Предисловие
Применение технологии станков с ЧПУ в различных производственных областях общества привлекает широкое внимание исследователей в промышленной сфере. Однако, несмотря на постоянное развитие масштабов и скорости производства на станках с ЧПУ, наблюдается также низкая механическая эффективность и снижение производительности. Это порождает различные проблемы. Гидравлический гибочный станок с ЧПУ является одним из наиболее широко используемых станков с ЧПУ.
В данной статье кратко изложены концепция и функции гидравлического гибочного станка с ЧПУ, затем описана его структура, а после проведено углубленное исследование методов оптимизации конструкции.
Что такое гидравлический гибочный станок с ЧПУ?
Гидравлический гибочный станок с ЧПУ представляет собой двухцилиндровый гидравлический гибочный станок с ЧПУ, обеспечивающий движение вверх. Он приводит в движение левый и правый цилиндры за счет воздействий, создаваемых каждым клапаном, расположенным в сервопропорциональном клапане, и обеспечивает подъемное движение ползуна.
Для синхронизации ползуна в качестве основного инструмента используется технология электрогидравлического сервоуправления с полным замкнутым контуром. Решетчатые линейки с обеих сторон передают сигнал положения самого ползуна в систему ЧПУ. Затем система ЧПУ синхронно управляет размером открытия синхронизирующего клапана и управляет цилиндром. В конечном итоге, регулировка осуществляется автоматически, и, наконец, обеспечивается синхронная работа оси ползуна, который всегда находится параллельно рабочему столу.
Структурный анализ гидравлического гибочного станка с ЧПУ
Статический анализ конструкции фюзеляжа
С помощью метода конечных элементов ANSYS было смоделировано и проанализировано общее распределение перемещений корпуса гидравлического листогибочного пресса с ЧПУ, распределение перемещений в направлениях X, Y и Z, а также распределение перемещений в горловине корпуса, что позволило рассчитать величину распределения перемещений в направлениях 5 гибочных станков.
Анализ показал, что деформация самого гибочного станка в процессе работы в основном соответствует требованиям точности ЧПУ, однако в области горловины из-за больших напряжений в нижней части, максимальное из которых может достигать 169 МПа, это превышает допустимое напряжение для обычного гибочного станка (160 МПа). В реальном рабочем процессе наиболее подверженной усталости и разрушению является именно горловина гибочного станка. Поэтому эту область в горловине следует оптимизировать и соответствующим образом снизить значение напряжения для обеспечения прочности конструкции.
Статический анализ конструкции ползунка
Метод конечно-элементного анализа ANSYS используется для моделирования и анализа распределения перемещений ползуна гидравлического гибочного станка с ЧПУ при трех различных условиях нагрузки. Три условия: нагрузка по всей длине ползуна, нагрузка посередине и эксцентрическая нагрузка.
Результаты исследования показывают, что при полной нагрузке на скользящий блок величина изменяющегося параметра минимальна; при промежуточной нагрузке величина изменяющегося параметра максимальна.
Поэтому в процессе практического применения следует по возможности избегать нагрузки на среднюю часть направляющей гибочного станка и, по возможности, использовать эксцентрическую нагрузку. Для обычных гидравлических листогибочных прессов с ЧПУ условия нагрузки на направляющую можно определить с помощью анализа жесткости, однако точность работы направляющей пресса, изготовленной при нормальной жесткости направляющей, может достигать только уровня B, что недостаточно. Для обеспечения бережливого производства необходимо оптимизировать конструкцию этой части направляющей, чтобы повысить уровень бережливости продукции.
Статический анализ верстака
С помощью программного обеспечения для конечно-элементного анализа ANSYS проведите анализ силового поля деформации стола гидравлического гибочного станка с ЧПУ под воздействием нагрузки по всей длине, промежуточной нагрузки и эксцентрической нагрузки. При воздействии нагрузки по всей длине величина переменной производительности, создаваемой рабочим столом, минимальна; при воздействии промежуточной нагрузки величина переменной производительности максимальна.
Однако, согласно результатам анализа, проведенного с помощью программного обеспечения ANSYS, деформация рабочего стола больше, чем деформация направляющей при одинаковых условиях работы. Причиной этого явления является наличие трех небольших прямоугольных отверстий посередине рабочего стола, которые в основном используются для компенсации установки маслонасоса с целью компенсации деформации направляющей.
Оптимальная конструкция гидравлического гибочного станка с ЧПУ
Оптимальный дизайн формы и размера.
Принцип оптимизации фюзеляжа гидравлического гибочного станка заключается в следующем: при изменении конструкции фюзеляжа с помощью программного обеспечения для конечно-элементного анализа ANSYS рассчитываются максимальная вертикальная деформация фюзеляжа и максимальное давление в горловине, при этом обеспечивается соответствие исходной конструкции и общему диапазону ограничений по деформации и допустимым напряжениям, а основная цель – снижение веса фюзеляжа.
Следовательно, при проектировании гибочного станка радиус скругления горловины следует максимально увеличить, если глубина горловины соответствует соответствующим стандартам, чтобы снизить максимальное напряжение в горловине.
Оптимизация локальной прочности
При работе гидравлического гибочного станка с ЧПУ горловина легко ломается. Поэтому, чтобы обеспечить точность гибки и продлить срок службы гидравлического гибочного станка, необходимо уделить внимание оптимизации и улучшению этой области. Добавление С-образных ребер жесткости с внутренней и внешней сторон боковой пластины горловины позволяет уменьшить деформацию корпуса гибочного станка и нагрузку на горловину.
После завершения работ по локальному усилению мы дважды моделировали деформацию фюзеляжа и давление в горловине, а затем изменяли максимальную переменную деформации фюзеляжа на гибочном станке и максимальное давление в горловине в зависимости от ширины боковой пластины гибочного станка. После улучшения было обнаружено, что, хотя максимальная деформация и максимальное давление фюзеляжа и горловины незначительно увеличивались с увеличением ширины боковой пластины, общая деформация фюзеляжа и общее давление в горловине значительно снижались, что доказывает целесообразность метода оптимизации.
Оптимизация положения компенсационного цилиндра рабочего стола
Установите расстояние H между средним компенсационным цилиндром гибочного станка и поверхностью рабочего стола (единица измерения: мм, далее аналогично), расстояние между тремя компенсационными цилиндрами равно D, а смещение компенсационных цилиндров с обеих сторон относительно среднего компенсационного цилиндра в вертикальном направлении рабочего стола равно H1.
При оптимизации:
- Сначала оставьте H неизменным, измените значения D и H1, проанализируйте общую деформацию верстака и определите значения H, D и H1, при которых кривая деформации верстака и ползунка будет хорошо совпадать.
- Во-вторых, после этой оптимизации определяется максимальная величина компенсации положения цилиндра рабочего стола, чтобы уменьшить деформацию рабочего стола и повысить безопасность и эффективность работы гидравлического гибочного станка с ЧПУ.
Заключение
This article briefly introduces the concept and application of CNC hydraulic bending machine. Based on the analysis of the general type of CNC hydraulic bending machine's fuselage structure, slider structure, and the related performance of the worktable,we optimizing the structure of the CNC hydraulic bending machine from the shape and size of the fuselage, the local strength and the position of the compensation cylinder of the worktable.
Результаты исследования показывают, что описанный в данной статье метод оптимизации конструкции гибочного станка позволяет эффективно уменьшить деформацию корпуса гибочного станка и давление, оказываемое на горловину, а также уменьшить деформацию стола и повысить общую эффективность работы гидравлических гибочных станков с ЧПУ.
Чтобы узнать больше о наших продуктах, посетите наш сайт и подпишитесь на нашу рассылку. YouTube-канал
