叶泽刚[1]2002年在《逐步折弯成形原理及其应用研究》文中研究说明随着我国输送管线建设的迅猛发展，大直径焊接钢管的需求量日益增加。针对大直径焊接钢管的生产，国内目前急需研究一套系统理论加以指导。 本文首先对大直径焊接钢管的制管现状进行了系统介绍和评价。然后从板料的塑性弯曲理论入手，在对折弯成形的合理假设和简化的基础上，采用数学解析方法，对直缝管筒折弯成形过程进行了工程理论描述，分析研究了板料在折弯过程中叁种变形模式下的变形机理。重点揭示了板料弯曲中的折弯力、弯曲半径和折弯角度之间的内在关系。在板料单次折弯成形理论的基础上，建立了直缝管筒逐步折弯成形的数学模型。通过设计计算程序，生成直缝管筒折弯成形的初步工艺方案。并重点讨论了各工艺要素(折弯力、上模宽度、下模开口距离、折弯次数等)对管筒成形质量和生产效率的影响。同时结合生产实际，进一步通过对工艺方案的综合评价，得到合理的最终工艺方案。 通过对直缝管筒的逐步折弯成形过程的系统研究，对折弯设备的选择、模具设计，以及折弯成形工艺方案的制定等等，提供了重要的理论指导依据。并具有较大的工程应用价值。
卢杰[2]2014年在《单头多模位数控弯丝机器人控制技术研究》文中研究表明目前我国金属线材产品的市场需求量急剧增加,且产品开发种类也日趋多样化和复杂化,然而我国金属线材的生产方式还处于劳动密集型阶段,其传统的成形工艺已不能满足现代制造系统的灵活和快速的要求,这与现代设计制造所倡导的“高效、高精度、高智能化”的理念相背离。本文从国家长远发展考虑,并结合我国五金线材市场的装备需求,采用柔性化、模块化的产品设计方法和可重组的设备工艺技术,提出一种以小批量多品种生产方式的高度柔性化制造理念。为了加快我国金属线材自动化设备的开发进程,在己开发的双头模位型数控弯丝机器人基础上,对金属线材成形原理及其数控加工技术等关键技术进行进一步深入研究,研发了一台具有自主知识产权的单头多模位新型金属线材数控成形装备。论文工作包括以下几个方面：1、分析金属线材产品种类的市场需求,按照其多样化和复杂化的发展方向,研发出一台单头多模位的新型数控弯丝机器人,并提出数控弯丝机器人硬件系统的总体设计方案,完成整体机械结构、伺服系统以及电气控制等设计。2、介绍了折弯模具系统,通过理论分析推导出线材折弯和推弯两种弯曲方式的成形关系,建立加工零件的建模参数、折弯模具几何参数和各运动轴运动量叁者之间的数学关系,最终完成该折弯模具系统的线材弯曲成形工艺分析。3、开发设计了数控弯丝机器人的系统软件,并进行数控系统各个模块的设计和软件功能模块的划分,即系统初始化、参数设置、产品管理、译码模块、手动控制、自动加工以及监控模块等模块,系统具有良好的人机交互界面,操作简单合理。4、根据数控弯丝机器人的硬件系统和控制软件完成机床实体搭建,并进行PID、速度和精度等方面的特性调试。最后通过自动编程功能生成零件产品的加工代码并生产,完成机器人整体性能测试工作。
欧阳醌[3]2014年在《线材弯曲图形仿真系统的设计与实现》文中研究指明线材弯曲制品的质量精度以及生产成本依赖于金属线材成形设备的功能特性,先进的数控弯丝机器人是线材快速高精度折弯加工的重要保障。我国在数控线材折弯加工领域的研究时间不长,虽已取得一定的成果,但与国外先进水平相比还有较大差距。目前国内高端线材成形设备主要依赖进口,其价格昂贵,技术不对外开放,用户无法掌握其中关键技术。数控系统是数控弯丝机器人的大脑,线材弯曲成形的工艺算法和图形操作模块系统的研究是其中的难点和关键点之一。本文基于课题组自主设计开发的单头多模位数控弯丝机器人,从弯曲成形工艺设计的角度出发,结合计算机图形学理论以及OpenGL编程的相关研究,进行线材弯曲图形仿真系统的模块化开发。围绕仿真图形系统研究内容,本文主要从以下几方面展开了研究：(1)基于计算机图形学理论、OpenGL编程技术以及数据结构理论,在数控线材折弯机结构特点和叁维造型技术的研究基础上,完成产品结构分解和图形数据存储结构设计,并实现便捷的分段式叁维实体造型方法；建立样机模型部件的装配关系和运动关系,并依此完成虚拟样机模型的搭建。(2)基于弯丝机器人系统的结构分析以及图形画法的相关研究,针对不同线材直径要求,实现折弯器和旋转基座的参数化建模,实现仿真环境与实际加工条件的统一。在此基础上,建立产品建模参数的设计规范,实现更高效、更简单的产品建模。(3)根据线材弯曲成形工艺的相关研究,完成折弯和推弯成形的工艺计算,并结合推弯成形方法,实现了平面变半径弯曲线材产品的控制补偿技术的改进。(4)分析图形仿真系统与数控系统的功能关系,完成仿真加工工艺和环境渲染的流程设计,并实现图形仿真系统模块化的开发,实现良好的人机交互界面。基于OBB包围盒的方法实现线材产品与样机部件的碰撞检测功能。
李亨[4]2012年在《提高大型数控折弯成形精度的关键技术研究》文中提出高速铁路、工程机械等装备制造业的发展使得金属构件趋于大型精密化,提高大型数控折弯件的成形精度和折弯模关键零件的精度指标具有重大意义。本文围绕影响大型数控折弯成形精度的若干关键技术问题,开展精密折弯的实用化研究。对大型数控折弯机滑块和工作台受载时的挠度变形及加凸补偿技术进行研究。应用Timoshenko梁理论建立折弯加载解析模型,考虑形状、尺寸、惯距等因素对折弯精度的影响,推导得出折弯机滑块与工作台的变形规律为长度方向各点处的挠度与载荷成正比；挠度变形曲线是一元四次方程。折弯机的变形使得大型折弯件全长方向上的角度无法保证一致性,本文分别从几何式、液压式和机械式叁方面研究折弯机的变形补偿技术,提出多组不同角度楔块相互配合的同步补偿思路,利用数值模拟及实测方法获得的准确挠度补偿数据,开发了一种新型机械式挠度补偿装置,实现了折弯整体挠度补偿自动化。实验发现未采用补偿装置的3m长折弯件端部与中间的直线度差值为1.28mm,角度由中间向两端逐渐增大,偏差达到士1。；而采用补偿装置后的折弯件直线度控制在0.30mmm之内,角度偏差控制在士25’范围内。高于国标I级精度标准。研究了关键工艺参数对大型折弯角度的影响,开发了一种新型开口可调式下模,实现了模具开口“无级”调节。以工程常用的8mm厚低碳高强钢板折弯为例,采用数值模拟方法研究下模开口大小、下模入口处圆角半径、上模圆弧半径和上模压下量四个关键参数对折弯过程中的应力、应变和回弹后残余应力分布的影响,发现随着上模压下量的增加,回弹角逐渐减小,减小趋势趋于平缓。结合正交试验方法和数值模拟技术建立25组不同参数的试验,采用直观和极差方法分析四个关键参数对折弯角度的影响顺序为上模弧面半径>上模压下量>下模圆角半径>下模开口。在正交试验的基础上通过响应面法计算得到折弯角度预测模型,借助Delphi平台开发折弯角度快速预测模块。结合免疫算法和模拟退火算法优点编制程序,以关键参数作为待优化变量,以折弯角度与目标角度的偏差最小值为优化目标,对采用插块式可调下模的折弯成形工艺进行优化,比较模拟预测和试验结果可知两者具有较好的一致性。为使下模开口达到可调范围内的任意大小,开发了一种新型开口可调式折弯下模,通过系列传动零件配合实现模具开口“无级”调节,扩大了折弯件加工范围。针对现有热处理工艺的不足进行了改进,采用等效热容法处理材料相变潜热,对折弯模镶条淬火冷却过程进行了数值模拟及试验研究,解决了折弯模关键零件镶条的淬火硬度均匀性问题和淬火后变形导致的孔距变化问题。研究发现镶条横截面的温度场分布由两表面交接处至心部呈递进式梯度变化,在镶条进入淬火液后0-15s之间,表面换热边界条件对温度场分布起主导作用,导致镶条表面与心部温差很大,最大值为256.29℃。在15-60s之间,内部的热传导逐步取代表面换热边界条件对温度场分布起主导作用,镶条表面的冷却速度小于内部的冷却速度。在65s左右时发生马氏体转变释放潜热,使得冷却速度有较大幅度降低。试验发现镶条表面整体硬度稳定在57±2HRC,硬度均匀性比原有工艺的57±4HRC有所提高。淬火后镶条伸长0.52mmm,其中两端孔距增加0.42mmm,对于一体化的长尺寸镶条,钻孔时对孔间距需考虑“放量”。拟合试验数据获得线性公式△x1=3.885x10-4x+0.1057(0<x≤4000),用于一般精度要求的放量计算；二次多项式△x2=-3.819×10-7x2+5.281×10--4x+0.0996(0<x≤4000)用于精度要求较高的放量计算。本文的研究成果,可以为高精度大型折弯件生产提供技术支持；设计发明的新型机械式挠度补偿装置和开口自动可调下模,已成功应用于实际生产。
徐天发, 陈作炳, 胡溧, 叶泽刚, 易振民[5]2004年在《C形管筒折弯成形预测模型研究》文中研究表明将人工神经网络理论应用于板料折弯成形工艺的研究 ,采用正交试验原理进行样本数据设计 ,在试验和有限元分析基础上获取样本试验数据 ,建立板料折弯成形中上下模半径、下模开口、板料厚度、折弯力工艺参数与折弯角之间的人工神经网络数学模型。该模型的建立为板料折弯成形这种多变量、非线性系统问题的解决提供了一个有效的工具。
吕书林[6]2008年在《铝板电磁辅助弯曲实验研究》文中认为随着汽车轻量化的发展,铝合金被广泛运用到汽车制造业。回弹是弯曲成形的主要缺陷,板料卸载后,变形区域的材料发生弹性回复,回弹便产生了,它对工件的精度和生产效率产生极大的影响。采用传统的弯曲工艺来消除回弹,效果并不理想,电磁成形是一种高速成形技术,它能使板料在几毫米的距离内获得200m·s~(-1)的速度,这种高速对成形非常有利,它能提高成形性能,改善应力分布,有效地控制铝板的回弹。在电磁成形过程中,板料上的速度分布将极大地影响成形结果。板料的变形主要受线圈磁场力的分布控制,通过改变线圈的形状可以控制变形所需的电磁力的分布。因此,要根据工件变形部位的需要来确定电磁力的分布并设计与之相适应的线圈。本实验采用匀压力线圈进行电磁弯曲和V形件的校形,通过实验方法测出了平板矩形螺旋线圈的电磁力分布特点,并将其应用于U形件的电磁校形。本文以1060铝板为研究对象,探索了电磁弯曲中影响成形件质量的主要因素,并对V形件和U形件进行电磁校形,讨论了各个参数对回弹的影响规律。在电磁弯曲中,自由面的相对宽度和长度有一合理范围,若过大,则弯曲件表面不平整;折弯线的相对位置直接影响弯曲件的质量,变形区的材料既要获得足够的弯曲力又要有一定的剪切作用,弯曲力过小,无法贴模,剪切力过大,材料被切断,折弯线应置于两匝线圈之间;随着放电能量的增加,板料的回弹逐渐减少直至消除;在同一放电能量下,板料越厚,则回弹越严重。在电磁校形中,随着放电能量的增加,U形件和V形件回弹逐渐减小直至消除;板料越厚,消除回弹所需的能量也就越高;板料宽度对V形件的回弹没有影响但对U形件的回弹影响显着,这与线圈的结构有关;在较低的能量下对工件进行多次放电,随着放电次数的增加,回弹逐渐减小,最终被消除。
朱慧[7]2017年在《线材折弯设备设计及线材折弯回弹特性研究》文中研究说明随着装备制造业的发展,对金属线材弯曲件的形状复杂程度、产品精度及加工速度要求越来越高,传统的手工或半自动弯曲方式很难满足需求,发展全自动线材折弯设备十分必要。且在卸载过程中,线材不可避免的发生回弹,更是严重影响产品成形质量。因此,研究各工艺参数和材料参数对线材回弹现象的影响,尽可能减小回弹,提高成形质量,具有重要的现实意义。本文针对线材折弯设备及线材折弯回弹特性进行深入研究,具体内容如下:首先,根据对线材折弯设备的需求分析,进行线材折弯设备方案设计,并针对储料模块、送料校直模块、上料模块以及联动折弯模块四个主要功能模块逐一进行设计,最终实现线材折弯设备的总体结构设计,在结构方面实现了更好的柔性和更高的集成化程度,并实现了连续加工,提高了加工效率。其次,对线材折弯回弹现象进行研究,采用解析法和数值法分别对线材进行两种弯曲角度的分析计算,并将回弹角度的理论计算结果与数值模拟结果进行对比分析,具有良好的一致性,证明数学模型的正确性及可靠性。另外,对线材卸载回弹过程中线材内部残余应力进行了分析。再次,运用正交试验法,以线材的回弹角度及回弹半径作为指标,研究相对弯曲半径、弯曲角度、相对弯曲力矩、弯曲力臂长度、硬化指数及强度系数六个影响因素对线材折弯回弹的影响,得到线材对回弹影响因素的灵敏度排序。并基于矩阵分析法,得到线材折弯最佳参数组合,并验证最佳参数组合的正确性。最后,基于Visual Basic 6.0编程软件开发一款线材折弯回弹预测系统,用户通过选择或设置与实际工况相符的参数,提交后系统自动调用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,直接显示所预测的回弹角度并输出后处理文件,为回弹问题的解决提供了新途径,具有传统方法无法比拟的效率优势。
蔡祖光[8]2018年在《基于SolidWorks陶瓷工厂方圆连接管折弯板材的展开设计》文中提出详细介绍了利用Solid Works叁维软件的钣金特征绘制陶瓷工厂方圆连接管板材折弯成形中性面之曲面实体的方法,并指出利用钣金特征建模转换成展开图的设计方法,是陶瓷工厂方圆连接管折弯成形板材展开设计——放样下料的最佳选择。它与传统的展开设计方法相比,具有简单实用,图形精确,误差小,不必进行复杂的计算和烦杂的作图等工作,而且还能实现参数化设计等优点。
徐洪申[9]2011年在《大口径直缝焊管JCO成形有限元分析与关键工艺参数优化》文中研究指明随着我国国民经济的迅速发展，社会对石油、天然气的需求量每年都在不断增加，管道运输作为能源输送的主要方式之一，其焊管成形方式以及成形质量也因此受到了社会的广泛关注。近年来，尽管国内许多专家学者对JCOE直缝焊管做了研究，并取得很多重要研究成果；但对于直缝焊管JCO成形过程中关键工艺参数与焊管成形质量关系的研究较少；因此，为提高JCOE直缝焊管生产效率，减少焊管成形所需成形道次，也为可以得到成形质量更好的JCOE直缝焊管，本文将对大口径直缝焊管JCO成形过程中关键工艺参数进行研究。首先，本文基于大口径直缝焊管JCO成形工艺特点，建立了直缝焊管JCO几何规划模型，利用该模型推导出了板料单次折弯时的目标折弯卷角，为后续JCO工艺参数研究提供了基础。基于直缝焊管JCO成形弯曲平面应变特点建立了二维直缝焊管JCO成形有限元模型，并通过实验验证了有限元模型的可行性。其次，本文通过有限元模拟技术与正交试验相结合的办法，对大口径直缝焊管JCO成形过程中关键工艺参数（预弯上模渐开线基圆半径、预弯上模渐开线终止角度、JCO成形上模曲率半径、JCO成形下模曲率半径、成形下模间距以及成形道次）与直缝焊管成形质量指标（椭圆度、JCO曲率半径最大偏差、预弯曲率半径最大偏差）和成形难易程度（最大成形力）的变化关系做了研究；通过对模拟结果数据的方差分析和图形分析，明确了各工艺参数对JCO成形管坯的椭圆度、JCO曲率半径最大偏差、预弯曲率半径最大偏差以及最大成形力的影响强弱次序关系以及变化规律。最后，本文根据模拟结果利用modeFRONTIER软件建立了JCO工艺参数优化模型；优化后，对所得到的Pareto解中不同成形道次下椭圆度最好的工艺参数优化方案进行了模拟分析，结果发现：模拟结果与优化结果在直缝焊管成形质量指标和成形难易程度方面都基本吻合，证明优化结果可靠。通过对优化结果的分析，本文给出了最佳的JCO工艺参数优化方案，该方案既可以保证JCO成形管坯成形质量同时也可以满足企业利润最大化要求。
胡溧[10]2003年在《基于神经网络的板料折弯成形有限元分析研究》文中指出传统上采用样品试制的方式进行折弯加工。由于这种办法需要对板料进行多次试验性加工以获取加工参数，有费用偏高，试制周期长等诸多弊端，而且对于新产品的开发有很大的限制。为了实现柔性生产和加工参数的智能化控制，提出了利用人工神经网络控制板料折弯成形加工参数的设想。 基于神经网络的板料折弯成形有限元分析研究是一个典型的多学科交叉领域，它涉及机械加工中的板料加工成形、有限元分析建模、人工神经网络控制等相关技术。这种参数控制的方法极大的简化了生产加工的过程，节约了加工生产的费用，以及缩短了产品开发研制的周期，具有很大的经济效益和广阔的应用前景。同时也为新的科学技术应用于传统的机械生产加工开辟了一个全新的领域。 针对当前计算机技术的广泛应用和各种软件功能的迅猛发展，本文成功的将计算机仿真技术和辅助制造技术应用于生产参数的控制，研究了有限元模拟生产加工和神经网络模拟人脑思考，实现了加工参数的智能化控制的功能。 本文介绍了板料折弯成形的一些基本理论，特别是单次折弯成形。在分析金属成形过程中，采用有限元法分析金属成形问题，应用了计算机仿真软件ANSYS进行有限元建模，对轴对称和平面应变条件下的金属冲压成形过程板料与模具应力场、应变场(包括弹性与塑性应变)、金属的成形过程以及模具的受力及失效原因等进行详细的叁维动态模拟，建立了板料加工成形的有限元模型，而且通过实践证明这个模型的有效性和准确性。 利用已经建立的有限元模型，取代实际的加工试验来获取加工的样本数据，其中还应用正交试验设计来得到了充分的数据信息，简化了数据处理过程。 对人工神经网络进行了初步的研究，特别是对BP神经网络进行了深入的研究。应用神经网络技术，并利用已经获取的加工样本数据，建立起工艺参数与折弯角之间的人工神经网络模型。通过这个神经网络模型，输入备选的加工参数，可以迅速的得到的加工结果；再通过预测值与期望值的比较，为参数选择的调整提供有效快捷的指导。 最后，对所建立的模型的应用进行了简要的说明，指明了模型的实践用途和实际意义。 应用这种预测模型，避免了加工过程中工艺参数的获取需要的对大量的原材料进行很多次的反复试验，而造成的大量的人力物力资源的浪费，生产成本的倍增。从而提高了生产效率，节约了生产成本，创造了可观的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]. 逐步折弯成形原理及其应用研究[D]. 叶泽刚. 武汉理工大学. 2002
[2]. 单头多模位数控弯丝机器人控制技术研究[D]. 卢杰. 厦门大学. 2014
[3]. 线材弯曲图形仿真系统的设计与实现[D]. 欧阳醌. 厦门大学. 2014
[4]. 提高大型数控折弯成形精度的关键技术研究[D]. 李亨. 合肥工业大学. 2012
[5]. C形管筒折弯成形预测模型研究[J]. 徐天发, 陈作炳, 胡溧, 叶泽刚, 易振民. 中国机械工程. 2004
[6]. 铝板电磁辅助弯曲实验研究[D]. 吕书林. 武汉理工大学. 2008
[7]. 线材折弯设备设计及线材折弯回弹特性研究[D]. 朱慧. 江苏科技大学. 2017
[8]. 基于SolidWorks陶瓷工厂方圆连接管折弯板材的展开设计[J]. 蔡祖光. 山东陶瓷. 2018
[9]. 大口径直缝焊管JCO成形有限元分析与关键工艺参数优化[D]. 徐洪申. 燕山大学. 2011
[10]. 基于神经网络的板料折弯成形有限元分析研究[D]. 胡溧. 武汉理工大学. 2003
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