Машината за сгъване е незаменимо прецизно оборудване в съвременното индустриално производство, което съчетава механична механика, наука за материалите и технология за автоматизирано управление. Устройството се използва широко в производството на автомобили, космическата промишленост, производството на домакински уреди и т.н. Чрез контролиране на деформацията на ръба на метални листове-често се постига чрезмашина за сгъване и валцуване на ръбовеза непрекъснато довършване на ръбовете-може да се формира сложна структура. В тази статия принципът на работа на машината за сгъване е систематично анализиран от три аспекта: механична структура, контрол на движението и деформация на материала и техническите предимства на машината за сгъване, включително тези, подобрени отмашина за сгъване и валцуване на ръбове, се обсъждат с типични сценарии за приложение.
'
'
1. Механична структура и принципи на движение
Основната механична система на машината за сгъване включва приспособления за позициониране, матрица за валцуване, система за валцуване и система за контрол на налягането. Като вземем за пример обработката на компонентите на плочата на автоматичната врата, устройството използва приспособление за позициониране, за да локализира точно вътрешната и външната плоча, за да гарантира, че относителната й позиция е стабилна в процеса на валцуване. Въртящата се матрица приема горния и долния разделен дизайн, горната матрица поддържа контура на външния панел, а долната матрица локализира вътрешната плоча. Тази структура ефективно предотвратява изместването или деформацията на плочата по време на обработка.
Ролковата система действа като механизъм за изпълнение на оформяне на ръбове и обикновено се състои от три до 5 ролки под различни ъгли. По време на обработката промишленият робот носи ролката по предварително определена траектория, контролира дълбочината на проникване и скоростта на ролката и постепенно увива външния ръб на панела около вътрешната плоча. Този много{3}}ролков метод гарантира точност на формоване и избягва материални щети поради прекомерен натиск в една точка. Например, когато обработва извита повърхност, системата първо използва ролка с голям радиус за предварително формоване, след това превключва към ролка с малък радиус за довършителна обработка и накрая използва плосък цилиндър за довършителна обработка на повърхността.
Системата за контрол на налягането използва механизъм за обратна-затворен цикъл, при който сензорите за налягане непрекъснато следят контактната сила между ролката и панела и предават данни към централния контролер. Когато се открие необичайно налягане, системата автоматично регулира изходното налягане на хидравличния цилиндър, поддържайки стабилно налягане през целия процес. Тази технология за динамично регулиране на налягането позволява на устройството да работи с панели с различни дебелини и материали. Може да обработва дебелини от 0,5 до 3,0 mm. Може да обработва и материали с граница на провлачване до 600 MPa.
2. Механизми за деформация на материала и контрол на процеса
Процесът на огъване и валцуване е по същество процес на пластична деформация, включващ теория на огъване и ефект на закаляване при деформация в механиката на материалите. Когато ролката притисне ръба на панела, материалът първо става еластичен. С увеличаване на налягането зоната на деформация постепенно навлиза в пластична фаза. По време на този процес се появява дислокация и деформация на зърното в материала, което води до повишена твърдост и намалена пластичност, феномен, известен като деформационно втвърдяване.
За да контролира процеса на деформация на материала, оборудването използва много-процес на формоване. Вземете класическия три-етапен процес. Първият етап е предварително-сгъване. В този етап ролката сгъва ръба на панела при ниско налягане от 30 градуса –45 градуса. Този етап причинява главно еластична деформация. Вторият етап е основно формоване. В този етап ръбът се сгъва на 90 градуса, когато налягането достигне зададена стойност. След това материалът навлиза в пластична деформация. Третият етап е формоване, при което налягането се намалява и ъглите на ролките се регулират, за да се премахне пружинирането на ръба, осигурявайки точни крайни ъгли на формоване. Този поетапен процес гарантира прецизността на формоването и минимизира остатъчното напрежение вътре в материала.
Контролът на температурата е ключът към влиянието върху качеството на деформацията на материалите. При обработка на високоякостна стомана или алуминиеви сплави системата включва нагревателни устройства за предварително загряване на ролката или плочата. Температурите на предварително загряване обикновено са между 150 и 250 градуса по Целзий, което намалява границата на провлачване на материала и увеличава неговата пластичност, без да причинява прекомерно окисление. Например, когато се обработват врати от борна стомана, предварителното нагряване при 200 градуса намалява силата на формоване с 30%, като същевременно намалява процента на пукнатини по ръбовете от 15% до по-малко от 2%.
3. Автоматизирани системи за управление и оптимизация на процеси
Модерната сгъваема мелница и валцова мелница приемат силно интегрирана автоматична система за управление, чието ядро е сътрудничеството между индустриален робот и цифрови CNC контролери. Преди обработката инженерите използват софтуер за офлайн програмиране, за да проектират движението на ролката и да предават данни към контролера на робота. По време на обработката роботът настройва параметрите на движение в реално време според обратната връзка от сензора, за да гарантира, че ролката винаги се движи по оптималния път. Този интегриран контролен модел от „инструкция-към-практика“ може бързо да се адаптира към различни нужди за обработка на продукта, намалявайки времето за превключване до по-малко от 15 минути.
За да подобри още повече качеството на обработката, системата интегрира разнообразие от-онлайн технологии за откриване. Лазерни сензори за изместване непрекъснато следят височината на сгъване на ръба на панела с точност от ± 0,05 mm; сензорите за сила измерват точно контактната сила между ролката и панела с разделителна способност от 0,1 N; и системата за визуално откриване идентифицира дефекти по ръбовете като пукнатини или гънки. Тези данни за откриване се предават към централната система за управление чрез индустриалния Ethernet, образувайки база данни за качеството на обработката за оптимизиране на процеса.
Оптимизацията на процесите, базирана на големи данни, е важна посока на развитие на съвременната машина за сгъване. Чрез анализа на голям брой данни за обработка се създават модели на деформация на материала за прогнозиране на резултатите от формоване при различни технологични параметри. Например, един производител на автомобили разгледа 2000 комплекта данни за процеса. Те установиха, че поддържането на скорости на ролката между 150 и 200 mm/s и налягане между 15 и 20 kN дава 99,2% пропускателна способност за формоване на врати от алуминиева сплав. Този-управляван от данни начин за подобряване на процесите значително повишава скоростта на производство и качеството на продукта.
4. Типични сценарии за приложение и технологични предимства
В автомобилостроенето сгъваемите машини и валцоващите мелници се използват широко за обработка на покриващи компоненти като врата, машина за сажди и капаци на багажник. В сравнение с традиционния процес на щамповане, процесът на валцуване има очевидни предимства: разходите за матрица се намаляват с над 60%, циклите на разработка се съкращават с 50% и е подходящ за много-сортове, малки-серийно производство. Например, в процеса на валцоване на предприятия за производство на нови енергийни превозни средства, разходите за трансформация на производствената линия са намалени от 50 милиона юана на 20 милиона юана, а времето за трансформация е съкратено от шест месеца на три месеца.
В индустрията за домакински уреди ресните и ролките обработват компоненти като врати на хладилник и корпуси на перални машини. Прецизното формоване на 0,3 mm ултра-тънки листове от неръждаема стомана се постига чрез оптимизиране на дизайна и алгоритмите за управление на ролката, а плоскостта на ръбовете се контролира до ±0,1 mm. Този вид високопрецизна способност за обработка значително подобрява качеството на външния вид на домакинските уреди и повишава конкурентоспособността на пазара.
В аерокосмическия сектор мелниците за ръбове и валцованите мелници обработват леки конструкции като панели от пчелна пита от алуминиева сплав и композитни структури от въглеродни влакна. За тези специални материали оборудването включва специализирани приспособления и охладителни системи за предотвратяване на деформация или термично увреждане по време на обработката. Например, по време на обработката на товарна врата на самолет, междуслойната якост на срязване на композитните материали беше увеличена с 40% чрез криогенен процес на валцуване, отговаряйки на строгите изисквания за летателна годност.
V. Тенденции и предизвикателства в технологичното развитие
С напредъка на Индустрия 4.0, сгъваемата и валцоващата мелница се развиват в посока на интелигентност и гъвкавост. Бъдещите устройства ще включват повече сензори и алгоритми за изкуствен интелект, за да позволят само-диагностика и само-регулиране. Техниките за задълбочено обучение, например, позволяват на системите да могат автоматично да идентифицират видовете материали и дебелината, като същевременно генерират оптимални параметри за обработка; и цифровите близнаци позволяват симулация на обработка във виртуална среда за идентифициране на потенциални проблеми предварително.
Технологичното развитие обаче е изправено и пред множество предизвикателства. Първият е проблемът с адаптивността на процеса, причинен от разнообразието от материали-новите леки материали като магнезиеви и титанови сплави показват различни характеристики на обработка от традиционните материали и изискват разработване на специализирани процеси. Второто е балансът между точността и ефективността на обработката -- постигането на по-висока точност при поддържане на разумни скорости на обработка остава инженерно предизвикателство. И накрая, тъй като сложните механични системи изискват по-интелигентна диагностика на грешки и техники за превантивна поддръжка, надеждността на оборудването и разходите за поддръжка също се повишават.
Като ключово оборудване на съвременното производство, принципът на работа на машината за сгъване въплъщава дълбокото сливане на машинното инженерство, науката за материалите и технологиите за автоматизация. Чрез непрекъснато оптимизиране на механични структури, алгоритми за управление и параметри на процеса, устройството движи производството към по-висока точност, ефективност и гъвкавост. В бъдеще, с по-нататъшно прилагане на интелигентни технологии, сгъваемите мелници и валцоващите мелници ще играят по-важна роля в промишленото производство, осигурявайки силна подкрепа за промишлено надграждане.
