旋转机头式数控弯丝机的设计与研究

西安建筑科技大学硕士学位论文旋转机头式数控弯丝机的设计与研究专业：机械制造及自动化硕士生：韩刚指导教师：吴晓君副教授摘要近年来，随着全球经济和国内经济强势发展的驱动，我国在建筑、汽车、家具、电器等领域内的金属线材制品市场获得了极好的发展机遇，我国业已成为金属线材制品生产第一大国。然而，国内现有的可实现三维空间内线材弯曲加工的设备大都存在着集成化程度不足、总体工序多、设备柔性差、不能连续生产、人员及设备投入大等不足，本论文提出了一种旋转机头式数控弯丝机，以求尽可能的解决这些问题。论文主要完成以下几方面工作:对该数控弯丝机的整体机械结构和关键零部件的具体设计及工作原理进行详细说明。对一些重要问题进行解释，例如钳口加紧的实现、四种模具的位置关系、剪切功能的实现和随动模方式实现等等。对关键部件的有限元分析和运动仿真进行了较为详细的说明。结合本数控弯丝机的特点进行了控制系统硬件的搭建，选定了工控机、输入输出卡、计数卡等器件的型号。说明了坐标运动控制系统，介绍了数控弯丝机的气动系统和反馈元件的选择。控制系统软件部分主要对主界面、坐标转换和自动加工模块进行了较为详细的说明。对弯曲加工中回弹现象和弯曲回弹理论做了必要的说明，指出了回弹的影响因素，重点说明本数控弯丝机采用的回弹补偿方法，即将数值模拟与实际生产中的弯曲回弹结果相结合，具体做法是在控制系统软件中建立回弹补偿数据库并将昀小二乘法应用到回弹补偿控制中。关键词：数控弯丝机；旋转机头式；机械结构设计；数控系统；回弹补偿论文类型：应用研究西安建筑科技大学硕士学位论文DesignandResearchoftheRotaryHeadNumericalControlBendingWireMachineSpecialty:MechanicalManufacturingandAutomationName:HanGangInstructor:Prof.WuXiaojunAbstractInrecentyears,withthestrongdevelopmentofglobalanddomesticeconomic,themarketofmetalwireproductswonexcellentopportunitiesfordevelopment,ourcountryhasbecomethefirstsuperpowerformetalwireproductsproduction.However,mostofthedomesticexistingequipmentwhichcanrealizethree-dimensionalspacewirebendingareallhavetheinsufficientthatlowerintegrationdegree,moreoverallprocedures,poorerequipmentflexible,can’tcontinuousproduction,morepersonnelandequipmentinvest,etc.Inordertosolvetheseproblemsaspossible,thispaperputsforwardarotaryheadnumericalcontrolbendingwiremachine.Thispapermainlycompletesthefollowingseveralaspects:Inthispaper,theoverallmechanicalstructure,keypartsandworkprincipleoftherotaryheadnumericalcontrolbendingwiremachineareillustratedindetail.Someimportantquestionisexplained,suchas,therealizationofjawclampingoperation,thepositionrelationshipofthefourkindsmould,therealizationoftheshearingfunctions,therealizationoffollow-upmould,etc.Thefiniteelementanalysisandmovementsimulationofthekeycomponentalsobeillustrated.Combiningthecharacteristicsofthisnumericalcontrolbendingwiremachine,thestructureofcontrolsystemhardwareareexplainedinthispaper,selectedthetypeofcomponents,suchas,theindustrialcomputer,inputandoutputcard,countercard,etc.Thecoordinatemotioncontrolsystem,pneumaticsystemandtheselectionoffeedbackcomponentsarealsointroduced.Intermsofsoftware,themaininterface,coordinateconversionmoduleandautomaticprocessingmoduleareintroducedindetail.Thespringbackphenomenonandbendingspringbacktheoryareintroducedinthis西安建筑科技大学硕士学位论文paper,theinfluencefactorsforspringbackisalsopointedout.Thespringbackcompensationmethodofthisnumericalcontrolbendingwiremachineismainlyillustrated,thatcombinethenumericalsimulationwiththepracticalbendingresults,itsspecificmethodsisestablishspringbackcompensationdatabaseincontrolsystemandapplytheleast-squaremethodinspringbackcompensationcontrol.Keywords:numericalcontrolbendingwiremachine;rotaryhead;mechanicalstructuredesign;numericalcontrolsystem;springbackcompensationThesistype:appliedresearch西安建筑科技大学硕士学位论文目录1绪论............................................................11.1弯曲加工的种类及技术现状...................................11.2常用的弯曲加工设备介绍.....................................21.2.1弯曲加工设备分类......................................21.2.2数控弯管机............................................41.2.3二维空间内线材弯曲加工设备............................51.2.4三维空间内线材弯曲加工设备............................61.3国内外数控弯丝机研究现状....................................71.3.1国外数控弯丝机的研究现状..............................71.3.2国内数控弯丝机的研究现状..............................71.4论文背景及研究内容.........................................82数控弯丝机的基本原理及整体结构设计方案.........................112.1设备功能..................................................112.2本数控弯丝机采用的弯曲加工方法............................112.2.1绕弯法...............................................112.2.2推弯法...............................................122.3该数控弯丝机的整体结构设计方案的选取......................132.4矢量弯管技术和机床的坐标系建立............................162.5本章小结..................................................183数控弯丝机机械结构设计及关键部件运动仿真与分析.................193.1数控弯丝机整体结构及功能模块的划分........................193.2弯曲部分结构设计...........................................203.2.1弯模设计.............................................203.2.2钳口夹紧机构设计.....................................213.2.3随动模机构具体设计...................................223.2.4弯曲部分总体装配.....................................233.3剪切部分结构设计...........................................243.3.1剪切部分结构设计方案的确定...........................24I西安建筑科技大学硕士学位论文3.3.2剪切部分结构具体设计..................................263.3.3剪切部分总体装配......................................263.4旋转部分结构设计............................................273.4.1旋转部分结构设计中应注意的问题........................273.4.2旋转部分结构具体设计..................................283.4.3旋转部分总体装配......................................313.5送料部分结构设计...........................................313.5.1送料部分结构设计方案的确定............................313.5.2送料部分结构的具体设计................................323.5.3送料部分总体装配......................................343.6其他部分设计...............................................353.6.1较直部分结构设计......................................353.6.2床身结构设计...................................