浅谈弯管机控制系统及管材弯曲回弹之研究重点

  弯管是工业领域应用广泛的重要零部件，弯管处是管道的关键部位。工业生产中很多管道输送网络都要求能承受高温、高压，当管道内的流体转弯时，会对弯管凸边型成较大冲击，在弯管凹边一侧反而型成减压区。传统弯管加工工艺会造成凸边管壁受拉减薄、凹边管壁受压增厚，从而出现弯管受力大的地方薄弱、受力小的部位反而变厚的不合理现象。

  使用弯管机弯管，管材由于能够*、高效、低耗地制造轻量化、强韧化弯管零件而得以在航空、航天以及汽车领域获得广泛应用。然而管材的成形质量取决于成形后的回弹量。回弹是管材弯曲卸载后必然发生的现象，回弹现象的存在严重影响了管材生产的精度和效率，当回弹量超过零件的允许误差后就成为成形缺陷。回弹问题不仅是工业生产中的一个实际问题，也是学术界长期关注的热点。

  对薄壁管件的弯曲回弹进行了详细的分析，并就回弹控制以及弯管机的控制系统进行了研究，主要的研究内容如下：

  (1)研究薄壁管件的弯曲成形机理,建立符合实际的弹塑性有限元模拟模型。通过对薄壁管件在弯曲条件下的应力应变进行分析，推出了回弹量的近似计算公式，并指出了影响弯曲回弹的主要因素。

  (2)研究对薄壁管弯曲回弹的控制。详细论述了弯曲回弹控制的方法,指出薄壁管弯曲回弹控制方案的设计应本着理论分析与工程实际相结合的原则，所以较优的回弹控制方案应是数值模拟结果与实际生产中的弯曲回弹结果相结合,*终达到控制回弹的目的。

  (3)阐述了弯管机的功能和特点,就自主开发的数控弯管机的工作原理进行了详细的分析和说明，详细阐述了数控弯管机控制系统硬件结构的组成以及各硬件设备的选择。其中弯管机的控制系统是基于工业PC和Windows XP平台建立起来的实时可行的控制系统。基于已获得的薄壁管弯曲回弹规律，采用VB6.0开发具有回弹补偿功能的弯管机控制系统，从而为薄壁管弯曲回弹的补偿提供了一条可行的途径。

  为满足国内各行业对高质量和精度弯管的需要，研究了基于PLC控制的大型中频加热弯管机。首先对中频加热弯管机的结构进行了分析,并对其主要的机械装置进行了选型与计算，设计了液压系统来代替传统的机械传动，设计了基于PLC的中频加热弯管机控制系统。控制系统包括角度控制、温度控制以及运动过程控制三部分。上位机采用PC机，下位机采用可编程序控制器，利用可编程控制器的通信功能，采用Visual Basic开发了简单实用的监控软件，实现了实时监控的目的。另外控制系统还采用了触摸屏,使人机交互更加的方便。