CN104128398B - 数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法，该弯管机包括自由移动的动力车和设置在动力车顶面的操作台，动力车包括动力车厢和设置在动力车厢底部的四个边角上的车轮，动力车厢内部设置有液压动力站，液压动力站两端固定于动力车厢两端的内部上，动力车厢一侧开设有动力厢门，动力车厢一端下部靠近动力厢门的外壁上分别设置有进线接头和电脑插座；进线接头和电脑插座上方设置有电源开关，操作台内设置有油缸，操作台的台面上设置有弯模，操作台还设置有用于连接油缸和弯模的滑板，操作台的台面上还开设有多对用于设置固定架的销孔。本发明为结构简单、弯管力量大、成型截面质量高、体积和加工空间小、也能批量加工的数控液压顶弯弯管机。

Description

数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法

技术领域

本发明涉及弯管机，具体地指一种数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法。

背景技术

弯管加工在现有社会应用极其广泛，主要分为工业产品和日常用品两种领域，工业产品包括工程机械、冶金、建材、锅炉、军工、游乐以及所有液压系统所用的金属管道等都需要弯曲。日常用品包括桌椅、扶手、栅栏、门窗等也广泛应用。

弯管加工主要有热弯加工和冷弯加工两种型式：热弯加工就是将管件加热，以减小抗弯力，趁热弯成型，主要是没有弯管设备的场所和特殊材料上使用。冷弯即不加热直接进行弯管加工。

目前弯管设备花样众多，主要有旋弯机和顶弯机两种：

1、旋弯机，市场上数控居多，它是将被弯管件抱在弯模上旋转而得到，直接检测弯模旋转角度，一个角度传感器就能实现角度监控。但其夹具、附件复杂，设备体积庞大，成本高，且弯管力量小，更换模具麻烦，并且此形式的弯管机弯模不能采用反变形控制弯管截面质量，否则管子坎入弯模，不好退模。

2.顶弯机，市场上仅有手动。虽体积小，但机头不能自由旋转，弯曲时管件随弯曲的变化扫动，长管加工时所占加工空间大。另外所弯截面圆度质量差，成型角度靠人为控制，不适用于批量生产。

因此研发一种结构简单、弯管力量大、成型截面质量高、体积和加工空间小、也能批量加工的数控弯管机来填补市场空白。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种数控液压顶弯弯管机及其弯曲方法，其结构简单、弯管力量大、成型截面质量高、体积和加工空间小、也能批量加工。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种数控液压顶弯弯管机，根据顶弯结构得出数学模型公式，加上位移传感器和压力传感器，发明的数控液压顶弯弯管机。该弯管机包括自由移动的动力车和设置在动力车顶面的操作台，所述动力车包括动力车厢和设置在动力车厢底部的四个边角上的车轮，所述动力车厢内部设置有液压动力站，所述液压动力站两端固定于动力车厢两端的内部上，所述动力车厢一侧开设有动力厢门，所述动力车厢一端下部靠近动力厢门的外壁上分别设置有进线接头和电脑插座；所述进线接头和电脑插座上方设置有电源开关，所述操作台内设置有油缸，所述操作台的台面上设置有弯模，所述操作台还设置有用于连接油缸和弯模的滑板，所述操作台的台面上还开设有多对用于设置固定架的销孔。

进一步地，所述销孔以滑板对称分布，每对销孔的中心线之间的距离为L，所述固定架对应弯模一侧开设用于放置被弯管的开口，开口呈“V”型，其开口的两侧内壁开设有用于放置永磁铁的凹槽，所述固定架与中心线与被弯管的中心线的距离为R。

再进一步地，所述滑板两端分别设置有与弯模配合的弯模固定块和与油缸配合的油缸限位块，所述弯模固定块两侧对称设置有退模档杆。所述弯模对应固定架一侧水平开设有截面呈半椭圆形的弯曲槽。

再进一步地，所述滑板7在操作台2上移动距离为S，S的公式如下：

其中，

L：操作台上每对销孔中心线之间的距离；

R：固定架的中心线与被弯管的中心线的距离；

R1：被弯管中线的弯曲半径；

α：被弯管弯曲的角度；

S：执行机构运动位移量，即滑板的运动位移量。

该执行机构运动位移量的公式的推演函数式如下：

$3)---h1=\frac{R1}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}}-R1$

$4)---h=R-R\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}(R=\sqrt{{2r}^2}+27.5)$

5)S＝h+h2-h1

其中L、r、R1为常数，α为变量

L1:三角形底边长度(成型弯角α与管径D的函数)；

L：操作台上每对销孔中心线之间的距离，分档定值(五档)；

h1:三角形顶角至相切圆弧的距离(α、D、R1的函数)；

h2:三角形的高(弯角α与管径的函数)；

h：弯管变形后弯模旋转定位的弦高(α/2的函数)；

r：管子的截面半径(输入变量)；

R：固定架的中心线与被弯管的中心线的距离；

R1：被弯管中线的弯曲半径；

α：被弯管弯曲的角度(输入变量)；

S：执行机构运动位移量，即滑板的运动位移量(最终结果)。

再进一步地，所述操作台上开设有用于滑板滑动的滑槽，所述滑槽的槽口边缘设置有卡板，所述滑板两侧开设有与卡板配合的卡槽。

再进一步地，所述油缸筒壁上设置有位移传感器，所述油缸的无杆腔上连接有压力传感器。

再进一步地，所述动力车与操作台之间设置有旋转接头；

再进一步地，所述动力车两端的上角分别对称设置有起吊孔，每对起吊孔之间设置有一个搬运扶手。

再进一步地，所述动力车厢底部还设置有抽屉，所述电脑插座与操作面板连接。

本发明还提供了一种数控液压顶弯弯管机用于管件的弯曲方法，包括以下步骤：

1)根据被弯管的管径选取对应的弯模，并将弯模安装于操作台上；

2)将固定架插入销孔中固定，并将被弯管固定于固定架；

3)根据以下公式启动弯管机，

其中，

L：操作台上每对销孔中心线之间的距离；

R：固定架的中心线与被弯管的中心线的距离；

R1：被弯管中线的弯曲半径；

α：被弯管弯曲的角度；

S：执行机构运动位移量，即滑板的运动位移量；

4)启动液压动力站，液压动力站驱使油缸伸出，油缸带动弯模向被弯管移动，当油缸移动至S时，被弯管弯曲至α角；即完成被弯管的弯曲。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用下部液压动力，上部加工台面，外接手持电脑操作器。底部的滚轮能拖动设备灵活移动，滚轮上面是液压动力箱，里面安放液压动力站、电控元件。上面是操作台面，操作台面上有滑板，滑块上连接有弯模和油缸，配上台面插装在两侧的固定架，能将被弯管能实现弯曲。动力箱和操作台面中间是旋转接头连接，该旋转接头有两条油路和4路导电滑环组成，它能使操作台面360°任意旋转。长管弯曲时管件不转，工作台面转，有效节省加工空间。所以在现场、狭道也能进行弯管加工。弯模弯曲槽充分考虑管件的反变形，保证管件成型后的截面圆度，不圆度控制在5％之内。

2、本发明数控程序在于在油缸上安装了位移传感器，同时油路上设置了压力传感器。启动弯管程序时，油缸从空行程到接触负载产生压力突变，压力传感器发出信号，电脑记录为弯管起始点，此时位移传感器的位移值加上输入参数计算出的位移量为油缸本次运行终点。

3、本发明弯模的弯曲槽决定被弯管弯成型后的截面圆度。本发明充分考虑管材的反变形，弯曲槽截面呈半椭圆形，且弯曲槽短轴小于被弯管截面直径，弯曲槽短轴具体值根据反变形计算和实验所得。弯管前被弯管坎入3弯模的弯曲槽中被反向压扁，退出时正好保证弯曲部位截面圆度。

附图说明

图1为本发明数控液压顶弯弯管机的结构示意图；

图2为数控液压顶弯弯管机的主视图；

图3为数控液压顶弯弯管机的左视图；

图4为图1中操作台的立体图；

图5为图1中滑板的立体图；

图6为图1中固定架的细节图；

图7为图2中旋转接头的细节图；

图8为固定架与被弯管的距离图；

图9为弯模与销孔的距离图；

图中，1.动力车、1.1动力车厢、1.2车轮、1.3.动力厢门、2.操作台、2.1.滑槽、2.11.卡板、3.液压动力站、4.进线接头、5.电脑插座、6.电源开关、7.滑板、7.1.卡槽、8.弯模、8.1.弯曲槽、9.销孔、10.固定架、10.1.凹槽、10.2.插入轴、10.3.支架、11.弯模固定块、12.油缸限位块、13.退模档杆、14.油缸、15.位移传感器、16.压力传感器、17.旋转接头、18.操作面板、19.槽孔、20.抽屉、21.被弯管、22.起吊孔、23.搬运扶手。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

一种数控液压顶弯弯管机，该弯管机包括自由移动的动力车1和设置在动力车顶面的操作台2，动力车1包括动力车厢1.1和设置在动力车厢底部的四个边角上的车轮1.2，动力车厢1.1内部设置有液压动力站3，液压动力站3两端固定于动力车厢1.1两端的内部上，动力车厢1.1一侧开设有动力厢门1.3，动力车厢1.1一端下部靠近动力厢门1.3的外壁上分别设置有进线接头4和电脑插座5；进线接头4和电脑插座5上方设置有电源开关6，

操作台2中轴线上开设有滑槽2.1，滑槽2.1的槽口边缘设置有卡板2.11，滑板7两侧开设有与卡板2.11配合的卡槽7.1，卡板2.11设置在卡槽7.1内，滑板7在滑槽2.1内来回移动，且滑板7长于滑槽2.1

滑板7两端分别设置有弯模固定块11和油缸限位块12，弯模固定块11和油缸限位块12上开设有槽孔19，油缸14和弯模8的轴承分别插入槽孔19，油缸14通过油缸限位块12设置在操作台2内，弯模8通过弯模固定块11设置在操作台2上，弯模固定块11两侧对称设置有退模档杆13。弯模8对应固定架10一侧水平开设有截面呈半椭圆形的弯曲槽8.1。

操作台2还设置有用于连接油缸14和弯模8的滑板7，操作台2的台面上还开设有5组用于设置固定架10的销孔9。销孔9以滑板7对称分布，每对销孔9的中心线之间的距离为L。固定架10由插入轴10.1和设置在抽入轴10.2上的支架10.3组成，支架10.2对应弯模8一侧开设用于放置被弯管21的开口，开口呈“V”型，其开口的两侧内壁开设有用于放置永磁铁的凹槽10.1，固定架10与中心线与被弯管8的中心线的距离为R。

油缸14筒壁上设置有位移传感器15，油缸14的无杆腔上连接有压力传感器16。

动力车1与操作台2之间设置有旋转接头17，旋转接头17内置中空用于设置线管，该线管连通油缸14与液压动力站3。

述动力车1两端的上角分别对称设置有两对起吊孔22，每对起吊孔22之间设置有一个搬运扶手23。

动力车厢1.1底部还设置有抽屉20，该抽屉20用于放置相关零件，电脑插座5与操作面板18。

操作步骤：

1)根据被弯管21的管径选取对应的弯模8，并将弯模8安装于操作台2上；

2)将固定架10插入销孔9中固定，并将被弯管21固定于固定架10；

3)根据以下公式启动弯管机，

其中，

L：操作台上每对销孔中心线之间的距离；

R：固定架的中心线与被弯管的中心线的距离；

R1：被弯管中线的弯曲半径；

α：被弯管弯曲的角度；

S：执行机构运动位移量，即滑板的运动位移量；

4)启动液压动力站3，液压动力站3驱使油缸14伸出，油缸14带动弯模8向被弯管21移动，当弯模8接触被弯管21时油缸14接触负载造成压力升高，由压力传感器16发出信号，同时记下此时位移传感器15所对应的位移值。然后电脑系统将此位移值加上计算出位移量得出总位移，驱使油缸14走到总位移值的位置后返回起始点停机待命。当油缸14移动至S时，被弯管21弯曲至α角；即完成被弯管21的弯曲。油缸14返回到一定位置时被弯管的被弯管21两边被退模档杆13挡住，油缸14继续带动弯模8后退，即可脱模。

在具体操作过程中，当被弯管21的长度很长，要在一端进行弯管加工，同样的方法进行弯管，但此时可扶住被弯管21不动，旋转接头17上面部分将随着被弯管21的弯曲变化绕旋转接头17转动，不至于被弯管21的长尾巴扫出一大片场地。特别适用于遭场地局限的场所。

弯模8的弯曲槽8.1决定被弯管21弯成型后的截面圆度。本发明充分考虑管材的反变形，弯曲槽8.1截面呈半椭圆形，且弯曲槽8.1短轴小于被弯管21截面直径，弯曲槽8.1短轴具体值根据反变形计算和实验所得。弯管前被弯管21坎入弯模8的弯曲槽8.1中被反向压扁，退出时正好保证弯曲部位截面圆度。弯成型后势必被弯管被坎入弯模8的弯曲槽8.1中不能轻松取出，油缸14返回到一定位置时被弯管21两边被退模档杆13挡住，油缸14继续带动弯模8后退，即可脱模。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种数控液压顶弯弯管机，该弯管机包括自由移动的动力车(1)和设置在动力车顶面的操作台(2)，所述动力车(1)包括动力车厢(1.1)和设置在动力车厢底部的四个边角上的车轮(1.2)，其特征在于：所述动力车厢(1.1)内部设置有液压动力站(3)，所述液压动力站(3)两端固定于动力车厢(1.1)两端的内部上，所述动力车厢(1.1)一侧开设有动力厢门(1.3)，所述动力车厢(1.1)一端下部靠近动力厢门(1.3)的外壁上分别设置有进线接头(4)和电脑插座(5)；所述进线接头(4)和电脑插座(5)上方设置有电源开关(6)，所述操作台(2)内设置有油缸(14)，所述操作台(2)的台面上设置有弯模(8)，所述操作台(2)还设置有用于连接油缸(14)和弯模(8)的滑板(7)，所述操作台(2)的台面上还开设有多对用于设置固定架(10)的销孔(9)；所述销孔(9)以滑板(7)对称分布，每对销孔(9)的中心线之间的距离为L,所述固定架(10)对应弯模一侧开设用于放置被弯管的开口，开口呈“V”型，其开口的两侧内壁开设有用于放置永磁铁的凹槽(10.1)，所述固定架(10)的中心线与被弯管的中心线的距离为R；所述滑板(7)两端分别设置有与弯模(8)配合的弯模固定块(11)和与油缸(14)配合的油缸限位块(12)，所述弯模固定块(11)两侧对称设置有退模挡杆(13)，所述弯模(8)对应固定架(10)一侧水平开设有截面呈半椭圆形的弯曲槽(8.1)。

2.根据权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机，其特征在于：所述滑板(7)在操作台(2)上移动距离为S，S的公式如下：

其中，

L：操作台上每对销孔中心线之间的距离；

R：固定架的中心线与被弯管的中心线的距离；

R1：被弯管中线的弯曲半径；

α：被弯管弯曲的角度；

S：执行机构运动位移量，即滑板的运动位移量。

3.根据权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机，其特征在于：所述操作台(2)上开设有用于滑板(7)滑动的滑槽(2.1)，所述滑槽(2.1)的槽口边缘设置有卡板(2.11)，所述滑板(7)两侧开设有与卡板(2.11)配合的卡槽(7.1)。

4.根据权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机，其特征在于：所述油缸(14)筒壁上设置有位移传感器(15)，所述油缸(14)的无杆腔上连接有压力传感器(16)。

5.根据权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机，其特征在于：所述动力车(1)与操作台(2)之间设置有旋转接头(17)。

6.根据权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机，其特征在于：所述动力车(1)两端的上角分别对称设置有起吊孔(22)，每对起吊孔(22)之间设置有一个搬运扶手(23)。

7.根据权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机，其特征在于：所述动力车厢(1.1)底部还设置有抽屉(20)，所述电脑插座(5)与操作面板(18)连接。

8.一种权利要求1所述的数控液压顶弯弯管机用于管件的弯曲方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据被弯管的管径选取对应的弯模(8)，并将弯模(8)安装于操作台(2)上；

2)将固定架(10)插入销孔(9)中固定，并将被弯管固定于固定架(10)；

3)根据以下公式启动弯管机，

其中，

L：操作台上每对销孔中心线之间的距离；

R：固定架的中心线与被弯管的中心线的距离；

R1：被弯管中线的弯曲半径；

α：被弯管弯曲的角度；

S：执行机构运动位移量，即滑板的运动位移量；

4)启动液压动力站(3)，液压动力站(3)驱使油缸(14)伸出，油缸(14)带动弯模(8)向被弯管移动，当油缸(14)移动至S时，被弯管弯曲至α角；即完成被弯管的弯曲。