摘 要

数控自动弯管机是基于矢量弯管原理，运用微机控制，完成用户所需的任意空间立体管形，是现代弯曲整形的重要加工设备。本文主要针对弯管机这一数控装备进行嵌入式测控系统的硬件系统研究开发，以嵌入式微处理器为硬件平台，代替传统的通用计算机和工控机，对机床的加工过程进行有效控制。在此基础上加装运动控制卡PCI-1240U，通过运动控制卡实现对伺服电机驱动器的控制，从而控制伺服电机带动各轴进行准确的旋转走位操作。本文主要对该嵌入式测控系统进行硬件系统的研究开发，针对工业现场控制电路的基本要求，利用PROTEL软件绘制四个控制电机的电路原理图和现场总体电路分布结构设计图；根据设计精度要求和对元器件性价比的比较，对包括嵌入式系统、运动控制卡、伺服电机、伺服电机驱动器、输入输出卡、编码器及传感器等元件在内的各类硬件设备的选型。本文所设计的嵌入式测控系统用于控制数控自动弯管机的工业现场实际运行，主要实现弯管机的送料、旋转、弯曲等功能的控制。所设计的电路及选取的硬件在工业现场调试中基本能够达到预期的效果。

关键词:　数控自动弯管机、运动控制卡、伺服驱动器

Design of mechanical system for numerical control bending machine (car part)

Abstract

CNC pipe bending machine is an important modern curved plastic processing equipment, which is based on the vector theory, using computer control, to complete any space for three-dimensional tube to meet users requirements. In this paper, it mainly about the research and development of hardware systems on the numerical control equipment for pipe bending machine embedded control system, using embedded microprocessor hardware platform, instead of the traditional general-purpose computers and industrial machines, to control the machining process effectively. On this basis, installation of motion control card PCI-1240U, realized through the motion control card servo motor drive control, to control each axis servo motor drive for accurate operation of rotating gears. In this paper, it mainly about the control system of the embedded hardware systems’ research and development, for industrial control circuit of the basic requirements, using PROTEL software to draw four motor control circuit schematic diagrams and field distribution of the overall structure of the circuit design; according to the design precision and comparison of the cost on components, select the equipment including embedded systems, motion control cards, servo motor, servo motor drive, input and output cards, encoders , sensors and various types of hardware components. This embedded control system designed to control the pipe bending machine for industrial on-site practical operation, mainly about feeding, rotating, bending and other functions of the control. The circuit design and selection of hardware debugging in the industrial field can achieve the desired results.

Keywords:　CNC pipe bending machine、Motion Control Card、servo drive

目录

目录 1

前言 1

1数控自动弯管机介绍 2

1.1弯管机弯管工艺分析 2

1.2弯曲加工的种类 2

1.2.1滚弯 2

1.2.2无模弯曲 3

1.2.3热应力弯曲 5

1.2.4激光成形弯曲 6

1.3弯管机的分类 6

1.3.1机动弯管机 7

1.3.2液压弯管机 7

1.3.3数控自动弯管机 7

1.4数控自动弯管机实物图 8

1.5国内外数控自动弯管机发展概况 8

1.6弯管机的发展历程及趋势 9

1.7研究数控自动弯管机的目的及意义 12

2 数控自动弯管机基本原理及组成 14

2.1数控自动弯管机工作原理 14

2.2 数控自动弯管机的组成 16

2.2.1机械部分 16

2.2.2电气系统 17

2.2.3液压系统 17

2.2.4润滑系统 18

3弯管机零件图 20

3.1弯管小车底座 20

3.2 带轮传动部分 20

3.3 防护板 21

3.4 底板支座 21

3.5 提取气缸 22

3.6 夹头 22

3.7 箱体 23

3.8 小同步带轮 23

4 弯管机计算 24

4.1涡轮蜗杆减速箱的计算与选择 24

4.2齿轮的计算与设计 24

总结 27

致谢 28

参考文献 29

附录 30

前言

随着社会的发展，各行各业对各种型号弯管的需求迅速增长，对管材弯曲成形精度要求也越来越高，这一切促使人们对管材弯曲加工工艺及加工设备进行了深入的研究。很多工业发达的国家都开始开发研制计算机数控弯管加工设备，并资助管材弯曲加工工艺的理论及实验研究，同时在实际应用中取得了比较好的经济效益。但是，我国的管材弯曲加工设备与加工技术的研究与应用仍然远远落后于当今的世界先进水平，远远不能适应我国工业生产和国防的需求，导致我国许多的企业不得不花费巨额资金引进国外先进的管材数控弯曲加工设备。目前国内使用的数控自动弯管机设备通常是在通用计算机或工控机的基础上加装运动控制卡，使用Windows操作系统，并安装昂贵的数控软件构成的。这样的系统软件成本高、硬件资源浪费、功耗大。提高弯管生产的效率，节约生产成本，改进系统结构，提高产品的精度，是我们追求的目标。

弯曲是属于冲压工艺成形工艺中的，其中冷冲压是先进的金属加工方法之一，它是基于在金属塑性变形上，冷冲压利用冲压设备和模具，对板料金属进行加工，为了获得加工过程中所需要的尺寸和零件形状，它是必要的，也是一种常见的成型加工方法。将金属材料弯曲制成所需要的一定的角度、形状和曲率的过程就是弯曲成形。广泛应用这种弯曲成形技术，在冲压生产过程中占有及其重要不可忽视的地位。弯曲可以通过在弯板机上使用弯曲模压弯，也可以在压力机、滚弯机、弯管机、和拉弯机上进行。弯曲材料的类型包括棒料、板料、型材和管材。

另外管材的弯曲加工也占有非常重要的地位，主要应用在汽车、机械电子、管道工程、化工部门、石油、航天航空等工业部门。若弯曲零件是用管材制造的，无论是空间弯曲件，还是平面弯曲件，在金属结构中有十分广泛的应用，还应用于大量液体、气体的输送管路。生产管件采用管材弯曲，普遍用钢、铝、铜管，另外也使用各种金属合金管材或者他金属管作为管坯。，这些行业结构的合理性、可靠性和安全性的产品将直接收到弯管质量是否合格的影响。

1数控自动弯管机介绍

1.1弯管机弯管工艺分析

管材进行弯曲加工过程中，必须在充分考虑管材横截面形状特点以及影响弯曲加工的各种因素的，注重解决以下问题：