據(jù)分析 17 5.1實驗基本情況介紹 17 5.1.1實驗?zāi)康?17 5.1.2 實驗主體 17 5.1.3 實驗設(shè)備 17 5.2 實驗過程 18 5.2.1帆形件實驗過程 18 5.2.1鞍形件實驗過程 20 5.3實驗數(shù)據(jù)分析 21 5.3.1帆形件分析 21 5.3.2鞍形件分析 21 第6章 經(jīng)濟分析與綠色工業(yè)發(fā)展 23 6.1經(jīng)濟成本預(yù)算 23 6.2項目管理 24 6.2.1項目時間管理 24 6.2.2項目成本與質(zhì)量管理 24 6.2.3項目風(fēng)險分析 24 6.3環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展 24 6.3.1數(shù)控彎板機系統(tǒng)設(shè)計制造的環(huán)境影響 24 6.3.2 工業(yè)三廢的處理 25 6.3.3 數(shù)控彎板機制造的可持續(xù)發(fā)展 25 第7章 研究展望與總結(jié) 26 7.1總結(jié) 26 7.2研究展望 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 25 第1章 緒論 1.1引言 眾所周知，金屬板材在我們的日常生活當(dāng)中起到十分重要的作用，它們擁有很高的使用價值和優(yōu)點，例如加工難度較低，質(zhì)量小，重量輕，利用率高，價格便宜，生產(chǎn)效率高，在汽車、食品、化工等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用十分廣泛。金屬板材的加工一直是金屬加工工藝研究的重要內(nèi)容，而數(shù)控彎板機則是用于金屬板材彎曲的一種重要機械設(shè)備，不同類型的彎板機，進(jìn)行加工彎曲的原理有所不同。對于生產(chǎn)數(shù)量多，加工規(guī)模大的金屬板材，我們可以利用彎板機的整體模具對板材進(jìn)行沖壓成形，由于模具不變，不需要替換，所以這種加工方法的優(yōu)點是加工效率高，容易實現(xiàn)機械自動化，節(jié)省人工成本，但是當(dāng)加工目標(biāo)數(shù)量少甚至是單件生產(chǎn)時，我們需要經(jīng)常更換模具，這使得加工成本大大提高，浪費人力、物力以及時間，因此采用固定的模具對板材進(jìn)行沖壓成形只適用于低端和普遍加工的情況。為了提高加工精度和加工的效率，我們可以采用離散化模具來對金屬板材進(jìn)行自動化沖壓成型加工，運用可重構(gòu)模具的概念和多點成形技術(shù)可以使得模具任意變化，隨著各種類型的金屬板材以及加工要求的變化及時調(diào)整。將整體模具離散化，即將整塊模具分成許多塊微細(xì)的基本體，我們也可以稱其為單元體，每一塊微小的單元體都可以控制升降，調(diào)整高度，模具的離散性和可替換性使得金屬板材加工的工藝效率大大提高，精度也隨之改善。 1.2數(shù)控彎板機系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 有關(guān)于數(shù)控彎板機系統(tǒng)，國內(nèi)外研究人員進(jìn)行了非常深入的研究，對于本課題的開展具有較大借鑒意義。國外著名的大學(xué)麻省理工學(xué)院也成功研發(fā)出一種新型裝置，這種新型裝置可以進(jìn)行金屬薄板拉壓成形原理的研究，研究產(chǎn)生的結(jié)論和成果繼續(xù)和多點成形技術(shù)相結(jié)合，并延伸出更多的新型多點成形裝置用于金屬板材的彎曲加工。 國內(nèi)有關(guān)彎板機系統(tǒng)的研發(fā)也從未停止前進(jìn)的步伐，吉林大學(xué)李明哲教授和其率領(lǐng)的優(yōu)秀科研團(tuán)隊也取得了很大進(jìn)展，利用多點成形技術(shù)進(jìn)行深入全面的研究，創(chuàng)造出了一種運用空間上多個點，以點與點形成包絡(luò)面，以此進(jìn)行金屬板材的加工彎曲，這種方法被命名為多點成形法。應(yīng)用多點成形技術(shù)的可重構(gòu)模具進(jìn)行板材彎曲成型的效率很高，加工精度也更加細(xì)致，對于復(fù)雜彎曲面也能保證較高精度和成形質(zhì)量。但是多點成形裝置也有缺陷和弊端，在金屬板材進(jìn)行加工彎曲時，單元體的壓頭與被加工的材料所接觸的面積小，單元體壓頭并沒有全面覆蓋住被加工板材的所有面積，這使得板材未被覆蓋的部分產(chǎn)生了局部剪切力，因此彎曲成型后的板材很易產(chǎn)生局部褶皺、受壓痕跡大等缺陷。國內(nèi)外的研究人員針對以上產(chǎn)生的問題進(jìn)行了一些改進(jìn)措施，為了使金屬板材所受壓力均衡，可以在單元體壓頭與板材相接觸的部位使用彈性墊或橡膠墊，以此減小受壓所產(chǎn)生的壓痕，同時也可以減小局部褶皺。以上的改進(jìn)措施能夠有效保證金屬板材彎曲的質(zhì)量，但是也增加了金屬板材成形的難度和加工成本。 我們通過對各種類型的彎板機機構(gòu)進(jìn)行分析，可以得出彎板機在對金屬板材彎曲加工過程中易產(chǎn)生的缺陷和制約因素，并在前人研究的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。 1.3 論文主要研究內(nèi)容 針對目前彎板機對金屬板材的加工成形技術(shù)，本文對彎板機的整體機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，包括頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等結(jié)構(gòu)，通過對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，提高加工精度，板材成形效率。目前國內(nèi)多數(shù)利用離散化模具的彎板機單元體采用了半圓球形壓頭，這種半圓球形壓頭使得加工接觸方式為點接觸，由多個空間點組成的包絡(luò)面與真正的空間曲面區(qū)別較大，上下單元體的壓頭也采用了對壓方式，上下單元體的中心線都在一條直線上，以上問題使得單元體壓頭和被加工金屬板材不具備很大的接觸面積，單元體壓頭沒有覆蓋住全部的被加工金屬板材表面，導(dǎo)致金屬板材部分產(chǎn)生了剪切力，剪切力使得被加工板材出現(xiàn)較深的壓痕、板材局部產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象。 針對上述問題，本文提出了一種利用模具離散化、可重構(gòu)型模具的金屬板材彎曲成型技術(shù)，設(shè)計出了彎板機的一種機械結(jié)構(gòu)，它的優(yōu)點是單元體壓頭與金屬板材相接觸的面積形狀為正方形，模具的上下壓頭進(jìn)行錯位，每一個單元體上下不在同一軸線上的非對壓方式，從多個空間點組成的包絡(luò)面轉(zhuǎn)換為多個面組成的包絡(luò)面，強化了板材彎曲的精度，可以解決更加復(fù)雜，要求更加細(xì)致的板材彎曲問題。 第2章 彎板機力學(xué)簡圖與受力分析 2.1 彎板機類型 根據(jù)對板材的不同彎曲方式，簡要介紹以下兩種不同的彎板機類型，第一種是對板材進(jìn)行滾彎成形的三輥彎板機，第二種則是模具離散化的三維數(shù)控彎板機。 2.1.1 三輥式彎板機 機械傳動的三輥式彎板機是利用上輥的垂直移動來實現(xiàn)板材彎曲的半徑大小，然后利用兩個下輥的轉(zhuǎn)動來達(dá)到板材彎曲的目的。若選擇三輥式彎板機就需要對整體機械結(jié)構(gòu)的上下支撐輥、上下工作輥、上橫梁以及底座進(jìn)行設(shè)計，選擇合適的金屬材料和加工方式來保證加工的精度和導(dǎo)向精確。 三輥式彎板機如圖2-1所示。 圖2-1 三輥式實體圖 2.1.2數(shù)控彎板機 數(shù)控彎板機則比較先進(jìn)，針對離散化模具的數(shù)控彎板機設(shè)計的機械結(jié)構(gòu)是四柱式壓力機的整體外觀，包括頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等機械結(jié)構(gòu)，通過三維激光進(jìn)行掃描調(diào)形。穩(wěn)定優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)加上活絡(luò)方形壓頭保證了板材彎曲成形的加工精度和彎曲成形后的質(zhì)量。 數(shù)控彎板機如圖2-2所示。 圖2-2 數(shù)控彎板機整體效果圖 2.2 彎板機力學(xué)模型 要進(jìn)行彎板機整體機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，首先要設(shè)計彎板機結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，并對彎板機機械結(jié)構(gòu)的幾個重要組成部分進(jìn)行力學(xué)分析和彎曲變形計算。根據(jù)彎板機的機械結(jié)構(gòu)我們可以假設(shè)：四根相互平行的立柱，立柱的橫截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整體工作臺的面積，在計算其中心變形時，只考慮工作臺四周邊角設(shè)為彈性支點，所以立柱在工作過程產(chǎn)生的彎曲變形，拉伸剛度相同。 彎板機的力學(xué)模型如下圖2-3所示。 圖2-3 彎板機力學(xué)模型 2.3 彎板機力學(xué)分析與力學(xué)簡圖 2.3.1 彎板機立柱強度計算 彎板機整體工作臺中最易變形且受工作載荷最大的部件為彎板機立柱，在金屬沖壓成形過程中，由于立柱所受載荷大，可能會導(dǎo)致立柱發(fā)生拉長，彎曲等變形，進(jìn)而影響整個彎板機工作臺的穩(wěn)定，所以針對彎板機立柱進(jìn)行強度校核計算。 立柱的材質(zhì)選用為45號鋼，所以取安全系數(shù)n=5，所以 σ=σbn=120MPa （2-1） 每根立柱受到的載荷為： F=150×10004=37500N，4FπD2≤σ （2-2） 最終得到立柱直徑D=65mm，考慮到在彎板機頂蓋與底座中間留有加工空間，最終確定立柱長度為1000mm。 2.3.2 彎板機頂蓋的強度校核計算 雖然彎板機頂蓋設(shè)計的形狀為箱體，由于對其進(jìn)行強度校核計算，故對其進(jìn)行簡化，力學(xué)簡圖為簡支梁。 參考實際彎板機工作臺的尺寸，設(shè)彎板機頂蓋的高度為H=100mm，彎板機頂蓋的力學(xué)簡圖如圖2-4所示。 圖2-4 彎板機頂蓋力學(xué)簡圖 首先最大彎矩的數(shù)學(xué)公式為： （2-3） 將數(shù)據(jù)代入公式（2-3）得到中心截面處的強度，也就是該簡支梁的最大彎矩處： （2-4） 其中是最大彎矩，h1是最外面的點到截面形心處的距離。 I是我們所要計算的截面處慣性矩， （2-5） 是材料的許用應(yīng)力，由于彎板機頂蓋材料為Q345鋼， 將數(shù)據(jù)代入公式（2-4）得到： 立柱主要負(fù)載了彎板機頂蓋的剪切應(yīng)力，設(shè)其截面為矩形，高度為L，厚度為T，則最大的剪切應(yīng)力在形心軸： （2-6） ，代入公式（2-6）得到： 經(jīng)校核完畢，彎板機頂蓋的許用應(yīng)力與剪力符合，強度足夠。 2.3.3 彎板機底座強度校核計算 彎板機底座與彎板機頂蓋結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)實際彎板機工作臺尺寸，設(shè)其高度為h=150mm。彎板機底座的力學(xué)簡圖如圖2-5所示。 圖2-5 彎板機底座力學(xué)簡圖 由于均布載荷的數(shù)學(xué)公式為： （2-7) (2-8) 中心截面強度為： (2-9) 將數(shù)據(jù)代入（2-9）得： 因此形心處的剪切應(yīng)力應(yīng)符合： （2-10） 代入公式（2-10）得到： 經(jīng)校核完畢，彎板機底座許用應(yīng)力和剪切應(yīng)力都符合，可以使用。 第3章 三維數(shù)控彎板機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 在確定彎板機的方案選擇后，開始設(shè)計數(shù)控彎板機的機械結(jié)構(gòu)，分別對彎板機的主要部件：頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等進(jìn)行設(shè)計。 3.1 彎板機主要零部件設(shè)計 3.1.1彎板機頂蓋 鋼結(jié)構(gòu)具備很多優(yōu)點，抗震性強、安裝方便、用于設(shè)計機械結(jié)構(gòu)重量輕、強度大。而Q345材質(zhì)鋼具備非常好的力學(xué)性能，鋼材韌性大，抗拉壓能力強，同時它的焊接性能良好，十分適合制作彎板機頂蓋與底座，所以彎板機頂蓋的制作材料采用Q345材質(zhì)的鋼板，利用鑄造方式，鑄造過程要保證不得產(chǎn)生氣孔、砂眼、組織松散等情況。 彎板機頂蓋設(shè)計為正方形結(jié)構(gòu)，在頂蓋周圍設(shè)計了四個R100mm的倒角，保證了安全性與美觀性。彎板機頂蓋位于立柱上部，四角處設(shè)置有四個立柱孔，立柱孔四角處的立柱孔可用彎板機立柱與彎板機底座進(jìn)行連接，立柱孔與立柱的配合為H9/f9，剛好滿足機體的工作需要。依靠四個彎板機立柱組成一個剛性框架，增加機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證了結(jié)構(gòu)的緊湊性。 彎板機頂蓋的設(shè)計圖如圖3-1所示。 圖3-1 彎板機頂蓋 3.1.2彎板機底座 彎板機底座的制作材料同樣選擇Q345材質(zhì)鋼，底座設(shè)計也采用正方形結(jié)構(gòu)，四角處通過四個彎板機立柱與彎板機頂蓋連接，整個結(jié)構(gòu)焊接成一體，使彎板機底座承載面積大，受力分布更加均勻。彎板機底座底部四周設(shè)計有四個螺釘孔，用于安裝地腳螺釘，通過地腳螺釘使得彎板機底座穩(wěn)定的固定在地面。 彎板機底座的設(shè)計圖如圖3-2所示。 圖3-2 彎板機底座 3.1.3彎板機立柱 彎板機立柱連接了彎板機的頂蓋與底座，四根彎板機立柱形成了更加穩(wěn)定的剛性結(jié)構(gòu)。同時，彎板機立柱為整個數(shù)控彎板機工作臺提供了較大的視覺空間和操作空間，彎板機頂蓋與彎板機底座中間很大的空余空間可以安裝單元體壓頭和可調(diào)形的上下模具，為多點成形加工提供了操作空間和方便。 四根彎板機立柱設(shè)計形狀為細(xì)長軸，材質(zhì)選用優(yōu)質(zhì)45號鋼，立柱高度設(shè)為1000mm，直徑為65mm。立柱表面采用中頻淬火處理，并進(jìn)行鍍鉻和拋光，保證立柱的硬度，抗腐蝕性和耐磨性，延長了立柱的使用壽命。 彎板機立柱的設(shè)計圖如圖3-3所示。 圖3-3 彎板機立柱 3.1.4彎板機橫梁 彎板機橫梁承載了頂模的動力槽架，設(shè)計的形狀為長方形，加工方式采用鑄造，降低了加工成本。彎板機橫梁利用導(dǎo)向機構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向，使得彎板機立柱不再承擔(dān)導(dǎo)向作用，這樣的優(yōu)點為：對彎板機立柱的加工要求可適當(dāng)降低，減少加工成本，同時在加工過程中立柱長時間工作所導(dǎo)致的變形不會影響到橫梁導(dǎo)向機構(gòu)的精度，保證了加工的精準(zhǔn)度。 彎板機橫梁的設(shè)計圖如圖3-4所示。 圖3-4 彎板機橫梁 3.1.5彎板機橫桿支架 彎板機橫桿支架固定在四根彎板機立柱上，承擔(dān)了承載彎板機移動橫梁的功能。 由于彎板機自身整體結(jié)構(gòu)重量大，在金屬板材彎曲加工過程中，會造成整個工作臺的震動和偏轉(zhuǎn)，這可能會影響彎板機橫桿支架的緊固程度，導(dǎo)致彎板機橫桿支架出現(xiàn)松動狀況，以此會影響到支柱的受力不等，載荷過大，對整個工作臺造成巨大影響。為了預(yù)防上述現(xiàn)象，在彎板機橫桿支架上設(shè)計了多個螺母孔來加強固定作用，同時彎板機橫桿支架加工過程應(yīng)盡量精確，保證其余立柱的配合精度。 彎板機橫桿支架的設(shè)計圖如圖3-5所示。 圖3-5 彎板機橫桿支架 3.1.6彎板機頂模動力槽架 彎板機頂模動力槽架的作用是安裝可調(diào)形上模，上面安裝有很多單元體方形壓頭，動力槽架受導(dǎo)向機構(gòu)的控制，在彎板機橫梁上移動至被加工金屬板材上方，再進(jìn)行下一步?jīng)_壓成形等過程。頂模動力槽架的制作材料選用Q345材質(zhì)鋼。 彎板機頂模動力槽架的設(shè)計圖如圖3-6所示。 圖3-6 彎板機頂模動力槽架 3.2彎板機總裝三維圖 經(jīng)過對三維數(shù)控彎板機機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計后，將頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等零件進(jìn)行組裝，得到彎板機結(jié)構(gòu)總裝三維圖如圖3-7所示。 圖3-7 彎板機機械結(jié)構(gòu)總裝三維圖 該數(shù)控彎板機實現(xiàn)了金屬板材彎曲加工全過程自動化，仿真運動過程主要為彎板機上頂模動力槽架從設(shè)備右端在彎板機橫梁上開始移動，到達(dá)被加工金屬板材上方，如圖3-8所示。 圖3-8 彎板機運動過程圖（1） 當(dāng)可調(diào)形上模到達(dá)被加工金屬板材上方后，所有的單元體方形壓頭都安裝在彎板機上下可調(diào)形模具內(nèi)的支撐板上。通過步進(jìn)電機控制彎板機下模的單元體壓頭高度，以此來構(gòu)成加工目標(biāo)所需彎曲成形的曲面。彎板機上模的單元體方形壓頭利用液壓控制系統(tǒng)提供動力，開始下壓，采用非對壓技術(shù)，上下單元體壓頭錯位排列的方法可以形成完整細(xì)密的加工包絡(luò)面，使上下壓頭緊密接觸，被加工金屬板材受力情況改善，受壓痕跡小，與理想加工情況貼合。彎板機可調(diào)形上模下壓過程如圖3-9所示。 圖3-9 彎板機運動過程圖（2） 第4章 數(shù)控彎板機系統(tǒng)總體設(shè)計 4.1單元體壓頭設(shè)計 4.1.1單元體壓頭主要構(gòu)成 單元體壓頭主要分為上下兩組，壓頭為方形且可以旋轉(zhuǎn)擺動，單元體壓頭方形面是與被加工板材的接觸面，中間的支撐體的結(jié)構(gòu)為中空圓柱形，另一面是大半球面，大半球面是為了增加壓頭可旋轉(zhuǎn)角度和與中空圓柱形支撐體的接觸面積，大半球面與形狀為凹形的內(nèi)端面相連接。單元體方形壓頭模型與尺寸如下圖4-1所示。 圖4-1 單元體方形壓頭結(jié)構(gòu) 4.1.2單元體壓頭受力分析 分析單元體壓頭受力情況，首先上面壓頭的液壓缸會對其施與壓力，我們假設(shè)液壓缸的半徑為R=25mm，相連接的活塞桿的半徑為r=12.5mm，壓強設(shè)為P=15MPa左右。假定接觸面為平面，由于采用上下方形壓頭錯位方式，故設(shè)其交錯值為半徑大小，因此下面壓頭受到的正壓力Fn=1/4*[P*3.14(4R2-4r2）cosa]，摩擦力F=fFn,其中f我們?nèi)?.15, 摩擦力方向及受力分析如圖4-2所示。 圖4-2 單元體壓頭受力分析 4.1.3單元體壓頭非對壓成形 當(dāng)單元體壓頭與被加工板材相接觸時，我們需要構(gòu)造一個單元體壓頭與壓頭之間間隙小，接觸密集的加工曲面，這樣可以使得加工壓合面積達(dá)到最大，加工效果達(dá)到最好，所以采用非對壓成形即上下壓頭錯位排列可以形成一個連續(xù)的包絡(luò)面，這樣可以有效的減小未接觸面所產(chǎn)生的剪力導(dǎo)致的受壓痕跡大、被加工板材產(chǎn)生褶皺的影響。單元體方形壓頭錯位排列非對壓成形和多點對壓成形如下圖4-3，圖4-4所示。 圖4-3 錯位排列 圖4-4 對稱排列 4.2 彎板機單元體壓頭控制系統(tǒng) 三維數(shù)控彎板機系統(tǒng)采用活絡(luò)式多壓頭成形設(shè)備，所以控制每個壓頭的控制系統(tǒng)是整體設(shè)計中很關(guān)鍵的一部分，控制系統(tǒng)保證了加工的精度以及被加工板材的成形質(zhì)量。控制系統(tǒng)主要分為兩大部分，分別為硬件部分與軟件部分，其中硬件的主要設(shè)備為工控機，工控機可以控制所有單元體壓頭以此來調(diào)形，也被稱為控制中心，在板材加工過程中，應(yīng)用三維激光掃描儀來實時監(jiān)控和測量板材成形的形狀。軟件部分根據(jù)被加工的材料和工藝要求的不同來進(jìn)行不同的加工計算，編程出現(xiàn)符合其加工工藝的數(shù)據(jù)和文件，將生成的數(shù)據(jù)文件傳送給上位機，最后通過壓力機對被加工板材進(jìn)行多次彎曲成形，直至被加工板材達(dá)到要求的彎曲工藝目標(biāo)。 控制系統(tǒng)的主要功能如下： 1. 數(shù)據(jù)通信功能，這可以使加工的數(shù)據(jù)文件在上位機和下位機之間實現(xiàn)傳輸與通信，以及被加工板材的加工狀態(tài)的反饋和板材加工指令的傳送。 2. 板材成形控制功能，控制壓力機其中的液壓動力系統(tǒng)為其提供動力，以此來實現(xiàn)加工過程的動作指令，例如可以進(jìn)行送料，退料，模具的上升和下壓，調(diào)形等一系列動作指令。 3. 單元體調(diào)形功能，根據(jù)不同的加工要求產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)文件可以實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)所有單元體的升降情況，形成密集的包絡(luò)面結(jié)構(gòu)，保證加工的精確度和成形質(zhì)量。 4. 智能化人機交互功能，可以與PC工作站進(jìn)行智能的人機交互，實時顯示實際加工情況與理想加工情況的誤差，并將錯誤和誤差反饋，進(jìn)行不斷的修正與改進(jìn)。 控制系統(tǒng)的流程圖如下圖4-5所示。 圖4-5 控制系統(tǒng)流程圖 4.3通訊總線 通訊總線的功能為傳遞數(shù)據(jù)文件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，CAD/CAM產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件會通過通訊總線傳遞到控制各單元體上下移動高度的電機控制器，使每個單元體壓頭形成密集的包絡(luò)面，最后壓力機向下移動對板材進(jìn)行彎曲加工。 4.3.1現(xiàn)場總線技術(shù)特點 現(xiàn)場總線如今被廣泛應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域及制造業(yè)、建筑行業(yè)、交通工程內(nèi)，是一種在自動控制裝置間傳遞數(shù)字通信信息的的數(shù)據(jù)總線。 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點如下： 1. 總的通信協(xié)議相同，因此不同工廠生產(chǎn)的設(shè)備也不會相沖突。 2. 系統(tǒng)的開放性，用戶可以實現(xiàn)高自由度的自主設(shè)計。 3. 系統(tǒng)開放性，傳輸效率高，維修便宜，消耗費用低。 4.3.2 現(xiàn)場總線的選擇 現(xiàn)場總線的選擇主要從RS-485總線與CAN總線中選擇。RS-485總線具有的優(yōu)點是輸出驅(qū)動能力很強，抗干擾能力強，輸入范圍寬，可以實現(xiàn)多站分時通信，即使信號在很遠(yuǎn)的距離依舊可以保證傳輸性,RS-485總線是半雙工的工作方式，所以它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只允許接入32個智能節(jié)點。CAN總線分為物理層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)鏈路層，CAN總線相對于RS-485總線的優(yōu)勢是它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以達(dá)到110個智能節(jié)點。雖然價格方面RS-485數(shù)據(jù)總線更為便宜，成本較低，但由于本身的缺點即總線節(jié)點過少，所以最終選擇CAN總線。 4.4液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 4.4.1 運動控制 多壓頭成形設(shè)備其中液壓控制系統(tǒng)的工作原理涉及到能量轉(zhuǎn)換問題。首先液壓泵通過把動力機的機械能轉(zhuǎn)換為液壓泵中液體的壓力，最后利用液體壓力大小的變換進(jìn)行能量的傳遞，而油缸又將液體的壓力轉(zhuǎn)換為活塞運動的機械能，以此來實現(xiàn)數(shù)控彎板機上模對被加工金屬板材的整個加工彎曲運動過程。上模沖壓過程如圖4-6所示。 圖4-6 沖壓流程圖 4.4.2 保護(hù)功能 在金屬板材彎曲加工過程中，會產(chǎn)生負(fù)載過高，電機故障等問題，因此控制系統(tǒng)中安裝了熱繼電器、溫度檢測器來檢查電機和加工過程中是否存在油溫過高等問題，及時反饋和報警警戒。 4.5 挑選電機 挑選電機，我們可以挑選伺服電機，另一種則可以挑選步進(jìn)電機，伺服電動驅(qū)動控制對象比較精。其中直流伺服電動機具有的特點是調(diào)節(jié)優(yōu)秀，反應(yīng)速度快，但是直流伺服電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在低速運轉(zhuǎn)時不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速并不均勻。 而步進(jìn)電機的維修比較方便，操作簡單，低速運轉(zhuǎn)時也很穩(wěn)定。同時考慮到多壓頭成形設(shè)備單元體壓頭數(shù)量大，每個單元體配合響應(yīng)的電機，所以整體所需成本很高，綜合考慮最終選擇步進(jìn)電機。 4.6 數(shù)控彎板機加工流程 三維數(shù)控彎板機的整個加工流程如下： 1. 選取被加工的零件種類、類型； 2. 將被加工板料送進(jìn)彎板機加工位置內(nèi)； 3. 多壓頭控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行調(diào)形計算； 4. 彎板機可替換下模造型； 5. 多壓頭上模由液壓控制系統(tǒng)提供動力進(jìn)行沖壓； 6. 被加工金屬板材回彈； 7. 測量被加工金屬板材的回彈曲面； 8. 將測量所得數(shù)據(jù)與目標(biāo)理想曲面進(jìn)行比較； 9. 衡量所加工板材的誤差是否在允許范圍內(nèi)； 10. 符合誤差允許，則加工過程結(jié)束。 數(shù)控彎板機加工流程圖如圖4-7所示。 圖4-7 數(shù)控彎板機加工過程 第5章 彎曲成形實驗與數(shù)據(jù)分析 為了驗證金屬板材彎曲加工快速沖壓成形的技術(shù)和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，對兩種十分常見的板材彎曲形狀：帆形板、馬鞍形板進(jìn)行實驗驗證，考察板材彎曲成形的效果和方法可行性，實驗分析被加工金屬板材的彎曲成形情況，對相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。 5.1實驗基本情況介紹 5.1.1實驗?zāi)康? 由于水火彎板成形技術(shù)對操作人員需要有高要求的專業(yè)能力，同時耗費資源多，需要制作樣板，不符合綠色工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而三維數(shù)控彎板機的研制可以很好的解決水火彎板成形技術(shù)的缺陷，且高度自動化，生產(chǎn)效率高，具有非常好的發(fā)展前景。 因此本次實驗的目的是為了驗證設(shè)計的數(shù)控彎板機機械結(jié)構(gòu)的可行性，以及多壓頭成形設(shè)備對金屬板材彎曲加工的效果。 5.1.2 實驗主體 本次實驗主體為具有活絡(luò)模具方形壓頭的數(shù)控彎板機設(shè)備，設(shè)備主體的主要機械結(jié)構(gòu)為四柱式壓力機，包含頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等機械結(jié)構(gòu)，以及方形壓頭可調(diào)活絡(luò)模具，并采用上下壓頭錯位非對壓成形原理，高效的保證板材彎曲成形質(zhì)量。 所具有的主要功能包括：進(jìn)料、退料、金屬板材沖壓成形、測量調(diào)形等。 5.1.3 實驗設(shè)備 實驗采用的設(shè)備為國產(chǎn)SKWB-2500曲面三維彎板機，該設(shè)備是一個高度智能化的曲面板材加工設(shè)備，突破了造船板材效率低下的難題，集成了光、機、電、控、液技術(shù)，是金屬板材加工領(lǐng)域的一項重大工藝變革。 該設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成包括進(jìn)料裝置，數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，多壓頭成形裝置，三維激光測量系統(tǒng)等。 金屬板材加工方法采用活絡(luò)式可調(diào)模具，方形壓頭的形狀，采用非對壓成形技術(shù)，上壓頭群采用液壓系統(tǒng)提供動力，下模采用伺服電機進(jìn)行驅(qū)動，加工過程中，細(xì)密的壓頭群形成對金屬板材完整的包絡(luò)面，解決了被加工板材受壓痕跡大，未加工接觸面容易產(chǎn)生褶皺的現(xiàn)象，滿足了多種復(fù)雜曲面加工成形的需求。 在數(shù)據(jù)接口方面，該設(shè)備可以與CATIA，TRIBON，SPD等軟件進(jìn)行接口，數(shù)據(jù)無縫對接，高效的滿足了用戶的需求。 該設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)如表5-1所示。 表5-1 SKWB-2500三維數(shù)控彎板機技術(shù)規(guī)格表 5.2 實驗過程 5.2.1帆形件實驗過程 1. 由于帆形件的加工特點是被加工板料較薄，彎曲程度不大，所以利用活絡(luò)式可調(diào)方形壓頭加工容易得到目標(biāo)形狀； 2. 計算數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析和計算，調(diào)節(jié)單元體壓頭高度和三維坐標(biāo)，使其成為帆形曲面，上模進(jìn)行下壓，對板材沖壓成形； 3. 分析被加工金屬板材成形后的質(zhì)量和誤差，用激光掃描儀進(jìn)行測量，根據(jù)結(jié)果再次調(diào)節(jié)單元體壓頭高度，對金屬板材回彈量進(jìn)行補償后，再次加工成形，直至達(dá)到理想要求效果范圍內(nèi)。 加工完畢后，取10mm厚帆形板件的Y軸與X軸上的各點數(shù)據(jù)，對加工成形的實際數(shù)值與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行考察，分析是否在誤差允許范圍內(nèi)。10mm厚帆形板件測量結(jié)果與分析表格如下表5-2所示。 表5-2 10mm帆形板成形數(shù)據(jù)對比 X Y Z(理論值） 第一次成型數(shù)值 第二次成型數(shù)值 誤差 -360 0 38.54 47.15 37.25 -1.29 -300 0 26.66 37.60 25.60 -1.06 -240 0 17.00 31.00 17.80 0.80 -180 0 9.55 25.30 9.20 -0.35 -120 0 4.25 20.05 2.95 -1.30 -60 0 1.05 18.47 1.75 0.70 0 0 0 18.06 -0.10 -0.10 60 0 1.05 18.74 2.65 1.60 120 0 4.25 22.55 2.50 -1.75 180 0 9.55 27.13 8.35 -1.20 240 0 17.02 34.70 15.50 -1.52 300 0 26.69 43.88 28.15 1.46 360 0 38.55 56.55 45.56 7.01 0 -360 38.55 46.48 39.04 0.49 0 -300 26.69 36.93 26.68 -0.01 0 -240 17.02 30.01 16.75 -0.27 0 -180 9.55 23.74 8.30 -1.25 0 -120 4.25 19.02 3.55 -0.70 0 -60 1.05 17.96 1.86 0.81 0 60 1.05 19.35 1.30 0.25 0 120 4.25 21.88 3.26 -0.99 0 180 9.55 24.25 7.72 -1.83 0 240 17.02 31.55 15.73 -1.29 0 300 26.69 39.88 25.39 -1.30 0 360 38.55 49.70 39.67 1.10 平均誤差：-0.08 5.2.1鞍形件實驗過程 鞍形件的實驗過程與帆形件基本相同，加工過程完畢后，同樣對10mm厚的鞍形件測量結(jié)果進(jìn)行分析，10mm厚鞍形板件測量結(jié)果與分析表格如下表5-3所示。 表5-3 10mm鞍形板成形數(shù)據(jù)對比 X Y Z(理想值） 第一次成形數(shù)值 第二次成形數(shù)值 誤差 -360 0 87.31 87.93 87.65 0.34 -300 0 74.11 74.73 73.83 -0.28 -240 0 63.31 64.28 63.56 0.25 -180 0 54.89 55.20 54.38 -0.51 -120 0 48.90 48.15 58.16 -0.74 -60 0 45.30 43.90 43.71 -1.59 0 0 44.10 43.53 42.86 -1.24 60 0 45.30 46.63 45.76 0.46 120 0 48.90 49.13 48.81 -0.09 180 0 54.90 55.68 56.64 1.76 240 0 63.31 64.25 65.71 2.40 300 0 74.11 74.30 76.71 2.60 360 0 87.30 87.21 90.13 2.83 0 -360 11.71 23.13 11.44 -0.25 0 -300 21.60 30.67 21.41 -0.19 0 -240 29.71 35.06 29.97 0.26 0 -180 36.00 38.82 35.84 -0.14 0 -120 40.49 43.36 39.83 -0.66 0 -60 43.20 42.76 41.77 -1.43 0 60 43.20 41.18 41.64 -1.56 0 120 40.49 39.87 39.65 -0.84 0 180 36.00 37.79 35.75 -0.25 0 240 29.71 32.57 28.89 -0.82 0 300 21.60 28.19 20.19 -1.41 0 360 11.71 21.03 10.33 -1.38 平均誤差：-0.09 5.3實驗數(shù)據(jù)分析 5.3.1 帆形件分析 根據(jù)10mm帆形件測量結(jié)果對比分析，畫出10mm帆形件X軸方向的成形數(shù)據(jù)對比散點圖，如圖5-4所示。 圖5-4 10mm厚帆形件X軸成形數(shù)據(jù)對比散點圖 畫出10mm帆形件Y軸方向的成形數(shù)據(jù)對比散點圖，如圖5-5所示。 圖5-5 10mm厚帆形件Y軸成形數(shù)據(jù)對比散點圖 根據(jù)10mm的帆形件X與Y軸成形數(shù)據(jù)曲線圖分析，帆形件實際加工結(jié)果與理想結(jié)果相差不大，兩者之間的整體誤差微小，情況基本相符，所以帆形件加工成形精度很高。 5.3.2 鞍形件分析 根據(jù)10mm鞍形件測量結(jié)果對比分析，畫出10mm鞍形件X軸方向的成形數(shù)據(jù)對比散點圖，如圖5-6所示。 圖5-6 10mm厚鞍形件X軸成形數(shù)據(jù)對比散點圖 畫出10mm鞍形件Y軸方向的成形數(shù)據(jù)對比散點圖，如圖5-7所示。 圖5-7 10mm厚鞍形件Y軸成形數(shù)據(jù)對比散點圖 根據(jù)10mm厚鞍形件X與Y軸成形數(shù)據(jù)對比曲線圖分析，鞍形件成形效果良好，實際加工值與理想結(jié)果誤差不大，對比結(jié)果比較吻合，加工成型效果良好，實際加工值與理想值都在允許誤差范圍內(nèi)。 第6章 經(jīng)濟分析與綠色工業(yè)發(fā)展 6.1經(jīng)濟成本預(yù)算 設(shè)計完畢后，需要對三維數(shù)控彎板機機械零件的加工工藝進(jìn)行合理的經(jīng)濟成本預(yù)算與分析，力求獲得最優(yōu)質(zhì)的工藝加工方案。 1. 材料方面 三維數(shù)控彎板機要加工的機械零件所用材料使用量包括兩部分，分別為實際機械制造過程中的使用量和加工過程的浪費量。如果特定規(guī)格低于此規(guī)格型號，則損失率為3％。 其中加工需求量小，用量很少的零散材料不計入使用材料名稱與使用量，統(tǒng)一稱為其他材料費用，用單位“元”來表示加入基價。 預(yù)算費用不包括外包件和協(xié)作件，其用量按照設(shè)計的圖紙進(jìn)行計算，價格按照采購和協(xié)作合同上的擬定價格計算。 2. 機械方面 預(yù)算費用中對于基價影響不大的微小型機械，不單獨列出計算，統(tǒng)一歸納為其他機械費用，用單位“元”來表示加入基價。 3. 人工方面 人工加工和組裝費用按照預(yù)算人工總費用的10%計算，其中工人工資占比25%。 最終得出三維數(shù)控彎板機系統(tǒng)各組件預(yù)估價格如圖6-1所示。 圖6-1 各組件預(yù)估價格 序號 組件部分 數(shù)量/件 預(yù)估價格/元 1 頂模動力槽架 1 20 000 2 可代替底模 1 5 000 3 彎板機頂蓋 1 6 000 4 彎板機底座 1 8 000 5 彎板機橫梁 1 5 000 6 彎板機立柱 4 15 000 7 彎板機橫桿支架 4 8 000 8 單元體方形壓頭 16 160 000 9 激光測量裝置 1 50 000 10 步進(jìn)電機 16 30 000 11 液壓泵 1 100 000 6.2項目管理 6.2.1項目時間管理 如何合理的安排制造數(shù)控彎板機的時間在整個項目管理過程中至關(guān)重要，在規(guī)定時間內(nèi)保質(zhì)保量的完成數(shù)控彎板機制造是我們要做的工作。 1. 項目啟動第一個月：進(jìn)行數(shù)控彎板機結(jié)構(gòu)分析和系統(tǒng)需求分析； 2. 項目啟動第二個月：數(shù)控彎板機制造初始方案鎖定； 3. 項目啟動第三個月：彎板機樣件制作與軟件架構(gòu)設(shè)計； 4. 項目啟動第四個月：進(jìn)行數(shù)控彎板機系統(tǒng)測試； 5. 項目啟動第五個月：數(shù)控彎板機系統(tǒng)調(diào)試和整機性能調(diào)試； 6. 項目啟動第六個月；進(jìn)行數(shù)控彎板機鎖定狀態(tài)的零件性能驗證； 7. 項目啟動第七個月：數(shù)控彎板機設(shè)計出圖，選擇供應(yīng)商定點； 8. 項目啟動第八個月；供應(yīng)商樣件制作完畢，測試驗證完成； 9. 項目啟動第九個月：文件編制完畢，數(shù)控彎板機批量制造準(zhǔn)備。 6.2.2項目成本與質(zhì)量管理 要保證數(shù)控彎板機制造項目的質(zhì)量，首先要保證數(shù)控彎板機系統(tǒng)的計劃完整，整個計劃實施的高效與規(guī)范，同時科學(xué)的安排項目管理和管控成本。 所以設(shè)計如下計劃保證項目質(zhì)量優(yōu)秀： 1. 制定詳細(xì)的的數(shù)控彎板機設(shè)計計劃； 2. 高效的控制數(shù)控彎板機硬件與軟件設(shè)計接口工作； 3. 最后項目完成驗收與檢測時要求嚴(yán)格。 6.2.3項目風(fēng)險分析 三維數(shù)控彎板機設(shè)計項目的風(fēng)險包括技術(shù)風(fēng)險、進(jìn)度風(fēng)險、需求風(fēng)險、管理風(fēng)險等、 1. 技術(shù)風(fēng)險：數(shù)控彎板機軟件系統(tǒng)設(shè)計需要有高技術(shù)人員，人員缺席會導(dǎo)致技術(shù)風(fēng)險。 2. 市場需求風(fēng)險：三維數(shù)控彎板機目前多用于造船業(yè)船舶彎板加工，對其余領(lǐng)域內(nèi)需要進(jìn)行一些機械設(shè)計改造，以此來達(dá)到參與市場競爭的目的。 解決辦法：制作風(fēng)險因素預(yù)測表，加強與技術(shù)人員溝通和制造商對接，管控技術(shù)風(fēng)險的發(fā)生。了解不同制造業(yè)對彎板機的性能需求，爭取擴大市場需求量，控制市場風(fēng)險。 6.3環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展 6.3.1數(shù)控彎板機系統(tǒng)設(shè)計制造的環(huán)境影響 數(shù)控彎板機制造項目側(cè)重于綠色工業(yè)發(fā)展，走可持續(xù)發(fā)展道路，力求促進(jìn)綠色工業(yè)區(qū)的建設(shè)，節(jié)約資源，改良工業(yè)用地的合理布局，電力多采用太陽能發(fā)電，改善工業(yè)用水的循環(huán)系統(tǒng)，促進(jìn)用電，廢水等綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)改造。 制造材料方面，盡量減少金屬材料浪費，保證廢舊金屬回收以及循環(huán)利用，工業(yè)金屬垃圾統(tǒng)一處理。 噪音污染方面，工廠選址在偏遠(yuǎn)工業(yè)區(qū)，遠(yuǎn)離城市區(qū)民區(qū)與住宅區(qū)，制造車間墻壁采用隔音材料，控制加工噪音，保證分貝達(dá)標(biāo)。 6.3.2 工業(yè)三廢的處理 工業(yè)三廢對我們的環(huán)境產(chǎn)生很大的污染，所以我們要妥善處理工業(yè)三廢。首先工業(yè)區(qū)要遠(yuǎn)離城市水源，其次在工業(yè)區(qū)和居民區(qū)設(shè)立隔離帶以減少工業(yè)三廢帶來的環(huán)境污染和影響。對于金屬廢渣統(tǒng)一回收處理，做到不亂扔。工業(yè)廢水做到清污分流、污污分流，減少工業(yè)廢水中的COD含量。廢氣處理采用專業(yè)的工業(yè)廢氣處理裝置，凈化廢氣。 6.3.3 數(shù)控彎板機制造的可持續(xù)發(fā)展 改數(shù)控彎板機的設(shè)計符合中國制造的綠色可持續(xù)發(fā)展理念，可以取代操作復(fù)雜的水火彎板技術(shù)，減少了樣板的制作，節(jié)約了資源，對環(huán)境友好，可以使金屬加工工藝的生產(chǎn)效率大大提高，也可以與現(xiàn)在主流的各項金屬彎曲加工系統(tǒng)對接，符合現(xiàn)代智能化、數(shù)字化的工業(yè)生產(chǎn)方式，可以更好的滿足現(xiàn)代綠色金屬加工行業(yè)的發(fā)展需求。 第7章 研究展望與總結(jié) 7.1總結(jié) 在我國汽車、造船業(yè)、飛機制造等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，金屬板材彎曲加工是非常重要的技術(shù)，特別是復(fù)雜曲面的加工一直是一項難題。三維數(shù)控彎板機結(jié)合了多壓頭成形技術(shù)與非對壓成形技術(shù)，通過調(diào)節(jié)各單元體方形壓頭的高度進(jìn)而形成細(xì)密完成的加工包絡(luò)面，形成不同形狀的曲面，這種可重構(gòu)形模具為多種高難度的曲面加工提供了可能。 總結(jié)全文，本文首先描述了彎板機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，討論了目前最新的板材彎曲成形方法，成形原理等。其后針對三維數(shù)控彎板機的整體機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，包括頂模動力槽架、可替代頂模、可替代底模、彎板機頂蓋、底座、彎板機橫桿支架、橫梁、彎板機立柱等主要部件，并進(jìn)行受力分析，描述了單元體方形壓頭與非對壓成形技術(shù)，也對數(shù)控彎板機系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計，最后結(jié)合兩種普遍典型的板材曲面，帆形面與鞍形面的彎曲成形實驗，通過的得出的實驗數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出了三維數(shù)控彎板機加工成形的效果良好。 7.2研究展望 數(shù)控彎板機系統(tǒng)未來有很大的進(jìn)步空間，我認(rèn)為可以從以下幾方面提出對未來研究的展望。 （1）對彎板機的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用更高性能的金屬材料，加強彎板機的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使得改進(jìn)后的機構(gòu)更加合理緊湊，保證彎板機結(jié)構(gòu)變形小，受力情況更加均勻，承載負(fù)荷能力更大。 （2）對基本體的方形壓頭進(jìn)行尺寸優(yōu)化，第一點是可以使壓頭基本體的尺寸更加精致細(xì)微，從理論上來說，基本體越小，方形壓頭面積越小，會使壓頭與金屬板材接觸面積越大，可以避免未接觸到的面積產(chǎn)生剪力，從而對板材彎曲成形的質(zhì)量產(chǎn)生影響。同時對于基本體的壓頭，未來可以設(shè)計出更加合理的形狀，使得壓頭適應(yīng)復(fù)雜多變的受力和載荷，能應(yīng)對不同加工要求的金屬板材，這使得加工精度有很大進(jìn)步空間。 （3）如果第二點中的方形壓頭在未來可以做到更加細(xì)致，可調(diào)模具上的壓頭數(shù)量必然增加，這會導(dǎo)致控制壓力機的步進(jìn)電機負(fù)載增大，其中的驅(qū)動器和控制器的性能要求也越來越高，所以對于步進(jìn)電機的硬件研發(fā)也是有很大遠(yuǎn)景，可以解決控制精度的問題。 （4）在金屬板材彎曲加工的過程中，可能會產(chǎn)生各種復(fù)雜的情況，根據(jù)板材成形的變化，應(yīng)該有三維激光掃描技術(shù)實時監(jiān)控和反饋金屬板材的加工狀況，實現(xiàn)智能化控制，根據(jù)進(jìn)展不斷調(diào)形，能夠完美實現(xiàn)板材的彎曲和對加工出現(xiàn)的瑕疵進(jìn)行修正。 參考文獻(xiàn) [1] 李明哲,蘇世忠,李廣權(quán)等.金屬板材無模多點成形專用CAD/CAM與CAT軟件的開發(fā)[J]中國機械工程,1999, 10(3):26-31. 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