CN101862773B - 一种无模弯圆弧的加工方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种无模弯圆弧的加工方法

技术领域本发明涉及一种金属型材或管材弯曲的加工方法。

背景技术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。

发明内容本发明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。本发明主要是对直线形、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匀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O(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α，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＝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，

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匀变形，其结果就形成了标准圆弧，并且弯曲段在各转角α位置都为标准圆弧，改变转角α就改变圆弧半径，持续改变转角α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。

本发明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，本发明可以降低生产成本、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是本发明的圆弧段成形过程示意图；

图2是本发明实施例1的示意简图；

图3是本发明实施例2的示意简图；

图4是本发明实施例3的示意简图。

具体实施方式在图1所示的一种无模弯圆弧的加工方法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O(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α，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＝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。

改变转角α就改变圆弧半径，持续改变转角α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所示的一种无模弯圆弧的加工方法实施例1的示意简图中，把工字钢被弯件1弯曲成半径1000mm，弧度π/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O(0、0)。再按计算的弯曲段中性层弧长L＝1000xπ/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α，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＝L×sinα/α，

y＝2L×{sin(α/2)}²/α

改变转角α直至达到π/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(π/6)/(π/6)

 ＝500mm，

y＝2x523.6x{sin(π/6)/2}²/(π/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所示的一种无模弯圆弧的加工方法实施例2的示意简图中，把圆管被弯件1弯曲成半径500mm，弧度3π/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O(0、0)。再按计算的弯曲段中性层弧长L＝500x3π/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α，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＝L×sinα/α，

y＝2L×{sin(α/2)}²/α

改变转角α直至达到3π/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(3π/4)/(3π/4)

 ＝353.5mm，

y＝2x1178x{sin(3π/4)/2}²/(3π/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所示的一种无模弯圆弧的加工方法实施例3的示意简图中，把圆钢被弯件1弯曲成半径300mm，弧度5π/4的圆弧，用弯弧机上的定夹具2夹在圆钢被弯件1弯曲段的起弯点位置，此点设为坐标原点O(0、0)。再按计算的弯曲段中性层弧长L＝300x5π/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α，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＝L×sinα/α，

y＝2L×{sin(α/2)}²/α

改变转角α直至达到5π/4弧度，此时圆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＝1178xsin(5π/4)/(5π/4)

 ＝-212.1mm，

y＝2x1178x{sin(5π/4)/2}²/(5π/4)

 ＝512.1mm。

上述平移机构采用机械伸缩臂的方式实现：主臂13的一端安装在机座10上，另一端安装伸缩臂14，伸缩臂14另一端安装转角机构9，其上设置动夹具3，即伺服控制主臂13相对于机座10的转角和伸缩臂14相对于主臂13的伸出长度。

Claims (2)

1.一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，

2.根据权利要求1所述的一种无模弯圆弧的加工方法，其特征在于：动夹具平移机构结构或是直线导轨滑块组合，或是两节机械臂，或是机械伸缩臂。

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