PDF《数 控弯 管机 加工工艺 规划 的研究》

C N C M a c h I n i n g T e c h n

0 l o I g y数 控加 ZZ 艺技 术数控弯 管机 加工工艺 规划 的研究 马春敏① 康存锋① 黄旭东① 吴洁② 费仁元① ( ①北京工业大学, 北京

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2 4 ;

② 中国地质大学, 北京

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8 3 ) 摘要:以长治锻压设备厂的数控弯管机为例 , 介绍了数控弯管机的加工工艺规划过程的研究.

着重介绍了 在VC++的环境下 . 采用 Op e n GL技术开发了三维管型模型, 具有交互式的快速管型生成和显示、 管型折弯过程仿真动画、 弯管过程 中的干涉检查等功能, 可以实现对管型文件与弯管过程的核查. 该项技术适合于对不同管型的加工工艺的规划. 关键词 : 数控弯管机 O p e n GL 干涉检查 工艺规划 R e s e a r c h o n t h e Pr o c e s s T e c h n i c a l L a y o u t o f NC Pi p e Be n d i n g Ma c h i n e MA Ch u n mi n① , KANG Cu n f e n g ① , HUANG Xu d o n g ① , W U J i e ② . FEI Re n y u a n① ( ( ~B e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,B e i j i n g

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2 4 ,C H N;

@C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s ,B e i j i n g

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8 3 ,C H N) Ab s t r a c t:Th e r e s e a r c h o n t he b e n d i n g p r o c e s s l a y o u t o f t h e NC p i p e b e n d i n g ma c h i n e,wh i c h wa s ma d e b y Ch a n g - z h i F o r g i n g a n d Ma n u f a c t u r i n g Ma c h i n e r y Co mpa n y a s a n e x a mp l e,wa s i n t r o d u c e d i n t h e p a p e r .Th e t h r e e―d i me n s i o n a l p i p e mo d e l wa s d e v e l o p e d wi t h Op e n GL u n d e r VC + + e n v i r o n me n t .I t s f u n c t i o n i n - c l u d e s t h e p i p e b e n d i n g p r o c e s s d i s p l a y i n g a n d i t s s i mu l a t i o n a n d s u p e r v i s i o n o n t h e c o mp u t e r a s we l

1 . Th e t e c h n i q u e c o u l d b e a p p l i e d t o p i p e d o c u me n t c h e c k i n g f o r b e nd i n g p r o c e s s a n d a l l k i n d s o f o t h e r b e n d i n g p r o c e s s l a y o u t wi t h d i f f e r e n t p i p e t y p e s . Ke y wor d s:NC P i p e Be n d i n g Ma c h i ne;

Op e n GL;

I n t e r v e n t i o n Ch e c k;

Te c h n i c a l La y o u t 弯管技术广泛应用于锅炉及压力容器 、 空调制造、 汽车、 航空航天等多种行业.当今拥有较成熟的弯管 机系统 的公 司有英国的ADDISON公司、意大利的BLM公 司、 中国台湾的颖霖机械工业股份有 限公司和 山西长治锻压设备厂等.管材的形状复杂多变, 弯管 工艺人员通常依据 图纸输入关键 点 的坐标 ( X Y Z坐标) , 然后生成可 以由设备直接完成动作的参数 坐标 ( Y B C坐标) .由于传统 的二维控制系统 界面很难在 加工出管材之前显示管材的逼真形状 , 本文采用了 V C ++和OpenGL三维 建模技术较好地满足了这 种需求.另外对弯管过程的干涉检查决定了某种管型在某 台设备上弯管的工艺过程是否可行 , 传统的检查方法 是只做一 些简单 的估算 , 然 后在 设 备上 通 过单 步 的方 法进行调试 , 效率很低.本文采用三维动画仿真 的技 术则能够在制定弯管工艺规划过程中及时迅速发现问 题并 找到最佳 的管型 加工方案 . } 北京市先进制造重点实验室支持( I )

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6 2

1 )

1 弯管机工作过程简介 J 弯管机的简单结构如图 1所示.其中模具 5用于 加工不同直径和弯曲半径的管型;

钳口4将管材 7卡 紧在模具上 ;

弯臂 3用于对管件进行弯曲( C轴) ;

导向 模 2将随动模

1 靠在管材 7上;

随动模 1跟随管材向 前移动同时与弯臂 3共同构成使管材发生塑性变形的 扭矩 ;

防皱板 6防止管材在弯曲过程 中发生褶皱 ;

夹头

1 一随动模;

2 一导向模;

3 ―弯臂;

4 ―钳口;

具;

6 一踌皱板;

7 一管材 ;

8 一夹头 ;

9 一 小车 ;

1 O 一芯棒 . 图1弯管机 结构筒图 数控加ZZ艺技术 C N C M a c h i g T e c h n

0 l

0 g y 8夹住管材 7, 使管材 7绕 y轴转动;

小车 9使管材

7 向前运动(

1 , 轴) ;

芯棒

1 0插入管材 7内部 , 防止管材 在加 工过程 中发生变形 . 管材的加工流程如图

2 . r 轴前进到上管位置 H 夹头夹住 管H芯棒进到位 H r 轴到第一次弯管位置 钳1 :

3 进到位置 H 导向进到位置 H C轴弯售 随动模进 r 轴不使能 ― . { ! 竺竺竺竺竺H兰竺兰H竺!苎H! 塑竺兰H竺 兰竺兰固I-4匝CI-4匝Br轴进轴退轴转I . . . . . . . . … 图2 管材 的加工流程

2 管型三维模型的建模方法 采用 O p e n G L对管型进行三维建模.O p e n G L的 英文全称是 O p e n G r a p h i c s L i b r a r y , 即开放的图形程序 接口, 是SGI公司开发的三维图形接 口软件 , 现已成为 工业标准.在VC++中可以采用该库函数进行三维 模型的构造和显示L

2 ] .

2 .

1 图形 显示方 法 管材形状看似复杂, 但是通过弯管的工艺过程不 难看出任何形状的管材都是由直管和弯管组成. 对于直管段部分, 可采用OpenGLglu库 中的gluCylinder(G L U q u a d r i c q o b j ,G L d o u b l e b a s e R a d i ― U S,GI Ao u b l e t o p Ra d i u s ,GL d o u b l e h e i g h t ,GLi n t s l i c e s , G L i n t s t a c k s ) 函数.该模型采用二次曲面技术, 可以使圆柱模型具有很好的渲染效果. 对于弯曲管段, 在OpenGL的基本库 中没有直接 的模型可以使用.但是 , 可以用 g l u t 库中的圆环模型, 其函数为 g l u t S o l i d T o r u s ( G L d o u b l e i n n e r R a d i u s , G L d o u . b l e o u t e r Ra d i u s ,GL i n t s i d e s. G L i n t r i n g s ) , 再通 过裁减 的方法实现,如图3所 示.由于 g l u t 库中的模型均较完 善,所以用 这种 方法构造的 弯 曲管段渲 染效果也很好 , 可以与用 g l u C y l i n d e r ( ) 构造 出的直管段光顺地衔接.构 造弯曲管段的程序实现如下 : / / 定义剪裁面位置 图3 弯 曲管段构造 方法 G L d o u b l e c l i p P l a n e [

4 ]= {1 .

0 ,

0 .

0 ,

0 .

0 ,

0 . 0} ;

G L d o u b l e c l i p P l a n e l [ 4]: {

0 .

0 ,1 .

0 ,

0 .

0 ,

0 . 0} ;

g l P u s h Ma t r i x ( ) ;

/ / 将变换矩阵压人堆栈 g l C l i p P l a n e ( G L _ C L I P _ P L AN E

0 ,c l i p P l a n e ) ;

/ / 画剪裁面

1 g l P u s h Ma t r i x ( ) ;

/ / 将变换矩阵压入堆栈 g l R o t a t e f (

9 0一fGuanC,

0 . O F ,

0 . O F ,I . O F ) ;

/ / f G u a n C为弯 曲管 ・

2 2 ・ 材圆弧角 g l C l i p P l a n e ( G L _ C L I P _ P L A N E

1 , c l i p P l a n e

1 ) ;

/ / 画剪裁面

2 g l P o p Ma t r i x ( ) ;

/ / 将变换矩阵弹 出堆栈 g l E n a b l e ( G L _ C L W_ P L A N E

0 ) : g l E n a b l e ( G L ― C L I P ― P L A N E

1 ) ;

/ / 画圆环 , f G u a n O u t R= T R( 模具半径) , f G u a n l n R为管材半径 g l u t S o l i d T o r u........