一种无模弯圆弧的加工方法技术

一种无模弯圆弧的加工方法，其主要是：用弯弧机上的定夹具夹在弯曲段起弯点位置，动夹具夹在由弯曲段中性层弧长确定的终弯点位置，动夹具安装在转角机构上，转角机构安装在平移机构上；启动转角机构转动动夹具对被弯件施加转矩，使被弯件弯曲产生相对于Ｘ轴逐渐变化的转角α；启动转角机构的同时启动平移机构并对其采用数字控制方法，使终弯点Ａ的坐标值按等同于下式表达的轨迹变化：ｘ＝Ｌ×ｓｉｎα／α，ｙ＝２Ｌ×｛ｓｉｎ（α／２）｝２／α，式中α以弧度计。采用本发明专利技术的加工方法，一台弯弧机能弯出无数种规格的弯曲件，不论弯曲件改变半径还是改变弧度，都可以很方便的适应，而不用准备大量的模具和不断增加新模具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属型材或管材弯曲的加工方法。
技术介绍
在金属型材或管材的实际应用中，经常需要将某段直线形、等截面的金 属材料弯曲成规定半径和弧度的标准圆弧来使用，这就需要大量的弯弧加工。在现有技术 中有采用多辊滚弯的方法加工该类产品，但是用此种加工方法生产的产品存在起始弯点处 弧形半径出现畸变(硬弯)和终止弯点不易控制(弧长不准确)现象，另外当其截面改变 时，也必须重新加工弯曲模具和滚弯辊子。因此该类产品的加工大多都是根据产品弯曲半 径加工出对应半径的弯曲模具，然后依靠模具来完成加工。由于在现实中，产品的半径和弧 度各种各样而且经常变化，因此需要准备大量的模具和不断增加新模具，其结果必然会带 来产品成本的增加，加工周期延长以及被弯件表面易被模具划伤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种产品加工成本低、周期短的无模弯圆弧的加 工方法。本专利技术主要是对直线形、等截面的金属材料各截面作用，使其产生在同一平面内同 方向上的均勻变形而形成标准圆弧的弯曲加工方法。具体包括以下步骤(1)、用弯弧机上的定夹具夹在弯曲段的起弯点位置0(0、0)，再按计算的弯曲段中 性层弧长L确定设备上的动夹具夹持位置，即弯曲段的终弯点位置，将动夹具夹在弯曲段 的终弯点A(L、0)位置上，起弯点与终弯点二者相距为中性层弧长L，动夹具安装在转角机 构上，转角机构安装在平移机构上。(2)、启动转角机构转动动夹具对被弯件施加转矩，使被弯件弯曲产生相对于X轴 逐渐变化的转角a，终弯点的位置也随之变化。(3)启动转角机构同时启动平移机构并对其采用数字控制方法，以控制终弯点位 置，使终弯点A的坐标值按等同于下式表达的轨迹变化x = LXsina /a ,y = 2LX {sin(a/2)}2/a式中a为转角，以弧度计，X为终弯点在X轴上的数值，Y为终弯点在Y轴上的数值，这样，A点的位置就是当弯曲段弧长相同而弯曲半径不同时终弯点的自由位置，从 而不会对弯曲段施加其它外力(如剪切力等)，弯曲段只受来自转角机构的转矩作用，此转 矩在弯曲段各截面产生的相同纯弯矩，使弯曲段在同一平面内同方向上产生均勻变形，其 结果就形成了标准圆弧，并且弯曲段在各转角a位置都为标准圆弧，改变转角a就改变圆 弧半径，持续改变转角a直至达到所要求的半径尺寸为止。上述平移机构可以有多种结 构如直线导轨滑块组合、两节机械臂或机械伸缩臂。本专利技术与现有技术相比具有如下优点1、只用一台弯弧机就可以弯出无数种规格的弯曲件，不论是改变弯曲半径还是改 变弧度，都可以很方便的适应，而不用准备大量的模具和不断增加新模具。2、当被弯曲件截面改变时，也不必重新加工弯曲模具和滚弯辊子，而仅仅更换夹具的夹头即可。3、由于是两夹具夹在弯弧段头尾位置上，使得仅在两夹具之间段发生变形，因此 弯弧段头尾位置准确。4、在弯曲过程中，由于弯弧段和模具表面没有接触和相对滑动，因此弯曲件表面 没有划伤。5、避免了在滚弯加工时，在起始弯点处弧形半径出现畸变(硬弯)的现象。总之，本专利技术可以降低生产成本、提高弯曲件加工质量，可为企业创造良好的生产 效益。附图说明图1是本专利技术的圆弧段成形过程示意图；图2是本专利技术实施例1的示意简图；图3是本专利技术实施例2的示意简图；图4是本专利技术实施例3的示意简图。具体实施方式在图1所示的的圆弧段成形过程示意 图中，将弯弧机上的定夹具2夹在被弯件1弯曲段的起弯点位置，此点设为坐标原点0(0、 0)。再按计算的弯曲段中性层弧长L，确定设备上的动夹具3夹持位置，即弯曲段的初始终 弯点A(L、0)，将动夹具3夹在该位置上；启动转角机构9转动动夹具3对被弯件1施加转 矩，使被弯件1弯曲产生相对于X轴逐渐变化的转角a，终弯点的位置也随之变化；启动转 角机构9的同时启动平移机构并对其采用数字控制方法，以控制终弯点位置，使终弯点A的 坐标值按等同于下式表达的轨迹变化x = LXsina /a ,y = 2LX {sin(a/2)}2/a式中a为转角，以弧度计，X为终弯点在X轴上的数值，Y为终弯点在Y轴上的数值。改变转角a就改变圆弧半径，持续改变转角a直至达到所要求的半径尺寸为止。 终弯点A位置(x，y)满足轨迹曲线4，该轨迹曲线上的各点就是当弧长相同而弯曲半径不 同时终弯点A的自由位置。在图2所示的实施例1的示意简图中，把工字钢被弯 件1弯曲成半径1000mm，弧度ji /6的圆弧，用弯弧机上的定夹具2夹在工字钢被弯件1弯曲 段的起弯点位置，此点设为坐标原点0(0、0)。再按计算的弯曲段中性层弧长L = 1000x ji /6 =523. 6mm，确定设备上的动夹具3夹持位置，即弯曲段的初始终弯点A (523. 6、0)，将动夹 具3夹在该位置上；启动转角机构9转动动夹具3对被弯件1施加转矩，使被弯件1弯曲产 生相对于X轴逐渐变化的转角a，终弯点的位置也随之变化；启动转角机构9的同时启动 平移机构并对其采用数字控制方法，以控制终弯点位置，使终弯点A的坐标值按等同于下 式表达的轨迹变化x = LXsina /a ,y = 2LX {sin(a/2)}2/a4改变转角a直至达到Ji/6弧度，此时工字钢弯曲段上的圆弧即为所要求的圆弧， 终弯点A的坐标值x = 523. 6xsin( Ji/6)/(Ji/6)= 500mm,y = 2x523. 6x {sin ( n /6) /2}2/ ( n /6)= 134mm。上述平移机构采用直线导轨配滚珠丝杠传动，再由伺服电机驱动的方式实现在 机座10上安装X向轨道7，其上设置X向滑块8 ；在X向滑块8上安装Y向轨道5，其上设 置Y向滑块6，Y向滑块6上安装转角机构9，其上设置动夹具3，即伺服控制X向滑块8在 X向轨道7上行走，Y向滑块6在Y向轨道5上行走。在图3所示的实施例2的示意简图中，把圆管被弯件 1弯曲成半径500mm，弧度3 ji /4的圆弧，用弯弧机上的定夹具2夹在圆管被弯件1弯曲段 的起弯点位置，此点设为坐标原点0(0、0)。再按计算的弯曲段中性层弧长L = 500x3 /4 =1178mm，确定设备上的动夹具3夹持位置，即弯曲段的初始终弯点A(1178、0)，将动夹具 3夹在该位置上；启动转角机构9转动动夹具3对被弯件1施加转矩，使被弯件1弯曲产生 相对于X轴逐渐变化的转角a，终弯点的位置也随之变化；启动转角机构9的同时启动平 移机构并对其采用数字控制方法，以控制终弯点位置，使终弯点A的坐标值按等同于下式 表达的轨迹变化x = LXsina /a ,y = 2LX {sin(a/2)}2/a改变转角a直至达到3 Ji/4弧度，此时圆管弯曲段上的圆弧即为所要求的圆弧， 终弯点A的坐标值x = 1178xsin (3 n /4) / (3 n /4)= 353. 5mm,y = 2xll78x{sin(3 n /4)/2}7(3 n /4)= 853. 5mm。上述平移机构采用两节机械臂的方式实现大臂11的一端安装在机座10上，另一 端安装小臂12，小臂12另一端安装转角机构9，其上设置动夹具3，即伺服控制大臂11相对 于机座10的转角和小臂12相对于大臂11的转角。在图4所示的实施例3的示意简图中，把圆钢被弯件 1弯曲成半径300mm，弧度5 ji /本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无模弯圆弧的加工方法，其特征在于：（１）、用弯弧机上的定夹具夹在弯曲段的起弯点位置Ｏ（０、０），再按计算的弯曲段中性层弧长Ｌ，将动夹具夹在弯曲段的终弯点Ａ位置Ａ（Ｌ、０）上，动夹具安装在转角机构上，转角机构安装在平移机构上；（２）、启动转角机构转动动夹具对被弯件施加转矩，使被弯件弯曲产生相对于Ｘ轴逐渐变化的转角α，终弯点的位置也随之变化；（３）启动转角机构的同时启动平移机构并对其采用数字控制方法，以控制终弯点位置，使终弯点Ａ的坐标值按等同于下式表达的轨迹变化：ｘ＝Ｌ×ｓｉｎα／α，ｙ＝２Ｌ×｛ｓｉｎ（α／２）｝↑［２］／α式中：α为转角，以弧度计，Ｘ为终弯点在Ｘ轴上的数值，Ｙ为终弯点在Ｙ轴上的数值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆国，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]