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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

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IP屬地：廣東 上傳時(shí)間：2023-10-09 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：4 大?。?1.10KB 積分：12 舉報(bào) 版權(quán)申訴

c型折彎?rùn)C(jī)撓度補(bǔ)償?shù)难芯?/p>

0折彎?rùn)C(jī)加載變形的研究航空航天、高速鐵路、工程機(jī)械等行業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬構(gòu)件的大型化和準(zhǔn)確度。此外，對(duì)沖孔裝置的彎曲制造要求也有特殊要求，對(duì)彎曲裝置的精度要求也越來(lái)越高。常用的折彎設(shè)備為C型結(jié)構(gòu)的折彎?rùn)C(jī),在滑塊和工作臺(tái)之間安裝模具,金屬板材置于其間,控制載荷及滑塊行程可獲得不同角度的折彎件。折彎件的角度精度取決于長(zhǎng)度方向上角度的一致性,這種一致性要求上模進(jìn)入下模的相對(duì)深度相同(例如0.05mm的相對(duì)深度之差,可導(dǎo)致厚度1mm的高強(qiáng)鋼板在10mm開(kāi)口下模中折彎時(shí)的角度相差1°)。但是由于加載時(shí)滑塊和工作臺(tái)的彈性小變形會(huì)導(dǎo)致全長(zhǎng)方向上的相對(duì)深度不一致,折彎?rùn)C(jī)越長(zhǎng),該現(xiàn)象越明顯,所以研究折彎?rùn)C(jī)的變形機(jī)理,采取有效措施使滑塊和工作臺(tái)保持同行變形,一直是工程折彎行業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者采用有限元法對(duì)折彎?rùn)C(jī)的加載變形進(jìn)行分析,并從優(yōu)化的角度對(duì)折彎?rùn)C(jī)提出了新的設(shè)計(jì)方法。也有很多廠家,如荷蘭的Wila公司、瑞士的Bystronic公司、國(guó)內(nèi)的湖北三環(huán)鍛壓設(shè)備有限公司等均擁有專利保護(hù)的改善方法。從結(jié)構(gòu)方面改進(jìn),將增加機(jī)床的加工難度,應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)尚存在很多問(wèn)題。調(diào)研發(fā)現(xiàn)專利產(chǎn)品的核心技術(shù)多在國(guó)外,國(guó)內(nèi)多為模仿。所以有必要從機(jī)理著手對(duì)C型折彎?rùn)C(jī)滑塊和工作臺(tái)的變形展開(kāi)研究,掌握變形一般規(guī)律并設(shè)計(jì)出適合行業(yè)需求的補(bǔ)償裝置,為折彎產(chǎn)品的精密化發(fā)展提供可行的技術(shù)和方法。1下模深度調(diào)整問(wèn)題由于C型折彎?rùn)C(jī)本身結(jié)構(gòu)等原因,加載時(shí)滑塊和工作臺(tái)不可避免地發(fā)生彈性小變形,造成圖1a所示的中間凸鼓的現(xiàn)象,導(dǎo)致長(zhǎng)度方向上模進(jìn)入下模深度不同,折彎精度無(wú)法保證。理想的變形情況是使滑塊和工作臺(tái)的變形趨勢(shì)一致且曲率相同,即圖1b所示的同行變形。為實(shí)現(xiàn)滑塊和工作臺(tái)的同行變形,首先分析折彎?rùn)C(jī)加載時(shí)的變形機(jī)理。1.1折彎長(zhǎng)度的控制折彎?rùn)C(jī)滑塊和工作臺(tái)可以看作是長(zhǎng)而窄的梁,因其左右對(duì)稱,取1/2研究,如圖2所示。折彎長(zhǎng)度由變量a控制,最大折彎長(zhǎng)度為折彎?rùn)C(jī)兩側(cè)壁之間的距離l;液壓缸施加壓力P,折彎件在上模壓到最低位置時(shí)保壓,反作用于折彎?rùn)C(jī)上的載荷為q(x),因變形很小,將q(x)視為均布載荷,用q表示;t代表滑塊橫截面突變的位置。1.2x+k/3折彎?rùn)C(jī)加載撓度計(jì)算方法由于滑塊和工作臺(tái)長(zhǎng)高比一般小于6,故需考慮剪切變形對(duì)梁整體變形的影響。將剪切變形和彎曲變形所引起的中心線的總斜率dω/dx看作由以下兩部分組成:式中,φ(x)為沿梁中心線的各線段僅由彎曲而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角;β(x)為沿梁中心線上各線段因剪切力而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。由此引進(jìn)Timoshenko梁理論:式中,E為彈性模量;G為切變模量;A、I分別為截面面積和慣性矩;k為剪切形狀系數(shù),當(dāng)橫截面為矩形面時(shí),k=10(1+ν)/(12+11ν);ν為泊松比。分析折彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu),將滑塊和工作臺(tái)兩端簡(jiǎn)化為固定鉸鏈。加載時(shí),兩端有水平反力,不過(guò)在小變形下其數(shù)值很小,在此不考慮。為簡(jiǎn)化推導(dǎo),忽略上下模具的影響,設(shè)折彎長(zhǎng)度為最大長(zhǎng)度,即由模型的對(duì)稱性可知φ是一奇函數(shù),設(shè)C1=C3=0。將坐標(biāo)原點(diǎn)平移至梁中點(diǎn),由x=ue84aSymbolqB@l/2處端點(diǎn)條件M=0,得C2=-ql2/8。由式(1)、式(3)、式(4)和邊界條件推導(dǎo)可得將G=E/2(1+ν),A=bh,I=bh3/12(矩形截面)代入式(6),整理得分別用U、L作為滑塊和工作臺(tái)各參數(shù)的下標(biāo),設(shè),則W=ωU-ωL=其中,W代表折彎?rùn)C(jī)加載時(shí)滑塊和工作臺(tái)的撓度疊加,正是由于W的存在,使得折彎件在沿x方向上受力不均勻?qū)е陆嵌绕钸^(guò)大。對(duì)于結(jié)構(gòu)確定的折彎?rùn)C(jī),式(8)可用W=Kq表示。將式(8)改寫為以x為自變量的公式,則K可表示為以下從兩方面對(duì)式(8)、式(9)進(jìn)行分析:①單獨(dú)考察一點(diǎn)。當(dāng)x值確定時(shí),K值唯一,此處的撓度與載荷q成正比。②考察全長(zhǎng)撓度。當(dāng)載荷確定時(shí),撓度補(bǔ)償曲線的趨勢(shì)與K方程相同,可用x的一元四次方程表述。為實(shí)現(xiàn)滑塊和工作臺(tái)的同行變形,理論上應(yīng)滿足全長(zhǎng)方向上滑塊和工作臺(tái)之間等間距。但是由以上推導(dǎo)可知,加載過(guò)程中撓度是肯定存在的,所以首先考慮采用撓度補(bǔ)償辦法。所謂撓度補(bǔ)償,即在折彎?rùn)C(jī)上預(yù)置或外加一個(gè)與受力方向相反的變形量,它作用于加載過(guò)程中產(chǎn)生的變形剛好與W相同或相似。2鉆石平衡2.1x-t-l壓缸式折彎?rùn)C(jī)撓度補(bǔ)償中有q和x兩個(gè)變量,現(xiàn)有的方法主要是根據(jù)兩個(gè)變量的關(guān)系——固定點(diǎn)處的補(bǔ)償量是線性變化值這一特征來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)?。調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前很多折彎?rùn)C(jī)采用“三明治”結(jié)構(gòu)的液壓撓度補(bǔ)償裝置,如圖3a所示,在工作臺(tái)均布三個(gè)液壓缸,一個(gè)位于x方向中心,另兩個(gè)對(duì)稱分布。圖3b為圖3a中橢圓部位的左視剖面受力示意圖,此類折彎?rùn)C(jī)可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制補(bǔ)償壓力,常用于噸位較小的折彎?rùn)C(jī),其角度精度可以控制在±40′之內(nèi)。對(duì)于更高的要求或噸位超過(guò)600t的折彎?rùn)C(jī),這種結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償方式就存在較大的缺陷,從理論上分析,撓度補(bǔ)償曲線是x的四次方程,僅僅用三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行壓力補(bǔ)償,顯然無(wú)法達(dá)到很高的精確;而更多點(diǎn)的補(bǔ)償需要考慮到液壓缸的布置、干涉、數(shù)控系統(tǒng)等問(wèn)題,技術(shù)并未成熟,目前僅在個(gè)別廠家的大型折彎?rùn)C(jī)上實(shí)現(xiàn)了6缸式液壓補(bǔ)償。另外,液壓補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕菑恼蹚潤(rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn),對(duì)于市場(chǎng)上已存在的折彎?rùn)C(jī)而言是無(wú)法采用此辦法提高折彎精度的。2.2加墊片的制作傳統(tǒng)機(jī)械式補(bǔ)償辦法是手動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償塊或在磨損處增加墊片,但費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率低,精度也難以得到保證。根據(jù)補(bǔ)償曲線的變量特征可考慮數(shù)組角度不同的楔塊配合實(shí)現(xiàn)撓度補(bǔ)償,且理論上楔塊組數(shù)越多,精度越高。2.2.1計(jì)算撓度結(jié)果上插裝閥的斜度首先考慮不同位置的楔塊組角度問(wèn)題,當(dāng)折彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度確定后,由式(8)可得到長(zhǎng)度方向任意位置處的補(bǔ)償量。預(yù)設(shè)Wmin到Wmax過(guò)程楔塊需移動(dòng)的位移,就可以計(jì)算出楔塊的斜度了。理論分析時(shí)將折彎模型簡(jiǎn)化為二維,故長(zhǎng)度方向上是某點(diǎn)的撓度補(bǔ)償量,涉及實(shí)際裝置時(shí),為了使補(bǔ)償曲線平滑過(guò)渡,將上楔塊頂部加工為圓弧面,使得產(chǎn)生撓度補(bǔ)償?shù)拿鏋榫€接觸;為加工方便,將每組的上楔塊加工為相同的塊,稱其為圓弧墊板,斜度則完全由楔塊提供。如圖4所示,受理論計(jì)算所得斜度以及每組楔塊h(加凸量為0時(shí)要求高度相同)兩個(gè)因素的影響,h1、h2均不相同。2.2.2空心隔套管出孔裝置設(shè)計(jì)圖5所示的撓度補(bǔ)償裝置。每組楔塊呈縱向設(shè)置,在最右端的楔塊上開(kāi)設(shè)縱向的螺孔,而在其余楔塊上均開(kāi)設(shè)與螺孔同中心線的縱向的通孔,相鄰的楔塊之間安裝空心隔套管,使得所有楔塊可以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)。楔塊和空心隔套管中穿裝拉桿,拉桿右端的螺紋段擰入最右端的楔塊中,在右端楔塊螺孔的右部安裝調(diào)節(jié)螺桿,調(diào)節(jié)螺桿的外伸端安裝電機(jī),啟動(dòng)電機(jī),可實(shí)現(xiàn)每組楔塊的等距縱向移動(dòng),與其配合的圓弧墊板兩端的孔通過(guò)短軸的作用限制其左右移動(dòng),保證其頂升效果。因楔塊的斜度不同,圓弧墊板的上下位移隨之不同,從而實(shí)現(xiàn)整體撓度補(bǔ)償。3理論模型和實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比針對(duì)某款6m-3200kN的C型折彎?rùn)C(jī),將其參數(shù)E=200GPa,l=5050mm,ν=0.3等代入式(8),計(jì)算得x=0處的撓度為2.25mm,其中因剪切力引起的撓度為0.39mm,占整體撓度的17.3%,可見(jiàn)在分析折彎?rùn)C(jī)的彈性小變形時(shí)不可忽略剪切力的影響。以x=0為第一點(diǎn),沿x軸方向依次間隔370mm計(jì)算撓度值并列入表1中。根據(jù)行標(biāo)DBS002-91,用長(zhǎng)度為5050mm的模具壓試件并將折彎?rùn)C(jī)滿載,采用百分表測(cè)量與理論計(jì)算所取點(diǎn)對(duì)應(yīng)處滑塊和工作臺(tái)的垂直相對(duì)位移(減去滑塊和工作臺(tái)的開(kāi)啟高度),每處測(cè)三次取平均值并列入表1。由表1數(shù)據(jù)可知:①理論值的變化幅度比實(shí)測(cè)值大。主要原因有兩個(gè):第一,理論推導(dǎo)時(shí)沒(méi)有考慮模具的影響因素。實(shí)際中折彎?rùn)C(jī)噸位越大,所需的模具強(qiáng)度越大,相應(yīng)模具尺寸也就越大,此時(shí)對(duì)滑塊和工作臺(tái)的簡(jiǎn)化梁需要考慮模具的影響;第二,模型中未考慮加強(qiáng)筋的作用。不同型號(hào)的折彎?rùn)C(jī)有不同的增加滑塊和工作臺(tái)強(qiáng)度的方法,較常見(jiàn)的是在其后沿長(zhǎng)度方向焊接一道加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的布置會(huì)增加滑塊和工作臺(tái)的抗彎截面模量,從而使得撓度變小。②沿x軸方向,x較小處和較大處的誤差比中間部分的誤差大。理論模型中的l代表兩側(cè)板之間的距離,兩液壓缸施加的壓力視為集中載荷加載于梁的兩端。而實(shí)際液壓缸在滑塊局部施加的為面載荷,這是導(dǎo)致端部誤差較大的原因之一。6000mm的折彎?rùn)C(jī)其側(cè)板間距離為5050mm,兩端各有475mm的外延部分,使得在2590mm和2960mm處實(shí)測(cè)值為負(fù)值。針對(duì)上述折彎?rùn)C(jī),結(jié)合理論推導(dǎo)的撓度變形規(guī)律和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的撓度補(bǔ)償裝置,如圖6所示。此裝置均設(shè)間隔為740mm的9組楔塊,每組楔塊的角度受其相應(yīng)位置處撓度疊加值Wmax和拉桿的移動(dòng)距離Δ兩個(gè)因素的影響,即楔塊的角度需滿足:Δ由0變化到時(shí)Δmax,W相應(yīng)地從0變化到Wmax。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T14349-93,取3000mm×400mm×4mm的A3鋼板兩塊,進(jìn)行V形自由90°折彎。將萬(wàn)能角度尺靠在折彎試件的外表面上,從距端部100mm處開(kāi)始,均勻間隔350mm測(cè)角度,對(duì)采用補(bǔ)償裝置前后的折彎效果進(jìn)行對(duì)比,所測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出,采用補(bǔ)償裝置后的折彎件角度偏差控制在±25′內(nèi),高于國(guó)標(biāo)Ⅰ級(jí)精度規(guī)定的±30′;而未采用補(bǔ)償裝置的折彎件角度偏差在±1°內(nèi),只達(dá)到國(guó)標(biāo)Ⅱ級(jí)精度。4機(jī)械補(bǔ)償裝置①C型折彎?rùn)C(jī)加載過(guò)程中滑塊和工作臺(tái)在長(zhǎng)度方向的撓度疊加曲線為一元四次方程;固定