导管数字化制造技术研究

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  [摘 要]在当今三维数字化产品设计、工艺设计、数字化制造的时代,以模线样板、样件、等模拟量为制造依据的生产方式已不能满足产品研制要求。文章利用Pro/ENGINEER软件,研究了导管数字化制造技术。通过导管数字化制造技术,省去现场取样环节,极大提高了生产效率。
  [关键词]导管;数字化制造;Pro/ENGINEER;样件;矢量测量机
  中图分类号:TG44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)20-0054-01
  0 引言
  在导管制造方面,传统的导管制造通常是“先取样后生产的生产模式”,用样件作为制造依据。管路系统属于增压输送系统,常需要其它结构件装配完成后方能组织人员进行现场取样,所以先取样,后生产模式是一种极为被动的生产模式。在产品研制处于不断优化的过程中,结构优化和管路系统的优化都会导致反复取样,取样环节的存在给产品研制过程中导管的生产管理带来极大的不便,且由于数量大,在现场取样的过程中常常耗费大量的生产周期,同时管路之间排列紧凑的部段取样时会产生互相干涉等问题,所以我们必须实现导管的数字化制造,省去现场取样环节,以适应产品生产的要求。
  1 导管数字化制造技术
  1.1 数字化制造与传统制造对比分析
  导管制造模式可分为“导管取样制造”和“数字化制造”两种模式。导管数字化制造是指利用三维软件通过三维建模提取导管弯曲信息,导管弯曲信息包括:推进距离Y、空间转角B、弯曲角度C,见图1所示。将提取的导管弯曲信息输入到数控弯管机内,利用数控弯管机弯管,使用矢量测量机测量弯曲后的导管。导管取样制造模式既先取样后生产模式,对批量小、精度要求不高的导管有着加工方便、检测灵活等优点,缺点是加工效率低浪费生产制造周期,样件存放时间过长可能会变形导致导管生产存在误差,而且各型号导管的样件、样板数量巨大,不方便管理。“数字化制造模式”有着自动化程度高、重复性号、弯曲质量好、不需要样件、样板等模线样板等优点
  1.2 基于pro/E软件设计三维建模
  在各类三维软件飞速发展的今天,我们可以用pro/E中的管路设计模块设计导管的三维模型,以三维模型的三维数据为依据,实现导管的数字化制造。下面以一根存在两个弯的导管为例,确定导管规格和中心弯曲半径的数值,用管路模块进行管路设计和相关参数的生成。下面是管路设计前准备工作:
  由于使用管路设计模块只能在组件模式下进行,所以我们必须先创建“组件”
  步骤一:创建“组件”
  打开PROE软件,点击新建,创建一个编号,并给文件命名;:
  步骤二:进入管路设计模块
  点击“应用程序”→“管路”,进入管路设计模块。
  步骤三:创建 “管路”
  点击“管路”→“(创建/路径)”在输入管路名处输入一个管路名称,在管路栈名处点击“创建”,输入该名称,并点击确定。
  步骤四:设置起点
  点击“设置起点”→“选取任何”,选择系统默认坐标系。
  步骤五:绘制第一条管路
  在绘制管路时需要输入Y、B、C三个数据值,
  设置导管成型后的直线段数量,圆弧个数,端点数,弯头个数,旋转角度个数。
  直线段长度Y:指从端点到直线段与圆弧切点交点之间的距离,此长度减去圆弧长度既是我们前面所说的推进距离Y。
  旋转角度B:即两个相邻弯头所在平面的夹角,此角即是我们前面所说的空间转角B
  扭转角度C:直线段与直线段之间的夹角,此角即是我们前面所说的弯曲角度C。
  步骤六:生成实体导管
  管路绘制完成后,点击“制造”→“管路实体”,选择设计完成的管路,点击“生成”,再点击确定,生成实体导管,
  步骤七:生成折弯信息表
  点击“菜单”选项,在弹出来的菜单中将“信息类型”选为“弯管机”,选择生成的导管实体,生成的信息折弯表。
  2 补偿量计算
  导管的弯曲过程就是塑性变形的过程,必然存在回弹现象,所以我们必须对回弹量进行计算。研究表明,弯管机的弯曲角度与导管弯曲成形后的角度呈一定的比例關系。首先,确定相对回弹系数和固定回弹系数,通常通过在弯曲加工同批次、同规格、同材质的管子时,在弯管机上弯曲两个试验件,设置两个弯曲角度,测量弯曲后的两个角度值,便可以确定弯管机的相对和固定回弹系数,就可以根据每个理论弯曲角度(实际图纸设计要求到的成型角度),计算出加工导管对应的实际弯曲角度。
  3 测量
  高效率的数控弯管机完成导管弯曲后,若导管较为复杂,需检验尺寸较多,若采用传统的测量方式,就会造成导管检验时间远远大于导管弯曲时间,从而浪费大量时间。我们使用矢量测量机测量弯曲后的导管,它能精密测量导管形状,测量机使用测量臂上的激光探头扫描导管直线段,当扫描完所有直线段,计算机计算出相交点,从而建立导管三维模型。测得的推进距离、弯曲角度、空间转角可作为验收数据存储,我们可以使用此数据来验收导管,此办法大大提高了导管验收效率。
  4 结束语
  为实现全程无人工干预导管弯曲,我们还要开发导管三维数模与机床代码的双向转换接口,实现其相互转换并保证数据转换可靠,这样我们将可以实现由导管设计阶段直接过渡到导管弯曲阶段。导管数字化制造技术的实现,大幅缩短了导管生产周期,减少了模具制造量,而且更好的保证了产品质量,我们可以在更多了领域推广使用此项技术。
  参考文献
  【1】王立新.矢量弯管.国防工业出版社,1984.
  【2】张浩,李江等.数控弯管的准确性和一致性研究.制冷与空调,2010
  【3】刘贤波.铜管弯曲成形加工中确定回弹量的方法.机械研究与应用,2007
  【4】罗志猛.基于三角形算法的数控弯管信息转换及仿真[D].武汉理工大学,2006
  作者简介
  赵鹃,女,出生年月:1984年2月,籍贯:北京,学历:大学本科,研究方向:导管成型和焊接,职称:工程师
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