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一体化数控管道加工关键技术及装备研究
发布时间:2016-09-22
  • 先进性: 国内领先
  • 所属技术领域: 智能设备与装备
  • 转让形式: 合作开发
成果详情:
  • 关键词: 一体化、全自动、管道加工、数控装备
  • 可应用行业: 制造业
  • 成果已获荣誉: 已通过科技成果鉴定、已获11项发明专利
  • 成果合作方: 暂无合作方
  • 成果取得形式: 单位独立研究
  • 成果所处阶段: 大规模、大范围应用阶段
  • 成果应用情况: 已应用
  • 成熟度评价: 查看详细情况
详细介绍

一、该成果应用领域和技术原理

A、应用领域:

数控管道加工设备主要应用于空调、热水器、冰箱和汽车等制造行业的管材弯曲成形加工,如开料、管端加工、弯管成型等。

B、技术原理

本项目针对管材弯曲成形的科学技术难题以及传统管道加工方式需用多台设备分步加工、生产效率低、精度低、能耗高、成本高及劳动强度大等问题主要围绕数控开料、管端、弯管及自动分料放料等一体化数控管道加工工艺与实现方案基于管件校直校圆、管件送料、切料、管头扩缩口以及弯管成型的一体化数控管道加工设备机械结构基于开料、管端、弯管及模具等参数融合、虚拟加工、虚拟装配以及故障检验的管件预览加工技术基于一体化管道加工的空间在线检测、矢量回馈、现场总线伺服控制、软PLC运动控制以及协调控制方法等方面进行研究,研制出一款集开料、管端、弯管、自动分料于一体的新型一体化数控管道加工设备

3、主要技术与性能指标

A、主要技术与性能指标:

1)采用伺服电机实现加工所需要的精确定位;

2)利用内嵌式PLC完成整体的逻辑顺序控制;

3)弯曲成型时弯曲角度介于0~190°,空间旋转角度介于0~±360°;弯曲及旋转角度精度为±0.05°;

4)开料送料、弯管送料、机械手卸料过程中直线送料轴速度≤1000mm/秒,直线送料轴精度为±0.05mm,送料长度精度不超过±0.3mm(当总长L=1000mm);

5)开料切割方式:无屑切割方式,一次开料管道端口的平齐度≤0.5mm;

6)管端成型加工时,管口内径缩口率≤20%壁厚;

7)管道弯曲半径介于10mm与80mm之间;

8)弯曲成型时,管口弯扁率≤8%的管径;

9)整个加工成型效率(单个循环):14秒/循环;10)卸料方式:自动卸料分料。

(附第三方检测机构开具的检测报告)

二、要内容创新程度

???项目研究的主要创新内容均达到了国内领先水平,具体情况如下:

1)一体化数控管道加工设备机械结构

一体化数控管道加工设备机械结构创新包含两方面:一方面采用空心旋转轴、定位盘、轴套、沿轴向移动的气缸和水平放置的拉断气缸与切割刀相结合的无屑切割机构,实现无屑切割;另一方面采用校圆校直机构、开料送料机构、开料机构、送料机械手、管端加工机构、自动分料挂料结构、弯管机头、弯管送料机构、抽芯结构等构建一体化数控管道加工设备结构,实现了管件加工的一体化。

2)一体化数控管道加工控制结构与方案

一体化数控管道加工控制结构与方案创新在于:通过研究管道加工的空间在线检测、矢量回馈、现场总线伺服控制、软PLC运动控制以及协调控制方法,优化管件弯曲成形的调控特性。

3) 一体化数控管道预览加工控制方法

A、弯管虚拟加工数据信息转换算法

在三维数控弯管机上,采用矢量弯管原理,把一根直线型的管材加工成客户所需要的、与图纸设计相符的弯管几何形状,实现对管材的加工制造。这个过程在数控弯管机上是通过弯管虚拟加工数据信息转换算法由Y轴的直线送料、B轴的空间旋转和C轴的平面弯曲等三轴伺服系统完成的。

B、一体化数控管道虚拟加工

虚拟加工主要包括两方面的内容,一方面是数据信息转换软件的编制,另一方面是弯管的三维图形建模与仿真。一体化数控管道加工坐标转换软件是将弯管的关键点坐标转换成数控弯管机的加工坐标,从而为机床加工指令的编制提供方便,根据所输入的弯管关键点坐标实时显示出弯管的三维模型二次开发接口可以使开发人员更加直观的了解所加工弯管的外形特征,方便建立弯管三维空间想象能力。

C、一体化数控管道虚拟装配

一体化数控弯管虚拟装配主要包括:零部件三维图形、装配决策、装配关系获取、装配环境和装配结果等。工作人员在一体化数控管道虚拟装配环境中对弯管进行虚拟装配,可以提前感受到自己所设计产品的合理性以及可行性,并能及早的发现设计过程中所存在的问题,便于后续现实生产加工的顺利高效的进行。

一体化数控管道预览加工控制方法创新在于:通过研究管道开料、管端、弯管加工参数的关联性以及管件几何特征,实现一体化数控管道加工的管件预览加工。

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