提高大型數(shù)控折彎成形精度的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高速鐵路、工程機(jī)械等裝備制造業(yè)的發(fā)展使得金屬構(gòu)件趨于大型精密化，提高大型數(shù)控折彎件的成形精度和折彎模關(guān)鍵零件的精度指標(biāo)具有重大意義。本文圍繞影響大型數(shù)控折彎成形精度的若干關(guān)鍵技術(shù)問題，開展精密折彎的實(shí)用化研究。
　　 對大型數(shù)控折彎機(jī)滑塊和工作臺受載時(shí)的撓度變形及加凸補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行研究。應(yīng)用Timoshenko梁理論建立折彎加載解析模型，考慮形狀、尺寸、慣距等因素對折彎精度的影響，推導(dǎo)得出折彎機(jī)滑塊與工作臺的變形規(guī)律為長度方向各點(diǎn)

2、處的撓度與載荷成正比;撓度變形曲線是一元四次方程。折彎機(jī)的變形使得大型折彎件全長方向上的角度無法保證一致性，本文分別從幾何式、液壓式和機(jī)械式三方面研究折彎機(jī)的變形補(bǔ)償技術(shù)，提出多組不同角度楔塊相互配合的同步補(bǔ)償思路，利用數(shù)值模擬及實(shí)測方法獲得的準(zhǔn)確撓度補(bǔ)償數(shù)據(jù)，開發(fā)了一種新型機(jī)械式撓度補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)了折彎整體撓度補(bǔ)償自動(dòng)化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)未采用補(bǔ)償裝置的3m長折彎件端部與中間的直線度差值為1.28mm，角度由中間向兩端逐漸增大，偏差達(dá)到±1°

3、;而采用補(bǔ)償裝置后的折彎件直線度控制在0.30mm之內(nèi)，角度偏差控制在±25'范圍內(nèi)。高于國標(biāo)Ⅰ級精度標(biāo)準(zhǔn)。
　　 研究了關(guān)鍵工藝參數(shù)對大型折彎角度的影響，開發(fā)了一種新型開口可調(diào)式下模，實(shí)現(xiàn)了模具開口“無級”調(diào)節(jié)。以工程常用的8mm厚低碳高強(qiáng)鋼板折彎為例，采用數(shù)值模擬方法研究下模開口大小、下模入口處圓角半徑、上模圓弧半徑和上模壓下量四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對折彎過程中的應(yīng)力、應(yīng)變和回彈后殘余應(yīng)力分布的影響，發(fā)現(xiàn)隨著上模壓下量的增加，回彈角逐

4、漸減小，減小趨勢趨于平緩。結(jié)合正交試驗(yàn)方法和數(shù)值模擬技術(shù)建立25組不同參數(shù)的試驗(yàn)，采用直觀和極差方法分析四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對折彎角度的影響順序?yàn)樯夏；∶姘霃剑旧夏合铝浚鞠履A角半徑＞下模開口。
　　 在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過響應(yīng)面法計(jì)算得到折彎角度預(yù)測模型，借助Delphi平臺開發(fā)折彎角度快速預(yù)測模塊。結(jié)合免疫算法和模擬退火算法優(yōu)點(diǎn)編制程序，以關(guān)鍵參數(shù)作為待優(yōu)化變量，以折彎角度與目標(biāo)角度的偏差最小值為優(yōu)化目標(biāo)，對采用插塊式可調(diào)下模的折

5、彎成形工藝進(jìn)行優(yōu)化，比較模擬預(yù)測和試驗(yàn)結(jié)果可知兩者具有較好的一致性。為使下模開口達(dá)到可調(diào)范圍內(nèi)的任意大小，開發(fā)了一種新型開口可調(diào)式折彎下模，通過系列傳動(dòng)零件配合實(shí)現(xiàn)模具開口“無級”調(diào)節(jié)，擴(kuò)大了折彎件加工范圍。
　　 針對現(xiàn)有熱處理工藝的不足進(jìn)行了改進(jìn)，采用等效熱容法處理材料相變潛熱，對折彎模鑲條淬火冷卻過程進(jìn)行了數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究，解決了折彎模關(guān)鍵零件鑲條的淬火硬度均勻性問題和淬火后變形導(dǎo)致的孔距變化問題。研究發(fā)現(xiàn)鑲條橫截面的溫

6、度場分布由兩表面交接處至心部呈遞進(jìn)式梯度變化，在鑲條進(jìn)入淬火液后0-15s之間，表面換熱邊界條件對溫度場分布起主導(dǎo)作用，導(dǎo)致鑲條表面與心部溫差很大，最大值為256.29℃。在15-60s之間，內(nèi)部的熱傳導(dǎo)逐步取代表面換熱邊界條件對溫度場分布起主導(dǎo)作用，鑲條表面的冷卻速度小于內(nèi)部的冷卻速度。在65s左右時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變釋放潛熱，使得冷卻速度有較大幅度降低。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鑲條表面整體硬度穩(wěn)定在57±2HRC，硬度均勻性比原有工藝的57±4HRC有

7、所提高。淬火后鑲條伸長0.52mm，其中兩端孔距增加0.42mm，對于一體化的長尺寸鑲條，鉆孔時(shí)對孔間距需考慮“放量”。擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得線性公式Δx1=3.885×10-4x+0.1057（0＜x≤4000），用于一般精度要求的放量計(jì)算;二次多項(xiàng)式Δx2=-3.819×10-7x2+5.281×10-4x+0.0996(0＜X≤4000)用于精度要求較高的放量計(jì)算。
　　 本文的研究成果，可以為高精度大型折彎件生產(chǎn)提供技術(shù)支持;