CN106862330A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

技术领域

本发明属于金属复杂构件先进制造技术领域，特别涉及一种异形截面空心构件六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法。

背景技术

矩形截面或者异形截面空心构件主要作为承力构件用于航空、航天或者汽车领域，如汽车的排气系统异形管件、汽车副车架、仪表盘支架、车身框架和空心轴类件、复杂管件等。该类零件的传统成形方法主要包括：内高压成形、拉弯、压弯、滚弯等。在采用内高压成形的方法成形上述零件时，由于需要开模，反复的试模，修模等过程，因此造成生产效率较低，且费用高昂。而在应用拉弯、压弯、滚弯等方法成形上述零件时，一方面所能成形出的零件空间几何构型较简单，难以满足复杂三维轴线空间零件的成形要求，另一方面，成形出的零件容易产生截面扁平化的缺陷，成形质量难以控制。因此，目前在成形异形截面空心构件时，大多基于人工试错法，耗费了极大的人力物力。

五轴自由弯曲成形设备能够实现圆形截面管材的空间自由弯曲成形，但是由于其自由度的限制，无法实现异形截面空心构件的自由弯曲成形。

发明内容

由于异形截面空心构件与管材、棒材、线材在截面形状上存在的不同，从而导致适用于管材、棒材、线材的三轴及五轴自由弯曲成形设备无法实现异形截面空心构件的高精度自由弯曲成形。

一种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。

所述的装备，X轴运动机构(7)及Y轴运动机构(6)各自的运动范围不超过所弯曲的空心构件截面方向的最大长度；Z轴送料机构(11)的运动范围为所弯曲的空心构件的长度；弯曲模(1)在Y轴转动电机(4)的驱动作用下绕Y轴转动系统的转动角度为-90°—90°；绕Z轴转动机构(3)在绕Z轴转动电机(8)的驱动作用下，绕Z轴的转动角度为-90°—90°；弯曲模(1)绕自身轴线摆动的角度为-90°—90°。

所述的装备，弯曲模的内腔形状随所弯曲的异形截面空心构件的不同而不同，通过更换弯曲模，该设备能满足方管、异形截面型材等截面为异形的空心构件的弯曲成形。

所述的装备，适用于紫铜，黄铜，铝合金，不锈钢，碳钢等多种金属材料异形截面空心构件的弯曲成形。

根据任一所述装备进行异形截面金属空心构件3D自由弯曲的工艺解析方法，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、弯曲角等尺寸参数，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。

所述的工艺解析方法，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…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轴正方向夹角等尺寸参数，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轴正方向夹角等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。

所述的工艺解析方法，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

有益效果：

1、本发明提供了一种异形截面空心构件的六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法；

2、本发明能实现异形截面空心构件的高尺寸精度自由弯曲成形，克服了传统的空心构件弯曲过程中存在的截面畸变，回弹等缺点，提高了异形截面空心构件的成形质量；

3、本发明方法简单可行，生产效率高，在航空航天、核电、汽车等工程领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。

附图说明

图1、异形截面空心构件六轴自由弯曲成形装备原理示意图；

图中，1-弯曲模、2-弯曲模摆动电机、3-绕Z轴转动机构、4-Y轴转动电机、5-Y轴电机、6-Y轴运动机构、7-X轴运动机构、8-绕Z轴转动电机、9-X轴电机、10-导向机构、11-送料机构、12-Z轴电机；

图2、方管六轴自由弯曲成形实例；

图中，13-第一直段、14-第一弯曲段、15-第二直段；

图3、工字型截面型材六轴自由弯曲成形实例；

图中，16-第三直段、17-第二弯曲段、18-第四直段；

图4、菱形截面管材六轴自由弯曲成形实例；

图中，19-第五直段、20-第三弯曲段、21-第六直段；

具体实施方式

以下结合具体实施实例，来对本发明进行具体说明。

如图1所示，本发明提供了一种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)绕自身和X轴平行的轴线做俯仰摆动。

X轴运动机构(7)及Y轴运动机构(6)各自的运动范围不超过所弯曲的空心构件截面方向的最大长度；Z轴送料机构(11)的运动范围为所弯曲的空心构件的长度；弯曲模(1)在Y轴转动电机(4)的驱动作用下绕Y轴转动系统的转动角度为-90°—90°；绕Z轴转动机构(3)在绕Z轴转动电机(8)的驱动作用下，绕Z轴的转动角度为-90°—90°；弯曲模(1)绕自身轴线摆动的角度为-90°—90°；

该设备配备的弯曲模内腔形状随所弯曲的异形截面空心构件的不同而不同。通过更换弯曲模，该设备能满足方管、异形截面型材等截面为异形的空心构件的弯曲成形；

通过六轴协同运动的配合，该成形装备能实现异形截面空心构件的大角度弯曲、螺旋形弯曲、复杂空间轴线弯曲等多种复杂形式的弯曲成形；

该设备适用于紫铜，黄铜，铝合金，不锈钢，碳钢等多种材料金属空心构件的弯曲成形；

在该设备实际使用时的步骤如下：

1)针对所要弯曲的异形截面空心构件，首先以10mm/s的速度水平送料，启动设备X轴电机(9)，使弯曲模(1)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…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)然后将步骤1)所得到的一系列的点进行拟合，得到针对该特定空心构件的偏心距与弯曲半径的关系曲线。

3)接着，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，得到弯曲段的弯曲半径R、弯曲角度θ、弯曲方向与X轴正方向夹角等尺寸参数，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的大小。设在弯曲的整个过程中，送料机构(11)保持匀速v送料。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轴正方向夹角等转换成每一小段区间内实际弯曲工艺参数，发送给六轴自由弯曲成形设备，执行实际弯曲过程。

以下结合方管、工字型截面型材、菱形截面管材的具体实施实例，对本发明进行详细说明。

实施例1

步骤1)、参考图2，针对所要弯曲的方管，以10mm/s的速度水平送料，启动设备X轴电机(9)，使弯曲模(1)在X轴方向上产生偏心距1mm。持续送料，得到偏心距为1mm时该方管的弯曲半径。重复试验，得到偏心距分别为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm…时该方管的弯曲半径，进而得到针对该方管的一系列的偏心距与弯曲半径的关系点；

步骤2)、将步骤1)所得到的一系列的点进行拟合，得到针对该特定方管的偏心距与弯曲半径的关系曲线。

步骤3)、将如图2所示方管的三维几何模型进行分段，包括直段和弯曲段；

步骤4)、获得该方管的第一个直段长度为200mm，弯曲段弯曲半径100mm、弯曲角度60°、弯曲方向与X轴正方向夹角为0°，从步骤2)所得到的曲线上得到弯曲半径为100mm时，弯曲模偏心距为20mm；

步骤5)、通过以下方法将每一段中的几何尺寸参数包括：直段长度200mm、圆弧段弯曲半径100mm、弯曲角度60°、弯曲方向与X轴正方向夹角为0°等转换成每一小段区间内实际弯曲工艺参数：

设置在弯曲过程中管材为匀速送料，送料机构匀速送料的速度为10mm/s；

判断构件弯曲方向与X轴正方向之间夹角的大小(本实施例为0°)，得值大小位于(-π/4、π/4)和(3π/4、5π/4)之间，可得如下工艺参数：

第一直段13：送料机构(11)以速度10mm/s匀速送料；其余运动系统保持固定不动：

第一弯曲段14成形过程包括第一阶段和第二阶段：

第一阶段：

送料机构(11)以速度10mm/s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)转动至弯曲模(1)与X轴正方向夹角为0°的方向；

X轴电机(9)驱动X轴运动机构(7)以匀速u_x沿X轴运动，其中，u_x＝10mm/s；

Y轴电机(5)不工作；

Y轴转动电机(4)驱动弯曲模(1)绕Y轴以角速度w作匀速转动，

其中

各运动系统持续运动时间：

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10mm/s匀速送料；其余运动系统保持固定不动，

第二阶段持续时间：

第二直段15：送料机构(11)以速度10mm/s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Ux沿X轴作匀速运动，其中，u_x＝-10mm/s；

Y轴电机(5)不启动

Y轴转动电机(4)驱动弯曲模(1)绕Y轴以角速度w作匀速转动；

其中各运动持续时间

实施例2

步骤1)、参考图3，针对所要弯曲的工字型截面型材，以10mm/s的速度水平送料，启动设备X轴运动电机，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时该工字型截面型材的弯曲半径。重复试验，得到偏心距分别为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm…时该工字型截面型材的弯曲半径，进而得到针对该工字型截面型材的一系列的偏心距与弯曲半径的关系点；

步骤2)、将步骤1)所得到的一系列的点进行拟合，得到针对该特定工字型截面型材的偏心距与弯曲半径的关系曲线。

步骤3)、将如图3所示工字型截面型材的三维几何模型进行分段，包括第三直段16、第四直段18和第二弯曲段17；

步骤4)、获得其第三直段16长度为150mm，第二弯曲段弯曲半径100mm、弯曲角度60°、弯曲方向与X轴正方向夹角为90°，从步骤2)所得到的曲线上得到弯曲半径为100mm时，弯曲模偏心距为30mm；

步骤5)、通过以下方法将每一段中的几何尺寸参数包括：直段长度150mm、圆弧段弯曲半径100mm、弯曲角度60°、弯曲方向与X轴正方向夹角90°等转换成每一小段区间内实际弯曲工艺参数：

设置在弯曲过程中管材为匀速送料，送料机构匀速送料的速度为10mm/s；

判断构件弯曲方向与X轴正方向之间夹角的大小范围，本实施例为90°，得值大小位于(π/4、3π/4)和(5π/4、7π/4)之间：

第三直段16：送料机构(11)以速度10mm/s匀速送料，其余运动系统保持固定不动；

该段时间间隔为：

第二弯曲段17的成形包括两个阶段：

第一阶段：

送料机构(11)保持速度10mm/s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90°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，u_x＝0；

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，u_y＝10mm/s；

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10mm/s继续匀速送料；其余运动系统保持固定不动；

持续送料时间：

第四直段18：送料机构(11)以速度10mm/s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

实施例3

步骤1)、针对所要弯曲的如图4所示的异形截面管材，以10mm/s的速度水平送料，启动设备X轴运动电机，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时该异形截面管材的弯曲半径。重复试验，得到偏心距分别为2mm、3mm、4mm…时该异形截面管材的弯曲半径，进而得到针对该异形截面管材的一系列的偏心距与弯曲半径的关系点；

步骤2)、将步骤1)所得到的一系列的点进行拟合，得到针对该特定异形截面管材的偏心距与弯曲半径的关系曲线。

步骤3)、将如图4所示异形截面管材的三维几何模型进行分段，包括直段和弯曲段；

步骤4)、获得其第一个直段长度为250mm，弯曲段弯曲半径100mm、弯曲角度45°、弯曲方向与X轴正方向夹角为45°，从步骤2)所得到的曲线上得到弯曲半径为100mm时，弯曲模偏心距为20mm；

步骤5)、通过以下方法将每一段中的几何尺寸参数包括：直段长度250mm、弯曲段弯曲半径100mm、弯曲角度45°、弯曲方向与X轴正方向夹角45°等转换成每一小段区间内实际弯曲工艺参数：

设置在弯曲过程中管材为匀速送料，送料机构匀速送料的速度为10mm/s；

判断构件弯曲方向与X轴正方向之间夹角45°的大小，得值大小位于位于(π/4、3π/4)和(5π/4、7π/4)之间：

第五直段19：送料机构(11)以速度10mm/s匀速送料，其余运动系统保持固定不动，

该段时间间隔为：

第三弯曲段20的成形包括两个阶段：

第一阶段：

送料机构(11)保持速度10mm/s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45°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，u_x＝7.07mm/s；

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，u_y＝7.07mm/s；

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10mm/s继续匀速送料,其余运动系统保持固定不动,

持续送料时间：

第六直段21：送料机构(11)以速度10mm/s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作匀速运动，

其中

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，X轴运动机构(7)及Y轴运动机构(6)各自的运动范围不超过所弯曲的空心构件截面方向的最大长度；Z轴送料机构(11)的运动范围为所弯曲的空心构件的长度；弯曲模(1)在Y轴转动电机(4)的驱动作用下绕Y轴转动系统的转动角度为-90°—90°；绕Z轴转动机构(3)在绕Z轴转动电机(8)的驱动作用下，绕Z轴的转动角度为-90°—90°；弯曲模(1)绕自身轴线摆动的角度为-90°—90°。

3.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，弯曲模的内腔形状随所弯曲的异形截面空心构件的不同而不同，通过更换弯曲模，该设备能满足方管、异形截面型材等截面为异形的空心构件的弯曲成形。

4.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，适用于紫铜，黄铜，铝合金，不锈钢，碳钢等多种金属材料异形截面空心构件的弯曲成形。

5.根据权利要求1-4任一所述装备进行异形截面金属空心构件3D自由弯曲的工艺解析方法，其特征在于，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、弯曲角等尺寸参数，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。

6.根据权利要求5所述的工艺解析方法，其特征在于，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等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轴正方向夹角等尺寸参数，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轴正方向夹角等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。

7.根据权利要求6所述的工艺解析方法，其特征在于，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