异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法技术

本发明专利技术公开了一种异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法，包括以下多轴运动系统：X轴运动系统,包括X轴电机(9)、X轴运动机构(7)；Y轴运动系统，包括Y轴电机(5)、Y轴运动机构(6)；Z轴送料系统，包括Z轴电机(12)、导向机构(10)、送料机构(11)；弯曲模绕Y轴转动系统，包括Y轴转动电机(4)；弯曲模绕Z轴转动系统，包括绕Z轴转动电机(8)、绕Z轴转动机构(3)；弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统，包括弯曲模(1)、弯曲模摆动电机(2)。本发明专利技术还提供了一种应用上述六轴异形截面空心构件自由弯曲成形装备的成形方法。本发明专利技术能实现异形截面空心构件的高尺寸精度、小截面畸变的高质量成形。

Six axis free bending forming equipment for special-shaped section metal hollow member and process analysis method

The invention discloses a special-shaped metal hollow component of six axis free bending equipment and process analysis method, including the following: multi axis motion system X axis motion system, including the X axis motor (9), X axis motion mechanism (7); Y axis motion system, including the Y axis motor (5), Y axial movement mechanism (6); Z axis feeding system, including the Z axis motor (12), (10) the guide mechanism, feeding mechanism (11); bending die rotate around the Y axis system, including the rotation of the motor shaft (4 Y); bending die rotate around the Z axis system, including the motor rotates around the Z the shaft (8), rotating around the Z axis (3); its pitch axis swing system around the bending die, including bending die (1), Wan Qumo (2) swing motor. The invention also provides a forming method for the free bending forming equipment of the hollow member of the six axis special-shaped section. The invention can realize the high quality forming of the special-shaped section hollow component with high dimension precision and small cross section distortion.

【技术实现步骤摘要】
异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法
本专利技术属于金属复杂构件先进制造
，特别涉及一种异形截面空心构件六轴自由弯曲成形装备及工艺解析方法。
技术介绍
矩形截面或者异形截面空心构件主要作为承力构件用于航空、航天或者汽车领域，如汽车的排气系统异形管件、汽车副车架、仪表盘支架、车身框架和空心轴类件、复杂管件等。该类零件的传统成形方法主要包括：内高压成形、拉弯、压弯、滚弯等。在采用内高压成形的方法成形上述零件时，由于需要开模，反复的试模，修模等过程，因此造成生产效率较低，且费用高昂。而在应用拉弯、压弯、滚弯等方法成形上述零件时，一方面所能成形出的零件空间几何构型较简单，难以满足复杂三维轴线空间零件的成形要求，另一方面，成形出的零件容易产生截面扁平化的缺陷，成形质量难以控制。因此，目前在成形异形截面空心构件时，大多基于人工试错法，耗费了极大的人力物力。五轴自由弯曲成形设备能够实现圆形截面管材的空间自由弯曲成形，但是由于其自由度的限制，无法实现异形截面空心构件的自由弯曲成形。
技术实现思路
由于异形截面空心构件与管材、棒材、线材在截面形状上存在的不同，从而导致适用于管材、棒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备，其特征在于，包括：X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴送料系统、弯曲模绕Y轴转动系统、弯曲模绕Z轴转动系统、弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统；X轴运动系统,包括X轴电机(9)、X轴运动机构(7)；X轴电机(9)的作用在于驱动X轴运动机构(7)沿X轴方向直线运动，进而带动弯曲模(1)在X轴方向产生偏心距；Y轴运动系统，包括Y轴电机(5)、Y轴运动机构(6)；Y轴电机(5)的作用在于驱动Y轴运动机构(6)在Y轴方向直线运动，进而带动弯曲模(1)在Y轴方向产生偏心距；Z轴送料系统，包括Z轴电机(12)、导向机构(10)、送料机构(11)；Z轴电机(12)的作用在...

【技术特征摘要】
1.一种异形截面金属空心构件六轴自由弯曲成形装备，其特征在于，包括：X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴送料系统、弯曲模绕Y轴转动系统、弯曲模绕Z轴转动系统、弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统；X轴运动系统,包括X轴电机(9)、X轴运动机构(7)；X轴电机(9)的作用在于驱动X轴运动机构(7)沿X轴方向直线运动，进而带动弯曲模(1)在X轴方向产生偏心距；Y轴运动系统，包括Y轴电机(5)、Y轴运动机构(6)；Y轴电机(5)的作用在于驱动Y轴运动机构(6)在Y轴方向直线运动，进而带动弯曲模(1)在Y轴方向产生偏心距；Z轴送料系统，包括Z轴电机(12)、导向机构(10)、送料机构(11)；Z轴电机(12)的作用在于驱动送料机构(11)沿Z轴方向送料；弯曲模绕Y轴转动系统，包括Y轴转动电机(4)；Y轴转动电机(4)的作用在于驱动弯曲模(1)绕Y轴转动一定的角度；弯曲模绕Z轴转动系统，包括绕Z轴转动电机(8)、绕Z轴转动机构(3)；绕Z轴转动电机(8)的作用在于驱动绕Z轴转动机构(3)绕Z轴转动，进而带动弯曲模(1)绕Z轴转动；弯曲模绕自身轴线俯仰摆动系统，包括弯曲模摆动电机(2)；弯曲模摆动电机(2)的作用在于带动弯曲模(1)绕其和X轴平行的轴线做俯仰摆动。2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，X轴运动机构(7)及Y轴运动机构(6)各自的运动范围不超过所弯曲的空心构件截面方向的最大长度；Z轴送料机构(11)的运动范围为所弯曲的空心构件的长度；弯曲模(1)在Y轴转动电机(4)的驱动作用下绕Y轴转动系统的转动角度为-90°—90°；绕Z轴转动机构(3)在绕Z轴转动电机(8)的驱动作用下，绕Z轴的转动角度为-90°—90°；弯曲模(1)绕自身轴线摆动的角度为-90°—90°。3.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，弯曲模的内腔形状随所弯曲的异形截面空心构件的不同而不同，通过更换弯曲模，该设备能满足方管、异形截面型材等截面为异形的空心构件的弯曲成形。4.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，适用于紫铜，黄铜，铝合金，不锈钢，碳钢等多种金属材料异形截面空心构件的弯曲成形。5.根据权利要求1-4任一所述装备进行异形截面金属空心构件3D自由弯曲的工艺解析方法，其特征在于，包括以下步骤：首先得到所要弯曲的空心构件的偏心距与弯曲半径的关系曲线，然后将复杂截面空心弯曲构件按照直段和弯曲段进行分段，然后得到分段后不同段的弯曲半径、弯曲角等尺寸参数，接着从偏心距和弯曲半径曲线上读取不同弯曲半径下的偏心距大小，并将得到的尺寸参数及不同弯曲段的偏心距大小转化成弯曲工艺参数，发送给六轴自由弯曲成形设备，执行弯曲成形过程。6.根据权利要求5所述的工艺解析方法，其特征在于，1)针对所要弯曲的异形截面空心构件，以10mm/s的速度水平送料，启动设备X轴电机，使弯曲模在X轴方向上产生偏心距1mm；持续送料，得到偏心距为1mm时该空心构件的弯曲半径；重复试验，得到偏心距分别为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm等时该空心构件的弯曲半径，进而得到针对该空心构件的一系列的偏心距与弯曲半径的关系点；2)将步骤1)所得到的一系列的点进行拟合，得到针对该空心构件的偏心距与弯曲半径的关系曲线；3)将所要弯曲的异形截面金属空心构件的三维几何模型进行分段，包括直段和弯曲段；4)测量得到弯曲段的弯曲半...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭训忠，马燕楠，王辉，陶杰，熊昊，靳凯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32