折弯机机械补偿及结构优化技术的研究
摘要
关键词
结构优化;机械补偿;折弯机
正文
引言:研究发现,传统的折弯机设计存在一定弊端,不能满足产品高性能的需求。现实中,由传统的单一机架,逐渐发展到集液压系统、数控系统为一体的折弯机已经成为趋势。在设计方面,运用了最新的折弯机优化设计手段,同时大量应用了计算机仿真,借此增强折弯机综合性能。
1折弯机挠度补偿方法
结合现实工作可知,滑块及工作台在运行时会产生弹性变形,这种形变的发生,会影响折弯质量,降低折弯机综合性能。因此,需借助科学措施,将折弯机挠曲变形程度科学控制。所谓挠度补偿装置,其实施原理简单,就是在滑块与上模间借助预置变形量的方式,来控制形变。但需要注意的是,这个增加的变形量需要满足与受力变形方向相反的要求。在有效控制下,可实现滑块及工作台补偿,通过补偿机制,使模具间的压力分布始终保持均匀状态,强化板料折弯质量。具体的补偿方案,可以分为以下几种。
1.1几何补偿
几何补偿存在多种方式,科学方法有两种:第一种是工作台固定加凸。在整个环节中,工作台工作平面需要合理加工成弧形,借助这样的设计,补偿产生的挠度变形,实现均衡的作用。第二种是上模适当的加凸,这样同样可以形成有效的弧形。当滑块发生向上挠曲,以及发生变形时,由于弧形的作用,可让上模刃口趋于平直,从而让板材的作用力(不同点)基本一致。采用几何补偿,具有一定优势,那就是性价比高,易于制造。经研究发现,其不足之处也较突出,在于对动态变形量无法实施精准补偿,存在补偿柔度小等弊端。现实操作中,补偿块弧形修正量(核心参数)要经过精密的计算,与此同时基于力学理论,完成精准的有限元计算,尽可能减少计算误差,借此强化挠度补偿的效果。
1.2液压补偿
液压补偿比较常用,其操作内容如下:(1)在折弯机机架上,额外增设辅助液压缸,除两侧液压缸外,借此形成完整液压体系。空程向下时,需要保证辅助缸充液,并且随之下行。在折弯阶段,辅助缸进压力油,实施挠度有效补偿。该方法,补偿效果较显著。(2)工作台下部(重要位置)布置辅助液压缸。
1.3机械补偿
在实践环节中,机械补偿方式实施难度高,是新的补偿方式。结合实际应用成果,可以总结出该技术的特征,机械补偿需辅助三角斜楔结构,借此发挥补偿的效应。
2结构优化措施
折弯机结构优化,需综合考虑多项要素,大型机械结构优化尤为困难,因为实施局限较大,需尊重复杂的空间结构。在实施过程中,由于其节点数、单元类目等众多,每迭代一次,都要得到静、动态响应,这样的情况会占用计算机内存,使其优化过程缓慢,浪费大量时间,甚至可能出现计算失败。在实践环节中,还会受到计算机配置的综合影响,导致结果无法计算。与此同时,对机械结构优化设计,还需考虑到多次迭代计算问题,促使计算难度加大。面对上述问题,需掌握优化设计的方法,了解折弯机结构优化的科学手段。第一,根据产品的使用要求,合理设计结构优化方案。在操作中利用CAD技术完成相对科学的参数化建模。第二,在建模基础上,利用有限元软件,实施完整度较高的结构动、静态分析,在此前提下获知结构的初始应力,同时掌握应变、位移等,科学评估结构的动态行为,避免不良动作生成。第三,针对产品的功能属性,建立明确优化目标,比较分析初始方案,修改结构参数,确保结构的理想化水平。第四,改变部分参数,搭建完善的实体模型,获取不同参数结构,确保实际的计算精准。第五,工作中,对参数结构计算数据实施比较,在众多方案中,选择出最合理的结构,不断调整形式和尺寸,实现产品结构最优化。
3 补偿优化结果分析
表1 优化前后结果比对
3.1米全长满载折弯
| 采取优化措施前 | 采取优化措施后 |
喉口最大应力(MPa) | 178 | 155 |
侧板Y向最大变形(mm) | 0.883 | 0.784 |
滑块最大应力(MPa) | 381 | 164.2 |
滑块下端面最大变形(mm) | 0.626 | 0.476 |
工作台最大应力(MPa) | 138 | 135 |
工作台上端面最大变形(mm) | 0.277 | 0.163 |
通过表1可以发现,优化以后可显著改善折弯机整体强度,同时提升其刚度,改善应力集中现象。折弯精度参数,与滑块下端面变形等存在明显关系,采用优化措施之后,折弯压力分布更均匀。另外,优化期间并没有改变机床整体尺寸,以较小的成本代价便实现了折弯机预期改造目标。
结论:综上所述,折弯机机械补偿作用显著,在科技的引领下,折弯机补偿技术将更加成熟。今后在折弯机设计中,为了实现精度的有效控制,可在补偿油缸上安装性能完善的控制系统,在此基础上构成闭环控制,利用实时监测与调整,将补偿准确性提高,为优质的折弯机作业提供保障。
参考文献:
[1] 王治杰.大中型折弯机滑块外凸弯曲变形原因分析[J]. 锻压装备与制造技术. 2008(05)
[2] 吴焱明,高宏涛,王勇,田杰,赵韩. 基于BP神经网络的板材折弯桶状变形补偿研究[J].组合机床与自动化加工技术. 2008(09)
[3] 黄敬贺,吴文瑾. 浅谈如何提高应力应变测试精度[J].企业标准化. 2008(11)
[4] 张利伟,王伟.基于参数化建模有限元优化技术[J]. 水科学与工程技术. 2008(02)
[5] 张俊红,倪广健,郑勇,张建平.基于BP神经网络的柴油机轴系扭振减振器优化设计[J]. 内燃机学报. 2008(01)
[6] 杨少冲,李会云.静态电阻应变测量方法研究[J]. 科技资讯. 2007(33)
[7] 王春生.CIMT2007金属成型机床展品评述[J]. 世界制造技术与装备市场. 2007(04)
...