国内外研究现状

弯管机管材弯曲的国内外研究现状如何?

【信息来源: 时间:2011-02-25 9:41:13 点击次数:43次】在弯管机进行管材弯曲过程中，外侧壁的减薄、破裂，内侧壁的增厚、起皱和横截面畸变及其演化过程，一直是包括管材弯曲成形在内的工程界未能有效解决的技术难题，也是当今国内外塑性加工学科研究的难点和热点。随着大口径薄壁管小弯曲半径件和难变形料(钛合金)管的应用推广，上述问题闩益严重。

目前管材的弯曲方法众多，按照成形方法来区分，主要有滚弯曲、模弯曲及无模弯曲三种；按照加热与否可分为冷弯法和热弯法；按照有无填充物可以分为有芯弯管和无芯弯管。有时为满足管件的特定形状要求，或为减轻弯曲加工工艺难度，也采用其他的特殊弯管方法，如振动冲击弯曲等。近年来，管材弯曲成形技术取得了一些新的进展，相继开发出热应力弯曲和激光弯曲成形等新技术。下面对弯曲的方法进行简单的介绍。

管道系统在电力、石化、等工程建设中有着广泛的应用。尤其是随着经济建设的迅速发展，管道的规格和用材也在向着大型化和高强度发展。目前国内的中频弯管机多以外国的技术为蓝本，采用机械传动，自动化程度偏低，难以使大口径的管道在弯制的过程中，达到规定的质量和精度要求，因此，决定采用液压系统推进代替机械进给。经实践证明，是切实可行的。

1 弯管机工作原理

中频加热液压弯管机主要由机械装置、液压系统、中频加热系统、PLC控制系统、冷却系统等组成。机械装置主要有卡紧装置、小车推进装置、导向轮装置和摇臂回转装置等组成。弯管的工作原理如图1所示，其基本过程是：在将管道安装好之后，利用中频电源通过感应圈对其待弯区域进行加热，当加热到一定温度后，由小车将管道按照一定的速度向前推进，沿调整好的弯曲半径进行弯曲。

图1 中频加热液压弯管机工作原理示意图

2 中频加热液压弯管机的液压系统

中频加热液压弯管机的液压系统原理图如图2所示，主要由9个液压缸和2个液压马达组成。主夹缸在弯管时始终保证管道通过夹具固定于转臂之上，确保管道按预定的半径进行弯曲；导夹缸起辅助夹管的作用，同时具有导向和支撑的功能；推进缸在弯管进行时，为弯管机提供动力；辅夹缸在弯管时把弯管固定于推进小车之上，防止管道在推进时产生振动；定位夹紧缸将主夹头定位在摇臂导轨上，防止其在工作中因受力而移动；定位液压马达，实现摇臂工作台的移动；复位马达是在弯管结束时，使摇臂复位。在弯管机的液压系统中，弯曲主夹缸、导夹缸、辅夹缸、推进缸以及定位夹紧缸均采用液控单向锁紧阀，减少压力损失，以保证弯管过程中夹紧、弯曲动作可靠。

图2 液压系统原理图

操作人员装好管坯，通过点动按钮控制电磁铁9YA通电而10YA断电，从而调整弯管的半径，半径调整好之后，点动另一按钮控制7YA通电而8YA断电，定位夹紧。然后按下启动按钮，在可编程控制器（PLC）的控制下依次自动执行以下的动作：

（1）电磁铁3YA通电，主夹缸驱动夹头关闭，从而把管子加紧；

（2）电磁铁SYA通电，辅夹缸驱动夹头关闭，把管子和推进小车固定在一起；

（3）电磁铁11YA通电，导夹缸驱动压料模把管子压紧；

（4）电磁铁13YA通电，主驱动缸推动小车，从而由小车带动钢管前进，沿调整好的的弯曲半径进行快速弯曲；

（5）电磁铁巧YA通电，将快速推进改为工进；

（6）弯管结束后，电磁铁12YA通电而11YA断电，导向缸退回，使压料模后退；

（7）电磁铁6YA通电SYA断电，辅夹头松开退回；

（8）电磁铁4YA通电3YA断电，主夹头松开退回。

操作人员将弯制好的管件取下之后，按下复位开关令电磁铁16YA通电而17YA断电，摇臂反向回转，使弯管机复位，准备下一个弯管开始，从而完成一个工作循环。

3 弯管机的PLC控制系统

3.1 控制系统的功能

（1）弯管前的工装过程：包括摇臂定位，主夹头、辅夹头的开和闭，导向轮的开和闭以及工件位置的调整。

（2）主要工艺参数的实时采集和显示：包括加热温度、弯曲的角度。

（3）参数设定的功能：包括弯曲角度的设定、加热温度上下限、工件行进速度定工艺过程参数的设定。

3.2 控制系统原理

中频加热液压弯管机的控制系统采用可编程控制器，选用日本某公司的FXZN-64MR，操作系统采用新型人机界面F940G0T，它们之间通过一根通信电缆实现实时通信。FXZN-64MR接受人机界面上的操作控制按钮以及温度的参数设置和光电编码器检测的位置和角度控制信号，使液压缸按规定的顺序完成各动作。触摸屏一方面将弯管机操作控制信号和工艺参数等传送给PLC，另一方面将PLC工作状态和运行信息显在触摸屏上，实现生产过程的动态监视。中频加热液压弯管机的控制系统组成框图如图3所示。

图3 控制系统框图

3.3 PLC的FO地址分配

XO编码器A相脉冲输入YO液压泵电动机控制接触器KM1 X1编码器B相脉冲输入Y1液压泵电动机卸荷电磁阀1YA

X2急停按钮Y2液压泵电动机卸荷电磁阀2YA

X3液压泵过载Y3主夹紧进位电磁阀3YA

X4定位夹紧压力开关Y4主夹紧退位电磁阀4YA

X5主夹紧进压力开关Y5辅夹紧进位电磁阀5YA

X6辅夹紧进压力开关Y6辅夹紧退位电磁阀6YA

X7导向进压力开关Y7定位夹紧进位电磁阀7YA

X8定位退限位Y8定位夹紧退位电磁阀8YA

X9主夹紧退限位Y9摇臂工作台进电磁阀9YA

X10辅夹紧退限位Y10摇臂工作台退电磁阀10YA X11摇臂复位限位Y11导向轮夹紧进电磁阀11YA

X12弯管机复位限位Y12导向轮夹紧退电磁阀12YA X13摇臂工作台进Y13弯管快进电磁阀13YA

X14定位进Y14弯管快退电磁阀14YA

X15主夹紧进Y15弯管快进电磁阀15YA

X16辅夹紧进Y16弯管机复位电磁阀16YA

X17导向轮进Y17中频电源控制接触器KM2

X18弯管推进快Y18冷却电磁阀18YA

X19弯管工进

X20弯管停

X21弯管快退

X22主夹紧退

X23辅夹紧退

X24导向轮退

X25摇臂工作台退

X26弯管机复位

X27中频加热按钮

X28冷却按钮

3.4 控制系统的软件设计