拟合渐进成形控制系统及其方法

摘要

本发明公开了一种拟合渐进成形控制系统，包括触摸屏、激光测距传感器、工业控制计算机、多功能卡、X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动，所述的触摸屏、工业控制计算机、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动安装在控制机柜中，多功能卡包含CAN1、CAN2总线接口，安装在工业控制计算机的插槽内，X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别安装在X丝杆、Y丝杆、R丝杆、D丝杆的尾部，激光距离传感器2、触摸屏通过电缆分别和工业控制计算机相连。本发明实现管材拟合渐进成形控制，无需在进行管材退火后有模加工；实现各种管材的自动成形控制，无需变换系统组成及模具。

主权项

1.一种拟合渐进成形控制方法，其特征在于步骤如下：第一步，依据要求加工圆形尺寸及公差带，产生一个半径为R的虚拟加工圆形；产生半径为R的虚拟加工圆形方法为：(1)待加工管材成形后的加工要求半径为R1，R2、R3分别为要求的公差带半径；(2)确定虚拟加工圆半径为R，R＝R1+0.8δ；(3)依据以下公式确定步进角θ：1.6×δ＝R×(1-cos(θ/2))  可得：$\theta =2\times \arccos (1-\frac{1.6\delta }{R})$第二步，操作人员通过触摸屏输入工件代号ID，工业控制计算机从数据库中读取工件相关信息，包括：a.待加工管材的成形角与上压模下压量之间的函数关系，即上压模的下压行程和管材加工成形角的函数关系y＝f(x)，y为下压量，x为目标成形角，这个函数是依据试验进行标定拟合，不同的管材变形特性不同，函数关系也不相同，采用一次曲线拟合或二次曲线拟合；b.管材成形后的加工要求半径R1；c.精度要求±δ；第三步，待加工管材加工过程，即工业控制计算机通过X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动控制压头转台运动到加工的起点A，管材AB段、BC段、......均为直线，由这些直线段拟合成成形加工需要的圆弧段，其中B、C、......是管材加工成形点，产生变形角；采用直线拟合成圆弧的步骤为：a.以弧为轨迹，工业控制计算机控制X轴、Y轴，将变形点运行到B点，同时控制R轴旋转，旋转量为θ/2；b.以步进角θ作为目标成形角x，依据管材的成形角与上压模下压量之间的函数关系y＝f(x)，控制上压模下压，使管材产生变形，到位后保持0.5～2秒后，抬起上压模；c.通过激光测距传感器测量管材变形前后的距离差ΔL，计算出实际塑性变形角θ₁，θ1＝arctanΔL/r，r为激光测距传感器的测量激光点打到管材表面的点到加工变形点的距离；d.以θ₁为下一步折弯成形的步进角，工业控制计算机控制X轴、Y轴，以弧为轨迹将变形点运行到C点，同时工业控制计算机控制R轴旋转θ₁角；e.依旧以θ作为目标成形角，依据管材的成形角与上压模下压量之间的函数关系，控制上压模下压，到位后保持0.5～2秒后，抬起上压模，通过激光测距传感器测量管材变形前后的距离差ΔL，计算出实际塑性变形角，进行下一次步进，如此反复加工，直到拟合渐进成形加工完毕；该拟合渐进成形控制方法所涉及的拟合渐进控制系统，包括触摸屏、激光测距传感器[2]、工业控制计算机、多功能卡、X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动，所述的触摸屏、工业控制计算机、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动安装在控制机柜中，多功能卡包含CAN1、CAN2总线接口，安装在工业控制计算机的插槽内，X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别安装在X丝杆、Y丝杆、R丝杆、D丝杆的尾部，激光测距传感器[2]、触摸屏通过电缆分别和工业控制计算机相连；激光测距传感器[2]、下压模[4]、上压模导向块[7]固定安装在压头转台[1]上，上压模[3]设置在上压模导向块[7]上，该上压模[3]相对于压头转台[1]沿上压模导向块[7]具有D向运动，固定待加工管材[5]的固定架[6]固定在数控机床的床身上，压头转台[1]相对于数控机床床身具有X、Y、R三自由度运动功能；X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别检测数控机床的X、Y、R、D轴的位置，通过CAN1总线接口与工业控制计算机实现信号连接，实时为工业控制计算机提供数控机床的X、Y、R、D轴的位置信息；X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动通过CAN2总线接口与工业控制计算机实现信号连接，工业控制计算机通过X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动实现对各轴运动控制；工业控制计算机通过X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动分别控制压头转台1的左右、上下和旋转运动，通过D轴驱动控制上压模[3]上下运动。