彎管機(jī)設(shè)計(jì)完整版本

數(shù)控彎管機(jī)數(shù)控彎管機(jī)工作原理圖數(shù)控彎管機(jī)是用來生產(chǎn)空間多彎、外形尺寸要求較高、相對(duì)彎曲半徑大的空心管件，尤其是汽車上的排氣管、發(fā)動(dòng)機(jī)上的油管。圖1為數(shù)控彎管機(jī)工作原理圖，主要由彎曲旋轉(zhuǎn)軸裝置、Y、B軸組合機(jī)構(gòu)和調(diào)整裝置以及芯棒進(jìn)給裝置四部分組成。實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)送、翻轉(zhuǎn)、彎曲三軸的空間控制，完成具有復(fù)雜空間形狀的空心管加工。彎曲旋轉(zhuǎn)裝置繞旋轉(zhuǎn)中心O轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角位移θ、角速度ω和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M是主要控制對(duì)象；鉗口將管件壓緊到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的彎曲模具中，隨著彎曲旋轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將管件彎曲成形；彎曲軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角以及轉(zhuǎn)矩的控制是通過彎曲軸上蝸輪蝸桿的伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。

2數(shù)控彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1管材彎曲力矩的計(jì)算方法

管材彎曲力矩的計(jì)算是確定彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。計(jì)算出管材的彎曲力矩后，才能確定彎管機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力矩、伺服電機(jī)的功率、主傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu)各部件結(jié)構(gòu)尺寸、夾緊力大小等一系列參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[3]：

求彎曲力矩。本彎管機(jī)彎管最大規(guī)格為Φ60mm，一般管坯材料為20號(hào)鋼，按規(guī)格為Φ60×4mm的管子來確定彎管機(jī)的最大彎曲力矩，將具體參數(shù)：D=60mm，t=4mm，d=52mm，ρ=120mm，K0=11.6mm和σs=240MPa（見文獻(xiàn)[4]），代入上面公式，得彎曲力矩為M=6280.04N·m。

K0——材料相對(duì)強(qiáng)系數(shù)；σs——材料屈服限（MPa）D——管材外徑（mm）t——管材壁厚（mm）d——管材內(nèi)徑（mm）ρ——彎曲半徑（mm）2.2彎曲軸及彎曲臂設(shè)計(jì)

彎曲軸是彎管機(jī)中重要的部件，由于彎曲力很大，彎曲軸承受很大的扭矩，軸的材料選擇合金鋼，同時(shí)用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度[5]。軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等要求確定的。彎管機(jī)工作過程中，彎曲軸帶動(dòng)彎曲臂及彎曲臂上的一些輔助機(jī)構(gòu)，通過彎曲臂上的鉗口夾緊工件，鉗口由液壓缸實(shí)現(xiàn)夾緊。彎曲臂的外形尺寸是根據(jù)彎曲臂上的夾模座及夾模座導(dǎo)軌來確定的，如圖2所示。

圖2彎曲軸與彎曲臂裝配

圖3調(diào)整裝置

2.3調(diào)整裝置設(shè)計(jì)

調(diào)整裝置，如圖3所示，由絲杠、隨動(dòng)模具、防皺模具及隨動(dòng)油缸、夾緊油缸等組成。絲杠起微調(diào)作用。軸夾緊油缸驅(qū)動(dòng)絲杠帶動(dòng)工裝夾具來實(shí)現(xiàn)模具的對(duì)中和方便操作者裝卸X管件。隨動(dòng)模具由隨動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)，隨動(dòng)模在彎管過程中也起到舉足輕重的作用,為了防止管件被彎癟和拉裂，隨動(dòng)模先在夾緊油缸的作用下把管件壓緊在防皺模中，而后隨彎曲軸的旋轉(zhuǎn)而沿管件表面跟隨移動(dòng)。

2.4Y－B軸組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

Y－B軸組合機(jī)構(gòu)，如圖4所示，包括傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件。Y向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用齒輪齒條傳動(dòng)，這樣傳動(dòng)平穩(wěn)。B向轉(zhuǎn)動(dòng)采用圓柱直齒輪傳動(dòng)。Y向和B向的動(dòng)力機(jī)構(gòu)是交流伺服電電機(jī)功率均為3.5KW。向和B向都有CNCY機(jī)，裝置?？紤]到結(jié)構(gòu)既要輕便又要合理，小車車身采用箱體式結(jié)構(gòu)。三角卡盤是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過三角卡盤實(shí)現(xiàn)管件的夾緊與放松，在管件夾由蝸輪蝸桿傳動(dòng)[6]帶動(dòng)夾緊的管件向

緊狀態(tài)下，前運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)大的傳速比，傳遞大的扭矩。

2.5床身設(shè)計(jì)

圖4

Y－B軸組合機(jī)構(gòu)機(jī)座和箱體等零件，在一臺(tái)機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例（例如在機(jī)床中約占總質(zhì)量

的70%~80%），同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度及振動(dòng)性能；所以正確選擇機(jī)座和箱體等零件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、提高工作精度、增強(qiáng)機(jī)器剛度及耐磨性等的重要途徑[7]。本彎管機(jī)床身通過鑄造和焊接方式實(shí)現(xiàn)。箱體受力情況比較復(fù)雜，當(dāng)受到彎曲或扭轉(zhuǎn)時(shí)，截面形狀對(duì)于它的強(qiáng)度和剛度有著很大的影響。本機(jī)床床身采用臥式結(jié)構(gòu)，材料選用普通灰鑄鐵。

2.6彎管機(jī)總體裝配

Pro/ENGINEER是采用單一數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)[8]，因此在完成零件的設(shè)計(jì)之后，可以利用Pro/ENGINEER的裝配模式將零件進(jìn)行組裝?？傮w裝配要按照以后的機(jī)床生產(chǎn)裝配順序?yàn)閰⒄?，且要考慮計(jì)算機(jī)仿真，仿真是就是用計(jì)算機(jī)模擬彎管機(jī)的加工過程，合理的裝配順序才能有效的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真，如圖5所示。

圖5總體裝配圖

數(shù)控彎管機(jī)運(yùn)動(dòng)過程仿真

3

對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在加工之前進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，能夠生動(dòng)形象地進(jìn)行產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)的模擬，并能制作成清晰的MPEG

格式的影片，從而使電腦中的虛擬樣機(jī)更加清晰地展現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員和客戶面前[9]，為設(shè)計(jì)的產(chǎn)品盡快投產(chǎn)提供了很大幫助，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

圖6是仿真界面。

本次仿真主要在彎管機(jī)的Y方向、方向、方向、BX隨動(dòng)模的運(yùn)動(dòng)方向、C方向、芯棒的運(yùn)動(dòng)方向六個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，將Y軸的送料、空間的旋轉(zhuǎn)、隨動(dòng)模的移動(dòng)和彎曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)在三維空間動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地顯示，這樣在機(jī)床投入生產(chǎn)之前能很好的了解各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況，便于對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和完善，縮短彎管機(jī)設(shè)計(jì)周期，大大提高彎管機(jī)設(shè)計(jì)可靠性；同時(shí)也方便操作者觀察加工過程和檢測(cè)機(jī)床故障。

圖6仿真界面

結(jié)束語

4

本次設(shè)計(jì)是利用PRO/E實(shí)現(xiàn)了STAR-03W數(shù)控彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了一套比較完整的機(jī)械三維圖，圖形直觀和逼真。并將彎管機(jī)的整個(gè)彎管工藝過程通過三維仿真軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，將諸如Y軸的送料、空間的旋轉(zhuǎn)、隨動(dòng)模的移動(dòng)和彎曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)都在三維空間動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，方便了操作者觀察加工過程和檢測(cè)機(jī)床故障。仿真降低了工程設(shè)計(jì)難度，使設(shè)計(jì)周期大大縮短，節(jié)約了資金，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]唐長(zhǎng)平數(shù)控彎管機(jī)的研究與開發(fā)合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2005.4P25

[3]機(jī)械工程手冊(cè)、電機(jī)工程手冊(cè)編委會(huì)機(jī)械工程手冊(cè)1982.7

[4]JB2671-82附錄B

[5]陶冶《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》北京機(jī)械工業(yè)出版社2002.8

[6]鄭文緯，吳克堅(jiān)《機(jī)械原理(第七版)》北京高等教育出版社2001.6P157~1832003.5P399

[7]濮良貴，紀(jì)明剛機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）北京高等教育出版社

[8]孫印杰,田效伍,鄭延斌《野火中文版Pro/ENGINEER基礎(chǔ)與實(shí)例教程》北京電子工業(yè)出版社2004.7

[9]祝凌云,李斌《Pro/ENGINEER運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析》北京人民郵電出版社2004.33第二章彎管機(jī)設(shè)計(jì)

42.1工件工藝分析

42.1計(jì)算彎曲力矩

42.2電機(jī)選取

42.3傳動(dòng)比的計(jì)算與各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與參數(shù)

62.4皮帶輪與皮帶的計(jì)算與選擇

72.5蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選擇

82.6聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇

92.7軸承的選擇

92.8軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核

92.9齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)

132.10大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

152.11軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

162.12蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算

172.13機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

182.14彎管機(jī)的主要參數(shù)

19第三章?lián)趿霞艿慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

193.1擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

19第四章用電器選擇與電路

214.1各用電器的選擇與電路設(shè)計(jì)

21設(shè)計(jì)總結(jié)

23鳴謝

23參考文獻(xiàn)

24自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè)計(jì)（完整一套設(shè)計(jì)，有說明書:論文，圖紙）

A0零件11圖.dwg

A0零件22圖.dwg

A0自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè)計(jì)-裝備圖.dwg

大齒輪A3.dwg

大軸A3.dwg

大軸承座A3.dwg

大軸后端蓋A3.dwg

大軸前端蓋A3.dwg

大軸套A4.dwg

擋料架A3.dwg

擋料軸A3.dwg

電路圖.dwg

蓋板A3.dwg

機(jī)身A3.dwg

小齒輪A3.dwg

小軸A3.dwg

小軸承座A3.dwg

小軸后端蓋A3.dwg

小軸前端蓋A3.dwg

小軸套A4.dwg

彎管機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書.doc

自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè)計(jì)說明書.doc

附：

第1章緒論

1.1彎管機(jī)在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機(jī)的性價(jià)比：

現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá)，無論是哪一種機(jī)器設(shè)備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管，有導(dǎo)管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機(jī)、汽車及其發(fā)動(dòng)機(jī)，健身器材，家具等等占有相當(dāng)重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復(fù)雜，給導(dǎo)管的加工帶來了不少的困難。對(duì)于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場(chǎng)合，如工程機(jī)械上的壓力油管，機(jī)床廠的液壓管道發(fā)動(dòng)機(jī)的油管健身器材的彎管等等，這些場(chǎng)合可能不需要功能全的彎管機(jī)，且加工的管件的難度不高，簡(jiǎn)易手動(dòng)型的彎管機(jī)很可能適應(yīng)。這系列彎管機(jī)采用手動(dòng)夾緊，機(jī)械彎曲，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制元件極少，因此價(jià)格上比較容易被用戶接受。

市面上現(xiàn)有的自動(dòng)彎管機(jī)大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的(如圖1-1,1-2)，也有機(jī)械傳動(dòng)的，但它們的占地面積較大(長(zhǎng)度在2.5~4m之間)，價(jià)格昂貴(2~5萬元人民幣或更多)，然而大多數(shù)用戶都需求是占地面積小，價(jià)格便宜，使用方便的。

本設(shè)計(jì)便是朝這方面的用途方面設(shè)計(jì)的自動(dòng)彎管機(jī)，設(shè)計(jì)出一種價(jià)格便宜,占地面積少,使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)（長(zhǎng)0.9M，寬0.8M，高1.1M，價(jià)格9000元人民幣左右），并著手對(duì)彎管機(jī)的性能更進(jìn)一步的強(qiáng)化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動(dòng)電機(jī)以提高彎曲機(jī)的彎曲精度。大大的簡(jiǎn)化了電器控制系統(tǒng)，方便操作。

1.2彎管機(jī)的基本原理與選擇

彎管機(jī)的彎曲原理,在普通情況下有以下二種情況，即滾彎式與纏繞式。

如下圖1-1、1-2分別是彎管原理圖。

二者各有優(yōu)缺點(diǎn)：

纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于方管彎曲但沒有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。故本彎管機(jī)采用滾彎式。

彎管的步驟大致是：

1.留出第1段直線段長(zhǎng)度，并夾緊管子。

2.彎曲。

3.松開夾緊塊，取出管子，使模具復(fù)位。按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗(yàn)夾具上檢查管形，并校正。

4.重復(fù)第1步，直至彎完管子為止。

v形夾模使用方法與R形夾?；鞠嗤?，因其結(jié)構(gòu)有變化，應(yīng)用時(shí)與R形夾模有區(qū)別，需要注意的工藝方法如下：(1)彎管時(shí)夾緊部分不能過短，否則容易造成管子變形，保證20mm即可。(2)在彎材料較軟較薄的管子時(shí)，在夾緊部分應(yīng)穿心軸，防止變形。(3)夾模與輪模是同時(shí)旋轉(zhuǎn)彎管的，夾緊力不需太大，故夾模的夾緊力根據(jù)管子直徑、管壁厚度適當(dāng)夾緊，觀看管子沒有變形即可。否則用力過大，管子會(huì)產(chǎn)生變形(因輪模是面受力，夾模是兩條線夾緊)。(4)用v形夾模夾緊時(shí)，夾模與輪模有時(shí)有間隙，間隙的大小與管子直徑大小有關(guān)，當(dāng)管子直徑為~10mm時(shí)，間隙最小。隨著管子直徑的增加間隙逐漸增大，但不影響裝夾與加工。如遇到大于~18mm管子時(shí)，要更換v形夾模、輪模與導(dǎo)模。與v形夾模不同，如用R形夾模裝夾，夾模與輪模之間的間隙是沒有變化的。(5)導(dǎo)模與夾模的v形尺寸應(yīng)統(tǒng)一，便于觀察與調(diào)整模具。經(jīng)過改進(jìn)，目前一年為公司節(jié)約了近20種模具，減少了調(diào)整時(shí)間，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。CNC彎管原理一、概論

無論是哪一種機(jī)器設(shè)備，幾乎都有導(dǎo)管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)上更占有相當(dāng)重要的地位。各種導(dǎo)管品種之多、數(shù)量之大、形狀之復(fù)雜，給導(dǎo)管的加工帶來了不少的困難。

傳統(tǒng)的彎管是采用成套彎曲模具進(jìn)行彎曲的。

彎管的步驟大致是：

1.留出第1段直線段長(zhǎng)度，并夾緊管子。

2.彎曲。

3.松開模具，取出管子，使模具復(fù)位。按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗(yàn)夾具上檢查管形，并校正。

4.按需要的形狀，把管子放在模具內(nèi)，并夾緊。

5.彎曲。

6.重復(fù)第3步，直至彎完管子為止。

由于飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)上的導(dǎo)管很多，又要求盡可能節(jié)省導(dǎo)管所占空間，因此必須將導(dǎo)管彎曲成各種形狀，以避免在有限的空間互相干涉。導(dǎo)管的幾何形狀是非常復(fù)雜的，很難用圖形把它描繪出來。尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上所用的管子，制造公差要求很嚴(yán)格，彎管形狀公差通常為±0.64毫米，管端接口位置公差必須保持在±0.127毫米以內(nèi)，制造是很困難的。傳統(tǒng)的彎管工藝都是按飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)定型投產(chǎn)后的導(dǎo)管（或管型）標(biāo)準(zhǔn)樣件在彎曲夾具或彎管機(jī)上彎曲，在型面檢驗(yàn)夾具上進(jìn)行驗(yàn)收的。由于管子的彎曲角度、兩相鄰彎平面間的空間夾角以及兩個(gè)彎之間的直線距離都不能進(jìn)行直接測(cè)量或很難測(cè)量準(zhǔn)確，再加上彎管過程中的回彈等一系列工藝和操作問題，在彎制管子時(shí)完全憑借操作者的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)熟練程度，因此，每根管子在驗(yàn)收之前，大都要進(jìn)行手工校正，而且難免會(huì)出現(xiàn)“反復(fù)”彎曲、“串彎”等現(xiàn)象。這樣，不但彎管質(zhì)量不易控制，生產(chǎn)效率很低，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且需要相當(dāng)數(shù)量的導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)樣件、彎曲夾具和型面檢驗(yàn)夾具。此外，為了使同一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)上的管子能夠互換，標(biāo)準(zhǔn)樣件必須妥善保管，以作為每批生產(chǎn)時(shí)的依據(jù)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。不僅正在生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)樣件，而且包括過去所有生產(chǎn)過的不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)樣件，由于要提供備件，都必須儲(chǔ)存起來，以保證用戶的需要。每生產(chǎn)一種新型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，都要制造和儲(chǔ)存這些標(biāo)準(zhǔn)樣件，甚至還要儲(chǔ)存彎管的夾具和檢驗(yàn)夾具。這樣，就需要龐大的倉庫或車間。因此，解決彎管設(shè)備和工藝，成為長(zhǎng)期以來世界各國航空工業(yè)所研究的一個(gè)課題。

從常規(guī)彎管工藝稍加分析，就不難看出，管子的彎制主要可以歸結(jié)為三個(gè)基本動(dòng)作，即直線送進(jìn)、空間轉(zhuǎn)角、彎曲。當(dāng)然，欲彎制一根管子，還需要一些彎管輔助動(dòng)作，如夾?；驂耗５膴A緊、松開，彎模的復(fù)位等。全部彎管動(dòng)作就是這些簡(jiǎn)單機(jī)械動(dòng)作的一定順序的組合。

通過大量的實(shí)踐活動(dòng)，人們已經(jīng)掌握了彎管的動(dòng)作規(guī)律，從而就有可能把這些簡(jiǎn)單的動(dòng)作按一定順序連貫起來，并加以控制，實(shí)現(xiàn)彎管機(jī)械化、自動(dòng)化。

采用數(shù)控技術(shù)，不但可使導(dǎo)管的彎曲質(zhì)量有了可靠的保證，而且生產(chǎn)效率也大大提高，從而改變了手工彎管的落后面貌。但是，由于導(dǎo)管的空間幾何形狀很復(fù)雜，很難用設(shè)計(jì)圖紙把它準(zhǔn)確的表達(dá)出來；而且對(duì)管形標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行測(cè)量也相當(dāng)困難，于是編輯“彎管程序”已成為當(dāng)前采用數(shù)控彎管要解決的新問題。目前，只能通過逐個(gè)彎試彎—初記數(shù)據(jù)—試彎整個(gè)管形—修正數(shù)據(jù)—最后確定數(shù)據(jù)的辦法來記錄彎管程序。這樣，不僅報(bào)廢一定數(shù)量的管子，而且效率也很低。

為了尋求新的方法，加速編程，乃至采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程，提高目前的數(shù)控彎管水平，美國伊頓·倫納德公司于七十年代研制生產(chǎn)了一種計(jì)算機(jī)控制數(shù)控（CNC）矢量彎管設(shè)備，近年來普遍為西方各航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司所采用。為了進(jìn)一步推動(dòng)國內(nèi)自動(dòng)彎管技術(shù)的研究，將對(duì)此做些介紹。二、矢量彎管技術(shù)

以矢量理論為基礎(chǔ)，把管形上的每個(gè)直線段的中心線看成一系列的空間矢量，利用矢量的基本概念和運(yùn)算，精確地計(jì)算出“增量管形數(shù)據(jù)”，以控制矢量彎管機(jī)。彎制出的管子還可以進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)，與標(biāo)準(zhǔn)管形數(shù)據(jù)相比較，算出“差值”，并用“差值”修正彎管程序，得出新的彎管程序，再去彎制下一根管子，這就是矢量彎管技術(shù)的基本特點(diǎn)。（一）矢量的基本概念

所謂矢量，就是具有大小和方向的量。在幾何中的有向線段就是一個(gè)直觀的矢量。從兩矢量相等的定義出發(fā)就可以知道，將一矢量平行移動(dòng)后，仍為與原來矢量相等的矢量。所以矢量的起點(diǎn)可以放在空間任何一點(diǎn)。（二）矢量在彎管技術(shù)上的應(yīng)用除了螺旋形狀和復(fù)合彎（即兩彎之間無直線段）的特殊形狀的管子外，在一般情況下，它都是由許多直線段和彎曲（圓?。┒嗡M成，并且直線段比圓弧段的數(shù)目多1。例如，一個(gè)有8個(gè)彎的管子就必定有8個(gè)圓弧段和9個(gè)直線段。而且管子的兩端一定是直線段。

如果把管子放在空間坐標(biāo)系中，并且管子上的直線段用其中心線表示，那么，管形即可由每段直線段中心線所表示。相鄰兩中心線延長(zhǎng)后產(chǎn)生了交點(diǎn)。相鄰兩相交點(diǎn)連線的距離和方向，就表示了矢量的大小和方向。

將管形上的各直線段中心線以一系列的空間矢量來表示，求出它們的交點(diǎn)，進(jìn)而求出“增量管形數(shù)據(jù)”，這就是矢量彎管的原始設(shè)想。

基于以上設(shè)想，美國伊頓·倫納德公司制成了VECTOR1管形測(cè)量機(jī)。

如果一個(gè)管子有8個(gè)彎，那么，使用VECTOR1管形測(cè)量機(jī)測(cè)量管形時(shí)，測(cè)量點(diǎn)選擇在9個(gè)直線段上任意一點(diǎn)（但兩端的直線段需在端點(diǎn)處測(cè)量），而且每個(gè)直線段上只需測(cè)量一次。因而，依次測(cè)量9次便可算出通過各測(cè)點(diǎn)的管形直線段中心線的方向余弦。進(jìn)而計(jì)算相鄰兩矢量的交點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)。也就是說，VECTOR1管形測(cè)量機(jī)用a、b、c…j十個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)來描述管形。

由于管形在空間的位置是比較復(fù)雜的，以若干點(diǎn)的坐標(biāo)來描述管形，人們不易推想出管形的真實(shí)形狀。況且，彎管機(jī)所使用的數(shù)據(jù)不是坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，而是“增量彎管數(shù)據(jù)”。因而，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)還必須通過一系列矢量運(yùn)算，計(jì)算出彎管所需要的“增量管形數(shù)據(jù)”。1.兩管間的送進(jìn)距離DBB（DistanceBetweenBends)。它是端點(diǎn)到直線與圓弧的切點(diǎn)之間的距離或直線與兩圓弧的切點(diǎn)之間的距離。對(duì)于彎管機(jī)來說，它是每一個(gè)彎之前的直線送進(jìn)距離。

2.空間轉(zhuǎn)角POB（PlaneOfBend）。它是兩個(gè)彎不在一個(gè)平面上，第二個(gè)彎所在的平面與第一個(gè)彎所在的平面的夾角。對(duì)于彎管機(jī)來說，它是夾持管子的夾頭的旋轉(zhuǎn)角度。夾頭可作正向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以作反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3.彎曲角度DOB（DegreeOfBend)。它是第二條直線段中心線相對(duì)于第一條直線段中心線的夾角。對(duì)于彎管機(jī)來說，它是彎臂的轉(zhuǎn)出角度。

管形的每一個(gè)彎都有這三個(gè)數(shù)據(jù)。某一個(gè)彎的數(shù)據(jù)是依前一個(gè)彎的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)而產(chǎn)生的，所以叫“增量管形數(shù)據(jù)”。這種數(shù)據(jù)產(chǎn)生以后，還要經(jīng)回彈數(shù)據(jù)修正，才成為彎管程序，用以控制矢量彎管機(jī)，進(jìn)行彎管。（三）矢量彎管技術(shù)

用測(cè)量機(jī)測(cè)出管形，取得必要的數(shù)據(jù)之后，還必須把管子彎出來。因此和VECTOR1管形測(cè)量機(jī)配套的還有VECTORBEND彎管機(jī)，用這一臺(tái)設(shè)備按測(cè)量所得數(shù)據(jù)彎曲管子。所以矢量彎管技術(shù)的整個(gè)過程是：

1.使用VECTOR1管形測(cè)量機(jī)按管子標(biāo)準(zhǔn)樣件測(cè)?。ɑ虬磮D紙輸入）管形數(shù)據(jù)，編輯、修改管形數(shù)據(jù)；

2.測(cè)取回彈數(shù)據(jù)，編制彎管程序；

3.使用VECTORBEND彎管機(jī)彎管；4.使用VERTOR1管形測(cè)量機(jī)進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)，與標(biāo)準(zhǔn)樣件管形數(shù)據(jù)相比較，算出差值，并用“差值”自動(dòng)修正彎管程序；

5.再使用VECTORBEND彎管機(jī)彎出合格的管子。

本過程全由計(jì)算機(jī)控制完成。也就是采用計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）。當(dāng)然，這一過程中的第一步，測(cè)量管形數(shù)據(jù)也可以根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，把管子各個(gè)直線段交點(diǎn)和兩端點(diǎn)的數(shù)據(jù)直接輸入到計(jì)算機(jī)中去，以此來確定管子的形狀。三、矢量彎管技術(shù)是彎管工藝的一個(gè)突破

采用矢量彎管技術(shù)制造管子具有重要的意義。

1.快速測(cè)取管形數(shù)據(jù)，按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件編程

前面已經(jīng)說過，飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)管的形狀是很復(fù)雜的，它很難甚至不可能用設(shè)計(jì)圖紙把它表達(dá)出來。因此，在導(dǎo)管的加工中，許多導(dǎo)管的生產(chǎn)不是按照?qǐng)D紙，而是按照導(dǎo)管（或管形）標(biāo)準(zhǔn)樣件來制造，在型面檢驗(yàn)夾具上進(jìn)行驗(yàn)收。如果單純的采用數(shù)控彎管，鑒于用通常辦法測(cè)量管形數(shù)據(jù)很困難，即使測(cè)量出來，數(shù)據(jù)也不會(huì)準(zhǔn)確，再加上影響回彈的因素很多，如管子的材料、直徑、壁厚、彎曲半徑和彎角大小等等，都沒有一定的規(guī)律。一系列的工藝問題，使得彎管程序的編制相當(dāng)困難。這就只能通過“逐個(gè)彎試彎—初記數(shù)據(jù)—試彎整個(gè)管形—修正數(shù)據(jù)—最后確定數(shù)據(jù)”的辦法來編輯彎管程序。然而，采用VECTOR1管形測(cè)量機(jī)，這個(gè)問題便迎刃而解了。它通過對(duì)管形標(biāo)準(zhǔn)樣件的測(cè)量，取得了管形數(shù)據(jù)，并經(jīng)回彈修正后，自動(dòng)編制VECTORBEND彎管機(jī)所需要的彎管程序。這是一種“仿形”的方法，在實(shí)際生產(chǎn)中的用途很大。特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的管形來說，大量的、復(fù)雜的計(jì)算工作均由計(jì)算機(jī)來完成，這就解決了一般測(cè)取管形數(shù)據(jù)的難題，從而使管形的計(jì)算機(jī)編程成為可能，并極大地減輕了編程人員的計(jì)算工作量。

2.快速綜合檢驗(yàn)管形

對(duì)于高質(zhì)量、高效率的數(shù)控機(jī)床來說，如果沒有與之相適應(yīng)的快速檢驗(yàn)方法，勢(shì)必造成檢驗(yàn)時(shí)間比彎管所需的時(shí)間長(zhǎng)得多，以致影響數(shù)控彎管機(jī)床的高效率，造成“窩工”的現(xiàn)象，這是很不合理的。VECTOR1管形測(cè)量機(jī)解決了這個(gè)問題。它具有高效率綜合檢驗(yàn)管形的能力（一般7～8個(gè)彎的管子，從裝夾、固定管子開始算起，到測(cè)量完畢、打印輸出管形數(shù)據(jù)，3分鐘以內(nèi)可以完成），可對(duì)彎出的管子的形狀進(jìn)行快速檢驗(yàn)，和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣件管形數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定誤差值，并可打印出“檢驗(yàn)報(bào)告單”。這就有利于提高零件批量生產(chǎn)時(shí)的快速檢驗(yàn)工效，有利于實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)自動(dòng)化。同時(shí)，它還用“差值”自動(dòng)修正彎管程序，得出新的彎管程序，再去彎管。這種用“差值”修正的彎管程序，提供了一個(gè)新的彎管程序，使彎出的管形總是逼近管形標(biāo)準(zhǔn)樣件，它實(shí)際上是一種“自適應(yīng)”控制。

3.為導(dǎo)管的設(shè)計(jì)—制造一體化創(chuàng)造了條件

矢量彎管技術(shù)是管子彎曲生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，也為導(dǎo)管的設(shè)計(jì)—制造一體化創(chuàng)造了必要的條件。美國麥克唐納·道格拉斯飛機(jī)公司在導(dǎo)管的設(shè)計(jì)—制造一體化方面邁出了一步。它將VECTOR系統(tǒng)與設(shè)計(jì)部門的大型計(jì)算機(jī)相連接，根據(jù)生產(chǎn)部門的安排，VECTOR系統(tǒng)接受存儲(chǔ)在大型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的管形數(shù)據(jù)，并編制彎管程序，進(jìn)行管子生產(chǎn)。

采用矢量彎管技術(shù)，從根本上改變了手工彎管的落后工藝面貌，使彎管技術(shù)面貌煥然一新。它提高了彎管精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。對(duì)于形狀復(fù)雜、手工彎管難以完成的棘手問題，可以比較容易的得到解決，其工效可提高幾倍、幾十倍?？梢哉f，矢量彎管技術(shù)是彎管技術(shù)的一個(gè)重大突破。

4.VECTOR1管形測(cè)量機(jī)可以按圖紙尺寸輸入“管形數(shù)據(jù)”，按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件測(cè)取管形數(shù)據(jù)或測(cè)量回彈數(shù)據(jù)，可以按需要編輯管形數(shù)據(jù)，如增加一個(gè)彎、撤消一個(gè)彎、移動(dòng)一個(gè)彎、鏡像、翻轉(zhuǎn)管形數(shù)據(jù)；具有顯示管形坐標(biāo)數(shù)據(jù)、增量管形數(shù)據(jù)、回彈數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)和編制彎管程序等多種功能，其適應(yīng)性大，操作簡(jiǎn)便，大大地縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，特別適應(yīng)于新機(jī)研制過程中產(chǎn)品的形式和尺寸經(jīng)常改變的需要。而且，由于VECTOR1管形測(cè)量機(jī)能夠獲得準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)樣件管形數(shù)據(jù)，并可存儲(chǔ)保存；而在彎管之前測(cè)取回彈數(shù)據(jù)，編制彎管程序；再加上自動(dòng)檢驗(yàn)—修正彎管程序，VECTORBEND彎管機(jī)完全可以彎制符合要求的管形。因此，從彎管的角度看，不需要保存大量的管形標(biāo)準(zhǔn)樣件和型面檢驗(yàn)夾具。這樣，既降低了生產(chǎn)費(fèi)用，又節(jié)省了車間的龐大占地面積。四、矢量彎管——CNC數(shù)控彎管系統(tǒng)介紹

如上所述，美國伊頓·倫納德公司生產(chǎn)的CNC矢量彎管系統(tǒng)共分兩部分，即VECTOR1管形測(cè)量機(jī)和VECTORBEND（簡(jiǎn)稱VB）矢量數(shù)控彎管機(jī)。VECTOR1管形測(cè)量機(jī)的功能有數(shù)十個(gè)，其主要功能是：測(cè)取管形標(biāo)準(zhǔn)樣件管形數(shù)據(jù)，將若干點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)變成增量管形數(shù)據(jù)；用增量管形數(shù)據(jù)來控制VB彎管機(jī)進(jìn)行彎管，在一般情況下是不行的，還必須考慮管子的回彈修正問題。在每批管子彎曲之前，用試驗(yàn)件在彎管機(jī)上做回彈試驗(yàn)，并在VECTOR1管形測(cè)量機(jī)上進(jìn)行測(cè)量，以確定回彈數(shù)據(jù)。而后修正增量管形數(shù)據(jù)，成為增量彎管程序，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程。

VB數(shù)控彎管機(jī)接受來自VECTOR1管形測(cè)量機(jī)傳送過來的增量彎管程序數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在控制柜的計(jì)算機(jī)中。彎管機(jī)好象一個(gè)機(jī)械手，它按增量彎管程序數(shù)據(jù)和機(jī)床預(yù)定的彎管動(dòng)作，將直管彎曲成所需要的形狀。

下面對(duì)這套計(jì)算機(jī)控制的彎管系統(tǒng)作一些具體的介紹：

（一）VECTOR1管形測(cè)量機(jī)

VECTOR1管形測(cè)量機(jī)由工作臺(tái)、測(cè)量臂、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、管子固定支撐架等組成。

1.測(cè)量臂

帶計(jì)算機(jī)的VECTOR1管形測(cè)量機(jī)模仿人的手臂、手腕和手制成了測(cè)量臂。測(cè)量臂的五個(gè)肘節(jié)處裝有反映臂旋轉(zhuǎn)角度的器件——編碼器。整個(gè)測(cè)量臂由臂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和探頭組成。臂Ⅰ是測(cè)量臂的立柱，它和坐標(biāo)系統(tǒng)的z軸重合，并能繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角A由編碼器A記錄下來。臂Ⅱ繞肘節(jié)B擺動(dòng)，擺動(dòng)角B由B處的編碼器記錄下來。臂Ⅲ繞肘節(jié)C擺動(dòng)，擺動(dòng)角C由C處的編碼器記錄下來。臂Ⅳ上裝有探頭，它除了可繞肘節(jié)E擺動(dòng)，擺動(dòng)角E由E處的編碼器記錄下來外，還可繞臂Ⅲ的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度D由D處的編碼器記錄下來。實(shí)際上，臂Ⅲ是由兩段組成的，即下面的一段連同臂Ⅳ一起，可繞其臂Ⅲ軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)上保證了臂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的中心線在一個(gè)平面上，臂Ⅲ、Ⅳ和由探頭所決定的被測(cè)管子直線段中心線也在一個(gè)平面上，并且臂Ⅳ與探頭所決定的管子直線段中心線相垂直。

整個(gè)測(cè)量臂上的五個(gè)肘節(jié)，使得測(cè)量臂能在空間任意轉(zhuǎn)動(dòng)，這就保證了探頭能夠比較方便的測(cè)量空間任意矢量。同時(shí)，對(duì)于某一固定的測(cè)點(diǎn)來說，各肘節(jié)只有一個(gè)固定的轉(zhuǎn)角，分別由五個(gè)編碼器記錄下來。

為了測(cè)取管形數(shù)據(jù)，應(yīng)將管形標(biāo)準(zhǔn)樣件固定在工作臺(tái)面上的支架上，并用探頭在管子各直線段上依次測(cè)量。當(dāng)測(cè)量完畢后，計(jì)算機(jī)把計(jì)算的管形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，并可用坐標(biāo)點(diǎn)（x,y,z）的形式或增量管形數(shù)據(jù)（DBB、POB、DOB）的形式輸出。2.接口

設(shè)計(jì)這一系統(tǒng)的目的是收集五個(gè)編碼器的數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)加以處理，完成各種測(cè)量的計(jì)算。

前面已經(jīng)說過，VECTOR1管形測(cè)量機(jī)編制的彎管程序可經(jīng)由專用電纜直接傳送給VB彎管機(jī)的控制柜。而且VECTOR1管形測(cè)量機(jī)上備有多個(gè)插座，可為多臺(tái)彎管機(jī)服務(wù)。數(shù)據(jù)的傳輸由VECTOR1上的彎管機(jī)接口板完成。（二）VECTORBEND矢量數(shù)控彎管機(jī)

與VECTOR1管形測(cè)量機(jī)配套的VB彎管機(jī)是模塊式彎管機(jī)，它是三坐標(biāo)（DBB、POB、DOB）、點(diǎn)位閉環(huán)系統(tǒng)。

1.彎管機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要介紹

（1）床身。床身由板材、型材焊接而成，被支撐在尾座和液壓油箱上。床身上裝有導(dǎo)軌、彎管頭、芯棒機(jī)構(gòu)等。

在導(dǎo)軌上裝有小車，床身上有行程開關(guān)。

（2）彎管頭。彎管頭的功用在于完成“彎曲（DOB）”運(yùn)動(dòng)，把管子彎成需要的角度。它由夾模機(jī)構(gòu)、壓模機(jī)構(gòu)、助推機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成。彎管頭可以通過絲杠作橫向運(yùn)動(dòng)，以便調(diào)整彎模中心線。（3）小車。小車由直流電機(jī)帶動(dòng)，以完成“直線送進(jìn)（DBB）”運(yùn)動(dòng)。小車上裝有夾頭，用氣動(dòng)操作。夾頭同樣由直流電機(jī)帶動(dòng)，完成“空間轉(zhuǎn)角（POB）”運(yùn)動(dòng)。

（4）芯棒機(jī)構(gòu)。芯棒機(jī)構(gòu)裝在床身的尾部，用其上面的螺母可前后調(diào)整芯棒，以保證芯棒在所需的位置上。在自動(dòng)彎管過程中，芯棒的前進(jìn)、后退按計(jì)算機(jī)的指令，由液壓操作完成。

2.液壓系統(tǒng)

VB彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。它由帶壓力補(bǔ)償?shù)闹兞坑捅谩㈦娨核欧y、調(diào)壓閥、壓力表、油箱、油濾等組成。

應(yīng)當(dāng)指出的是，各液壓執(zhí)行元件（油缸）動(dòng)作完成以后，反饋的信號(hào)不是由“微動(dòng)開關(guān)”發(fā)出，而是在液壓動(dòng)作完成時(shí)，所需的液壓油流量急劇減少，變量泵的斜盤傾角隨之減小，連接在斜盤轉(zhuǎn)軸上的液壓臂，通過無觸點(diǎn)開關(guān)發(fā)出反饋信號(hào)，使程序轉(zhuǎn)入下一步。因此，它簡(jiǎn)單、可靠。

3.彎管機(jī)的特點(diǎn)

VB彎管機(jī)在機(jī)械方面是比較完善的，有些地方是可以借鑒的。機(jī)械方面的特點(diǎn)是：（1）彎管頭可沿導(dǎo)軌作橫向移動(dòng)，這是更換彎模后，調(diào)整彎模管槽對(duì)準(zhǔn)機(jī)床中心線所必需的。這樣比用調(diào)整床身上的導(dǎo)軌和尾座來調(diào)整機(jī)床中心線簡(jiǎn)單。

（2）完成直線送進(jìn)運(yùn)動(dòng)（DBB）的小車，在管子彎曲過程中，被管子拉著向前運(yùn)動(dòng)。這樣，去掉了“正推力”，從而去掉了小車與彎曲速度的同步問題，去掉了為增加“正推力”而設(shè)置的直流電機(jī)負(fù)反饋系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了電氣線路。

由于正推力對(duì)管子的彎曲有利，特別是在彎曲直徑較大的管子時(shí)，正推力是必要的。因而，VB彎管機(jī)增加了助推裝置。

（3）彎曲時(shí)，由于小車作為負(fù)載，被管子拉著向前，為了改善彎曲，避免管子彎曲部分壁厚過分減薄，減少回彈，增加了助推裝置。彎曲時(shí)，壓模不但壓緊管子，而且被助推力推動(dòng)向前，以形成一個(gè)助彎的側(cè)推力。

（4）彎管臂和彎曲主軸連成一體、彎模軸可更換、夾模上下運(yùn)動(dòng)，這樣不但結(jié)構(gòu)合理，增加了機(jī)械部分強(qiáng)度，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從而使電氣線路也簡(jiǎn)化了。（5）當(dāng)送進(jìn)最后一個(gè)彎時(shí)，小車可能與壓模相碰撞，這時(shí)可用“干涉區(qū)”功能，即壓模退回→小車?yán)^續(xù)送進(jìn)→彎管臂返回→空間轉(zhuǎn)角（POB）→夾模夾緊→夾頭松開，小車退出干涉區(qū)→壓模壓緊→彎曲管子。這樣，不但避免了小車同壓模相碰撞，保證了最后一個(gè)彎的順利完成，而且可以減少料頭夾緊損失，降低生產(chǎn)成本。

（6）床身采用焊接結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單、緊湊。五、增量管形數(shù)據(jù)的測(cè)取

欲測(cè)取管形數(shù)據(jù)，應(yīng)該將管形標(biāo)準(zhǔn)樣件固定在VECTOR1工作臺(tái)面上的支架上。

將VECTOR1管形測(cè)量機(jī)接通電源，并復(fù)零。

根據(jù)VECTOR1管形測(cè)量機(jī)的檢驗(yàn)報(bào)告，各臂的長(zhǎng)度為：

臂Ⅰ

34.053英寸

臂Ⅱ

30.010英寸

臂Ⅲ

23.984英寸

臂Ⅳ

5.500英寸六、回彈數(shù)據(jù)的測(cè)取

彎曲成型時(shí)，金屬材料受力產(chǎn)生變形，而被彎曲成一角度。當(dāng)外力撤消后，被彎的管子部分恢復(fù)原來的狀況，實(shí)測(cè)管子的彎曲角度比所需彎曲的角度小一些，這就是通常所說的管子的回彈。彎曲不同的材料、不同的直徑、不同的彎曲半徑以及使用不同的工裝和調(diào)整彎管機(jī)所用的工藝參數(shù)不同時(shí)，都會(huì)影響管子的回彈。

影響回彈的因素很多，這是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。但在機(jī)床調(diào)整好以后，工藝參數(shù)（彎曲半徑、彎曲速度、夾緊力等）已經(jīng)確定，而且又是在彎制某批材料管子的情況下，測(cè)定彎曲角度與回彈的關(guān)系，因此簡(jiǎn)化了一些影響回彈的因素，從而可把彎管機(jī)彎管臂的轉(zhuǎn)角和管子的彎曲角度看成線性關(guān)系，這是確定回彈的一個(gè)簡(jiǎn)單而實(shí)用的辦法。

測(cè)取回彈數(shù)據(jù)的大致步驟是：

1.調(diào)整好VB彎管機(jī)；

2.從被彎的管材中取一適當(dāng)長(zhǎng)度的試驗(yàn)管，按彎曲角度20°、120°彎曲管子；3.在VECTOR1管形測(cè)量機(jī)上測(cè)量管形，計(jì)算回彈數(shù)據(jù)，并可打印輸出回彈數(shù)據(jù)。

VB彎管機(jī)彎制管子時(shí)，也可以不預(yù)先測(cè)取回彈數(shù)據(jù)。彎制好管子以后，在VECTOR1管形測(cè)量機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)，并用“差值”修正彎管程序，得出新的彎管程序。這樣，VECTOR1便自動(dòng)的將回彈因素考慮進(jìn)去了。七、增量彎管程序的編制

用于彎管的彎管程序要考慮到彎管機(jī)的具體情況、成形時(shí)管子的回彈和金屬材料的拉伸。實(shí)際上，用回彈數(shù)據(jù)把管形數(shù)據(jù)加以修正，編制出的彎管程序已經(jīng)考慮到了這些問題。

彎管程序和增量管形數(shù)據(jù)的區(qū)別是：

1.彎管程序中已考慮了管子的回彈，即加大了彎曲角度。加大了的彎曲角度就是彎管機(jī)彎管臂的轉(zhuǎn)角。

2.彎管程序中已考慮了金屬材料的拉伸，即用圓弧常數(shù)計(jì)算某彎曲角度下的材料需要量。3.彎管程序中已考慮了具體彎管機(jī)的特性尺寸。八、數(shù)控彎管的工藝過程

（一）使用VECTOR1測(cè)量機(jī)編程

使用VECTOR1測(cè)量機(jī)自動(dòng)編輯管形數(shù)據(jù)，并經(jīng)回彈修正，得出彎管程序的工藝過程如下：

1.按圖紙數(shù)據(jù)輸入管形數(shù)據(jù)

（1）坐標(biāo)法

已知管子各直線段中心線延長(zhǎng)線相交點(diǎn)間的距離時(shí)，用坐標(biāo)法。

（2）增量法

當(dāng)管子形狀比較簡(jiǎn)單，可以從圖紙上或通過計(jì)算得到所必需的尺寸時(shí)，用增量法。

2.按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件測(cè)取管形數(shù)據(jù)

在大多數(shù)情況下，由于導(dǎo)管的空間幾何形狀很復(fù)雜，很難用設(shè)計(jì)圖紙把它準(zhǔn)確的表達(dá)出來，而采用按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件測(cè)取管形數(shù)據(jù)的辦法。

為了測(cè)取管形數(shù)據(jù)，應(yīng)該將管形標(biāo)準(zhǔn)樣件固定在VECTOR1工作臺(tái)面上的支架上，并用探頭在管子各直線段上依次測(cè)量。VECTOR1測(cè)量機(jī)是以求直線段交點(diǎn)坐標(biāo)而進(jìn)行工作的。因而它用空間若干點(diǎn)的坐標(biāo)描述管形。但這種方式不能被人們和彎管機(jī)所接受，還必須把它換算成管形數(shù)據(jù)，即用DBB—POB—DOB的格式表示。

3.測(cè)取回彈數(shù)據(jù)

彎曲不同的材料、不同的直徑、不同的彎曲半徑以及使用不同的工裝和調(diào)整彎管機(jī)所用的工藝參數(shù)不同時(shí)，都會(huì)影響管子的回彈，因而每彎制一批管子都應(yīng)測(cè)取回彈數(shù)據(jù)。

欲測(cè)取回彈數(shù)據(jù)，首先按所加工的管子調(diào)整好VB彎管機(jī)，并從被彎的管材中取一適當(dāng)長(zhǎng)度的試驗(yàn)管，按彎曲角度20°、120°彎曲管子。而后在VECTOR1管形測(cè)量機(jī)上測(cè)量管形，計(jì)算回彈數(shù)據(jù)，

①彎模

彎曲時(shí)，彎模能防止管子扁平，并給出一個(gè)彎曲半徑，以使管子彎曲成形。

彎模分組合式和整體式兩種。

組合式彎模制造方便，但使用起來，由于彎模和鑲塊不是組合加工的，其半徑槽不對(duì)中，或高低不平、不相切，或有間隙，使用感到不方便。

為了避免在接縫處產(chǎn)生壓痕，方便現(xiàn)場(chǎng)使用，采用整體彎模為好，但整體彎模加工起來困難。

鑲塊的長(zhǎng)度應(yīng)大于2D（這里D=管子外徑），特別是管子直徑大時(shí)，這個(gè)數(shù)值應(yīng)更大，否則夾不住管子，使彎曲無法進(jìn)行。

當(dāng)彎曲半徑較?。ㄈ绲扔?D）時(shí)，由于管子橢圓的緣故，管子彎曲部分兩側(cè)有較嚴(yán)重的傷痕，故彎模槽的深度應(yīng)比管子一半深些為好。

一般說來，直徑在20毫米以下的鋼管，彎曲半徑等于管子直徑的2倍，或2倍以上時(shí)，過分的橢圓和皺紋不應(yīng)發(fā)生。

②夾模

夾模夾緊管子，同彎模一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將管子彎曲成一定的角度。

夾模的寬度應(yīng)不小于管子直徑的2～3倍，特別是薄壁、較大直徑的管子，其寬度更應(yīng)大些。如果太窄，則彎曲時(shí)夾不住管子，產(chǎn)生滑脫現(xiàn)象，并夾傷管子。嚴(yán)重時(shí)，使彎曲無法進(jìn)行。

從夾模夾緊來說，希望夾模寬些為好。因此設(shè)計(jì)管子形狀時(shí)，對(duì)兩個(gè)彎之間的最小直線段距離必須給予足夠的重視，以適應(yīng)機(jī)彎的特點(diǎn)，保證最小夾緊長(zhǎng)度。

夾模的寬度與鑲塊的寬度應(yīng)一致，防止管子夾傷。

③壓模

在彎曲過程中，壓模壓著管子到彎模上，并從助推得到向前的側(cè)推力，使管子成形。

壓模的壓力應(yīng)嚴(yán)格控制和調(diào)節(jié)。如果壓力不足，則彎曲半徑內(nèi)側(cè)容易起皺紋；如果壓力過大，又可使管子彎曲部分變細(xì)，并產(chǎn)生“內(nèi)鵝頭”。

當(dāng)使用芯棒彎曲時(shí)，如果壓力過大，管子在彎曲時(shí)容易前變形并與芯棒卡死，以致夾模夾不住管子而打滑，使彎曲無法進(jìn)行。

壓模壓力不足還能引起彎曲部分橢圓度增大。

直徑在16毫米以下的管子，如不使用芯棒，壓?？梢圆捎迷趶澢邦A(yù)先與彎曲變形相反的反變形措施，來保證彎曲后的橢圓度要求。

④芯棒

普通芯棒：

當(dāng)彎曲直徑為6、8毫米規(guī)格的管子時(shí)，由于直徑小，自身的支撐力比較大，可以不使用芯棒，并保證彎曲處的橢圓度在直徑的5%以內(nèi)。當(dāng)管子直徑增大時(shí)，為了防止彎管的橢圓度增大，應(yīng)使用芯棒。

當(dāng)管子被拉著向前時(shí)，由于芯棒作用，管子中心線外部的材料在切點(diǎn)處將被支撐，產(chǎn)生拉伸，并且硬化，以保證它的形狀和不癟。

芯棒的位置應(yīng)在彎曲點(diǎn)上，并且切點(diǎn)的位置影響管子的橢圓度，影響管子的回彈。

如果芯棒太向前，容易使管子中心線外部的材料拉伸、變薄，長(zhǎng)度增大，從而回彈變小，并且橢圓度也小，但有鵝頭現(xiàn)象；有時(shí)還伴隨著產(chǎn)生波紋。

如果芯棒太向后，管子中心線外部的材料沒有足夠的拉伸，而使管子塌下，橢圓度增大，甚至內(nèi)側(cè)產(chǎn)生皺紋。

因此，當(dāng)彎曲半徑增大時(shí)，芯棒應(yīng)適當(dāng)?shù)南蚯靶?/p>

芯棒應(yīng)該有一個(gè)（過切點(diǎn)的）提前量。影響它的因素很多，例如：芯棒前部R的大

??；彎曲半徑的大小；管子內(nèi)徑與芯棒之間的間隙；等等。芯棒合適的位置首先應(yīng)根據(jù)彎管經(jīng)驗(yàn)粗略估計(jì)一下，而后通過試驗(yàn)調(diào)整，使其在合適的位置上，并保證管子無皺紋、鵝頭小、橢圓度在管子外徑的5%以內(nèi)。

為了避免管子中心線外部材料上的波紋，除了正確的設(shè)計(jì)和調(diào)整芯棒外，應(yīng)使芯棒桿有足夠的剛性，免得顫抖引起波紋，并使用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?/p>

為了避免管子內(nèi)壁劃傷，芯棒應(yīng)有足夠的剛度，并經(jīng)過仔細(xì)的去除毛刺、拋光；管子內(nèi)腔也應(yīng)經(jīng)過認(rèn)真的清洗，必要時(shí)進(jìn)行濕吹砂。

芯棒與管子內(nèi)徑的徑向間隙應(yīng)不大于0.15毫米，如果間隙太大，盡管芯棒向前調(diào)整，但也可能產(chǎn)生皺紋。

由于管子壁厚公差較大，為了保證間隙，芯棒應(yīng)分組，按管子內(nèi)徑選配。

使用芯棒時(shí)，由于管子中心線外部的材料受拉伸而變薄，但減薄量不得超過壁厚的10%。允許有輕度皺紋，但不得超過壁厚的25%。

球芯棒：

在彎曲薄壁、直徑大、彎曲半徑小的情況下，應(yīng)當(dāng)使用球芯棒。球芯棒的球體可在任意方向擺動(dòng)。

使用球芯棒和普通芯棒一樣，球芯棒的作用是保持管子在離開芯棒以后，仍支撐著管子周圍，使管子不至于塌癟。

球芯棒的調(diào)整和普通芯棒一樣，不同的是球體部分應(yīng)放在前面，后面的直桿部分按普通芯棒進(jìn)行調(diào)整。

（3）助推的調(diào)整

在彎曲時(shí)用助推推動(dòng)壓模主動(dòng)沿縱向移動(dòng)，抵消彎曲時(shí)出現(xiàn)的阻力，這是機(jī)彎的一個(gè)特點(diǎn)。

使用助推，在彎曲時(shí)可以防止管壁過分馮減薄，減少管子回彈，同時(shí)抵消阻力，推動(dòng)管子完成彎曲，減輕了夾模的負(fù)擔(dān)，對(duì)彎曲是有利的。一般來說，使用助推可以使夾緊長(zhǎng)度減小，并使最小彎曲半徑減小。

助推的速度可由裝在助力缸上的調(diào)速閥來調(diào)節(jié)。應(yīng)調(diào)得略大于彎曲速度，以獲得一定的側(cè)推力。

（4）防皺模

在彎曲直徑較大的管子，而彎曲半徑較小、管壁又薄的情況下，應(yīng)使用防皺模和球芯棒。

管子彎曲時(shí)，其中心線內(nèi)側(cè)的材料被壓縮，當(dāng)彎曲至一定角度時(shí)，由于材料壓縮力大，將使材料被推回來，并超過切點(diǎn)，如果這個(gè)區(qū)域管壁未被彎模所支撐，就會(huì)形成皺紋。即使以后被芯棒和彎模之間壓平，但皺紋無法消除。并當(dāng)彎曲結(jié)束以后，管子上會(huì)形成一個(gè)大的皺紋。

使用防皺模，可以增加這個(gè)區(qū)域的支撐，使管壁在壓縮后均勻增厚，不產(chǎn)生皺

紋。但由于調(diào)整不當(dāng)，已經(jīng)生成皺紋之后，防皺模不能消除皺紋。

防皺模的形狀非常重要。管子滑動(dòng)通過的槽應(yīng)略大于管子外徑，其數(shù)值可為壁厚的10%，還應(yīng)認(rèn)真地拋光，以防止管子劃傷。

防皺模的前端應(yīng)制作得很薄很薄，伸到彎模的切點(diǎn)處，以彎模支撐，并加以固

定，形成封閉腔。為了減少彎曲時(shí)的阻力，防皺模在安裝時(shí)，應(yīng)略有一個(gè)很小的錐

度。壓模的壓力應(yīng)調(diào)整得適當(dāng)。安裝和調(diào)整防皺模時(shí)，最好使用“調(diào)整芯棒”，在夾模夾緊的情況下進(jìn)行。

在彎曲過程中，防皺模上應(yīng)涂上適量的一層油。但過多或太稠的油還會(huì)在這個(gè)區(qū)域里產(chǎn)生皺紋。

在使用防皺模的同時(shí)，往往同時(shí)采用球芯棒。防皺模用來防止彎曲時(shí)管子產(chǎn)生皺紋；而球芯棒則可保持管子在離開芯棒支撐點(diǎn)以后，支撐著管子不致于塌癟。

當(dāng)彎曲薄壁、直徑大、彎曲半徑較小的管子時(shí)，為了避免產(chǎn)生皺紋，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①減少芯棒和管子內(nèi)壁之間在彎曲時(shí)的阻力。管子在彎曲之前，內(nèi)腔要經(jīng)過濕吹砂。

②機(jī)床及主軸應(yīng)有足夠的剛性。

③芯棒桿要有足夠的剛性，盡量消除桿所產(chǎn)生的顫抖和拉伸。

④芯棒和管子內(nèi)徑的徑向間隙不應(yīng)大于壁厚的10%。

⑤夾模、壓模、芯棒、防皺模應(yīng)調(diào)整得當(dāng)，特別是壓模壓力更要精心選擇和調(diào)

整。

彎曲大直徑的管子，夾模的夾緊也是一個(gè)突出的問題。這就需要管子兩彎之間的直線段長(zhǎng)一點(diǎn)，夾模寬些，以增加夾緊力，保證彎曲順利進(jìn)行。如果夾模太窄，彎曲時(shí)沒有足夠的夾緊力，則管子打滑不跟著向前，使彎曲無法進(jìn)行。

⑥選擇適量的潤滑油。

⑦材料的供應(yīng)狀態(tài)也相當(dāng)重要。對(duì)于不銹鋼的管材，硬度為HB=180～220，以HB=180為最適宜。彎曲大直徑的管子，夾模的夾緊也是一個(gè)突出的問題。這就需要管子兩彎之間的直線段長(zhǎng)一點(diǎn)，夾模寬些，以增加夾緊力，保證彎曲順利進(jìn)行。如果夾模太窄，彎曲時(shí)沒有足夠的夾緊力，則管子打滑不跟著向前，使彎曲無法進(jìn)行。

⑥選擇適量的潤滑油。

⑦材料的供應(yīng)狀態(tài)也相當(dāng)重要。對(duì)于不銹鋼的管材，硬度為HB=180～220，以HB=180為最適宜。

（5）干涉區(qū)的調(diào)整

為了減少每根管子上的料頭損失，希望小車盡量向前送進(jìn)，但這會(huì)產(chǎn)生小車與壓模機(jī)構(gòu)相碰撞的干涉問題。

為了保證管子在彎最后一個(gè)彎時(shí)能順利完成，防止小車與壓模機(jī)構(gòu)相碰撞，并且使料頭損失最少，在彎管機(jī)上有干涉區(qū)設(shè)置。當(dāng)小車進(jìn)入干涉區(qū)后，壓模退回→小車?yán)^續(xù)送進(jìn)→彎管臂返回→空間轉(zhuǎn)角（POB）→夾模夾緊→夾頭松開，小車退出干涉區(qū)→壓模壓緊→彎曲管子。

4.潤滑劑

使用的潤滑劑的質(zhì)量和數(shù)量是很重要的。

過去，手工彎管常常采用20、30號(hào)機(jī)油作潤滑劑。對(duì)于潤滑劑的質(zhì)量和數(shù)量沒有引起足夠的重視。進(jìn)行數(shù)控彎管時(shí)，由于彎曲的速度較快，芯棒和管壁產(chǎn)生的磨擦力很大，一般的機(jī)油不能在其中間形成油膜，達(dá)到潤滑的目的。因而在彎曲過程中，產(chǎn)生“吭…吭…”尖叫聲，并伴隨著有波紋產(chǎn)生。這當(dāng)然與芯棒的提前量和芯棒桿的抖動(dòng)等因素有關(guān)。但當(dāng)芯棒提前量適當(dāng)，芯棒桿有足夠的剛性時(shí)，與潤滑劑的質(zhì)量和數(shù)量有重要關(guān)系。

在彎曲過程中，潤滑劑必須在管子內(nèi)壁和芯棒之間形成潤滑油膜，并且潤滑劑必須均勻覆蓋管子內(nèi)表面。在彎管機(jī)上配有芯棒潤滑裝置，即在進(jìn)行每一個(gè)DOB時(shí)，一個(gè)氣泵將潤滑劑通過芯棒桿和芯棒上的孔，擠入管子內(nèi)腔。

在生產(chǎn)中，可用“拉伸油”作潤滑劑。在沒有拉伸油時(shí)，我們自己配制了一種潤滑劑，也能夠滿足彎曲需要。

潤滑劑的成分是：

硫化切削油

30%

氯化石蠟

10%

20號(hào)航空滑油

60%

另外加入

石油磺酸鋇

1%