[发明专利]一种测量弯管加工延伸和回弹的装置及方法

说明书

本发明提供了一种测量弯管加工延伸和回弹的装置及方法，属于机械加工和测量技术领域。所述的测量弯管加工延伸和回弹的装置包括芯杆、气囊、端盖、定位块、紧固卡、紧固螺钉、拉绳、位移传感器和传感器安装架。定位块和紧固卡，用于固定拉绳并调整至水平位置以检测直管件弯曲形状；在直管件加工过程中，气囊充气使拉绳贴合直管件内壁，检测弯管形状；数据检测处理系统包括位移传感器，读出直管件加工、卸载前后内外两侧拉绳的长度变化，利用几何原理计算回弹角和延伸值。该测量弯管加工延伸和回弹的装置可应用与造船、汽车、航空等工业领域的管件弯曲加工，本具有携带方便、操作简易、测量速度快、成本低的特点。

技术领域

本发明涉及一种测量弯管加工延伸和回弹的装置及方法，属于机械加工和测量技术领域。

背景技术

弯曲管件在造船、汽车、航空等工业领域中有广泛的应用，这类管件必须使用弯管机或数控弯管机对直管材进行弯曲加工以成型。由于管材在弯曲加工中会产生弹塑性变形，在弯曲过程中弯曲段的长度会自然地产生延伸，并且弯曲卸载后不可避免地发生回弹现象。管件长度产生的延伸量将造成弯管加工后材料切除时的浪费，并影响后续与弯管相关的加工工艺参数；而角度的回弹则导致管件实际弯曲的角度小于预定的弯曲角度。因此延伸和回弹现象的存在严重影响了弯管生产的精度和效率，直接影响到弯管的使用性能以及和其他部件的连接效果。

影响管件弯曲加工回弹延伸的因素除了直管件的本身的材料及尺寸参数还包括弯管机的加工工艺参数，导致不同批次的管件在不同的弯管机上加工时回弹延伸不尽相同。目前加工特定批次管件时一般采用试错法获取回弹角和延伸值，然后修正弯曲角和直管段长度，进而实现无余量下料，使管件近似等于加工的设计值。获取回弹延伸值的一般传统方法为手工测量，即成形后的管件在弯管机上标出起弯点和尾弯点后从弯管机上卸载，放置在平台上测量弯管的弦长进行计算，这种方法效率低，误差较大；另一种方法则采用三坐标测量仪进行检测，通过对弯管的外形扫描采集数据进而还原管件的三维模型，检测出相关参数，但这种方法成本高，耗时长。因此，开发一种简便快捷、准确有效的测量装置，是实现弯管加工精确高效的关键问题。

发明内容

本发明提供了一种携带方便、操作简易、测量速度快、成本低的机械式测量弯管的装置及方法。

本发明的技术方案：

一种测量弯管加工延伸和回弹的装置，包括芯杆1、气囊2、端盖3、定位块4、紧固卡5、紧固螺钉6、拉绳7、位移传感器8和传感器安装架9；

测量弯管加工延伸和回弹的装置的主体为一直管件，直管件两端通过端盖配合定位块固定；直管件的内壁贴壁设有两拉绳，气囊充气后使拉绳紧贴于直管件内壁，拉绳的一端通过定位块固定在直管件的一端，另一端连接直管件的另一端的位移传感器；

两位移传感器位于气囊端，固定在传感器安装架上，保证两位移传感器位于一水平线上；传感器安装架通过紧固卡、固定块和紧固螺钉配合，固定在直管件端部；

芯杆插入直管件内，芯杆为球杆结构，球体端位于直管件内，球体端与直管件内壁留有缝隙；杆体端通过端盖固定于直管件的端部；

气囊从直管件的另一端伸入，测量时，气囊充气后与芯杆的球体端接触，充气后的气囊充满直管件的弯曲部位。

一种测量弯管加工延伸和回弹的方法，步骤如下：

(1)将测量弯管加工延伸和回弹的装置安装到数控弯管机上，使两侧拉绳共面并水平；在预紧作用下，将两位移传感器的读数记为S₁和S₂；

(2)数控弯管机将直管件弯曲到预定角度后，保持加载状态，读出此时两位移传感器读数分别记为S₁₁和S₂₁；

(3)数控弯管机的胎膜半径R，直管件的外径为D，壁厚为h，回弹前直管件的弯曲角度计算为