Préface
L'application de la technologie des machines-outils à commande numérique (CNC) dans divers secteurs de production de la société a suscité un vif intérêt chez les chercheurs du secteur industriel. Cependant, malgré le développement continu de l'échelle et de la vitesse de fabrication des machines-outils à commande numérique, on observe également une faible efficacité mécanique et une baisse des performances, ainsi que divers problèmes. Cintreuse hydraulique CNC est l'une des machines-outils à commande numérique les plus utilisées.
Cet article présente brièvement son concept et sa fonction, puis sa structure, et enfin une étude approfondie de la méthode de conception d'optimisation de la machine de cintrage hydraulique CNC.
Qu'est-ce qu'une cintreuse hydraulique CNC ?
La cintreuse hydraulique CNC est en réalité une cintreuse hydraulique CNC à double vérin vertical. Elle actionne le retour et l'extension des vérins gauche et droit grâce aux commandes de chaque distributeur proportionnel, et assure le mouvement de levage du coulisseau.
Pour la synchronisation du coulisseau, la technologie de servocommande électrohydraulique en boucle fermée est principalement utilisée. Les règles graduées de part et d'autre transmettent au système CNC le signal de position du coulisseau. Ce dernier contrôle alors l'ouverture de la vanne de synchronisation et le vérin, assurant ainsi un réglage automatique et un fonctionnement synchrone de l'axe du coulisseau, toujours parallèle à la table de travail.
Analyse structurelle d'une cintreuse hydraulique CNC
Analyse statique de la structure du fuselage
Utilisation de la méthode d'analyse par éléments finis ANSYS pour simuler et analyser la distribution globale des déplacements du corps de la presse plieuse hydraulique CNC, la distribution des déplacements dans les directions X, Y et Z, et la distribution des déplacements de la gorge du corps, calculant ainsi la quantité de distribution des déplacements dans la direction de 5 machines de pliage.
L'analyse révèle que la déformation de la cintreuse elle-même, lors de son fonctionnement, satisfait globalement aux exigences de précision CNC. Cependant, au niveau de la gorge, les contraintes élevées en partie basse, pouvant atteindre 169 MPa, dépassent la contrainte admissible d'une cintreuse classique (160 MPa). En pratique, la gorge de la cintreuse est la zone la plus exposée à la fatigue et à la rupture. Il est donc nécessaire d'optimiser cette zone et de réduire les contraintes afin de garantir la résistance de la structure.
Analyse statique de la structure du curseur
La méthode d'analyse par éléments finis ANSYS est utilisée pour simuler et analyser la distribution des déplacements du coulisseau d'une cintreuse hydraulique à commande numérique sous trois conditions de charge différentes : chargement sur toute la longueur du coulisseau, chargement en son milieu et chargement excentré.
Les résultats de la recherche montrent que lorsque le bloc coulissant est soumis à une charge sur toute sa longueur, la variable de type qui se produit est la plus petite ; lorsqu'il est soumis à une charge intermédiaire, la variable de type qui se produit est la plus grande.
Par conséquent, lors de l'application, il convient d'éviter autant que possible la charge au centre du coulisseau de la presse plieuse et de privilégier une charge excentrée. Pour les presses plieuses hydrauliques CNC classiques, l'analyse de la rigidité permet d'appréhender les conditions de charge du coulisseau. Cependant, la précision d'usinage du coulisseau, compte tenu de sa rigidité standard, n'atteint que le niveau B, ce qui est insuffisant. Dans une optique de production allégée, il est nécessaire d'optimiser la structure de cette partie du coulisseau afin d'améliorer la qualité du produit.
Analyse statique de l'établi
À l'aide du logiciel d'analyse par éléments finis ANSYS, effectuez l'analyse des forces agissant sur le champ de déformation de la table d'une machine de pliage hydraulique à commande numérique sous charge longitudinale, charge intermédiaire et charge excentrée. Sous charge longitudinale, la variable de performance générée par la table est minimale ; sous charge intermédiaire, elle est maximale.
Cependant, d'après les résultats d'analyse du logiciel ANSYS, la déformation de la table de travail est supérieure à celle du coulisseau dans les mêmes conditions de fonctionnement. Ce phénomène s'explique par la présence de trois petits trous rectangulaires au centre de la table de travail, principalement destinés à compenser l'installation du vérin hydraulique et, par conséquent, la déformation du coulisseau.
Conception optimale d'une cintreuse hydraulique CNC
Conception optimale de la forme et de la taille
Le principe d'optimisation du fuselage de la machine de cintrage hydraulique est le suivant : en cas de modification de la structure du fuselage, utiliser le logiciel de séparation par éléments finis ANSYS pour calculer la déformation verticale maximale du fuselage et la pression maximale au niveau du col, en veillant à ce qu'elle reste dans la structure d'origine et dans la plage de contrainte globale de déformation et de contrainte admissible, l'objectif principal étant de réduire le poids du fuselage.
Par conséquent, lors de la conception de la cintreuse, le rayon de congé de la gorge doit être augmenté autant que possible lorsque la profondeur de la gorge répond aux normes pertinentes afin de réduire la contrainte maximale au niveau de la gorge.
Optimisation locale de la force
Lors du fonctionnement d'une cintreuse hydraulique CNC, la gorge de la machine est sujette à la rupture. Par conséquent, afin de garantir la précision de cintrage et de prolonger la durée de vie de la cintreuse, il est essentiel d'optimiser et d'améliorer cette zone. L'ajout de nervures de renfort en forme de C sur les faces intérieure et extérieure de la gorge permet de réduire la déformation du bâti et les contraintes exercées sur la gorge.
Après avoir achevé les travaux de renforcement local, nous avons calculé à deux reprises la déformation du fuselage et la pression au niveau de la gorge. Ensuite, nous avons modifié la variation maximale de la déformation du fuselage et la pression maximale au niveau de la gorge en fonction de la largeur de la plaque latérale de la cintreuse. Après optimisation, nous avons constaté que, bien que la déformation maximale et la pression maximale du fuselage et de la gorge augmentent légèrement avec l'accroissement de la largeur de la plaque latérale, la déformation globale du fuselage et la pression globale au niveau de la gorge sont toutes deux significativement réduites, ce qui prouve la pertinence de la méthode d'optimisation.
Optimisation de la position du vérin de compensation de la table de travail
Réglez la distance H entre le cylindre de compensation central de la machine à plier et la surface de la table de travail (unité : mm, même ci-dessous), la distance entre les trois cylindres de compensation est D, les cylindres de compensation des deux côtés par rapport au cylindre de compensation central dans la direction verticale de la table de travail Le déplacement est H1.
Lors de l'optimisation :
- Tout d'abord, gardez H inchangé, modifiez les valeurs de D et H1, analysez la déformation globale de l'établi et déterminez les valeurs de H, D et H1 lorsque la courbe de déformation de l'établi et le curseur peuvent bien s'ajuster.
- Deuxièmement, après cette optimisation, la valeur maximale de compensation de la position du vérin de la table de travail est déterminée, afin de réduire la déformation de la table de travail et d'améliorer la sécurité et l'efficacité de fonctionnement de la cintreuse hydraulique CNC.
Conclusion
Cet article présente brièvement le concept et l'application de la cintreuse hydraulique à commande numérique. À partir de l'analyse de la structure générale du bâti, de la structure du coulisseau et des performances de la table de travail de ce type de cintreuse, nous optimisons sa structure en fonction de la forme et des dimensions du bâti, de la résistance locale et de la position du vérin de compensation de la table de travail.
Les résultats de la recherche montrent que la méthode d'optimisation de la structure de la machine à cintrer mentionnée dans cet article peut réduire efficacement la déformation du corps de la machine à cintrer et la pression supportée par la gorge, ainsi que la déformation de la table, et améliorer l'efficacité de travail de la machine à cintrer hydraulique CNC en général.
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