南車株洲電力機車有限公司2005年購買的數(shù)控彎管機(SB-40×4A-2s)，因軟件上的缺陷，操作很不方便，彎制出來的管子質(zhì)量不達標，需要人為再加工，造成制造成本增加。為了滿足生產(chǎn)的需要，迫切需要解決數(shù)控彎管機自帶程序的缺陷，提高管道彎制產(chǎn)品的質(zhì)量，以期提高生產(chǎn)的效率，方便工人和工藝員的操作。本文在機車管道彎制的工藝分析基礎(chǔ)上著重介紹了管道彎制的算法設(shè)計及新數(shù)控軟件的功能及操作界面。

1 數(shù)控彎管機原程序的缺陷

　　1)數(shù)控軟件存在算法缺陷，沒有考慮管道實際彎制過程的反彈和延伸因素的影響，對其理論數(shù)據(jù)不能自動修正，每彎制一根管子都要先試彎再對數(shù)據(jù)進行人工修正；同時在計算下料長度時沒有考慮延伸因素的影響，下料長度偏長，彎制過后需要再切割，造成人力和材料的浪費。

　　2)軟件程序中，只可顯示算，x，y，z數(shù)據(jù)和Y，B，C數(shù)據(jù)，不能顯示修正的Y，B，C數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)查看不夠直觀，不能進行可彎曲性的初步判斷和基本處理。

　　3)不能對管子的下料長度進行匯總分析，不能對管道彎制的數(shù)據(jù)進行儲存并調(diào)用數(shù)據(jù)直接彎制，每次彎制管道都需輸入數(shù)據(jù)，很不方便；同時數(shù)據(jù)文件的編輯頁面與加工執(zhí)行頁面之間無法直接切換，無法同時工作。

2 管道彎制的算法

　　2.1 管道彎制的工藝分析

　　數(shù)控彎管機彎管過程一般都可以分為進給、旋轉(zhuǎn)、彎曲三種運動過程，其中進給的距離其實就是管子的直線段的長度值，即Y值；彎曲角度是兩個相鄰的直線段的夾角的補角，即B值；旋轉(zhuǎn)角度其實就是上一個加工面(彎曲平面)和下一個加工面(彎曲平面)的夾角，即C值。管道彎制零件圖上標注的是線形尺寸和角度尺寸，需要一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和計算，轉(zhuǎn)換為各個節(jié)點(中心線的交叉點)的絕對坐標(xi'，yi'，zi')或相對坐標(xi，yi，zi)，然后利用坐標數(shù)據(jù)信息計算出管道彎制數(shù)據(jù)(Y，B，C)，即(進給，旋轉(zhuǎn)，彎曲)的值。其中絕對坐標指的是各個節(jié)點相對于一個固定點(一般是首端)的坐標值，而相對坐標指的是各個節(jié)點相對于上一個節(jié)點的坐標值。

　　2.2 管道設(shè)計數(shù)據(jù)的采集　　首先需要知道各個節(jié)點的相對坐標缸xi，yi，zi(i=1-n)或者絕對坐標xi，yi，zi(i=0-n)；管子的總段數(shù)，l(或者拐角的個數(shù))；管子的彎曲半徑尺。其中絕對坐標和相對坐標的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

3 數(shù)控軟件功能及流程

　　針對管道制作的特點及管道彎制的算法，我們對數(shù)控彎管機的數(shù)控軟件作了改進，改進后的數(shù)控軟件具有以下功能。

　　3.1 自動分析計算功能

　　能夠自動根據(jù)x，y，z坐標計算出理論的Y，B，C，并根據(jù)設(shè)置的修正參數(shù)自動的計算出Y，B，C的補償值和修正值，以及計算出展開長度和實際下料長度。而且在計算分析過程中，能夠自動判斷出因中間直線段太短而無法彎制的管子。

　　3.2 管子標志信息以及數(shù)據(jù)信息的編輯和顯示功能

　　可以在該程序中編輯和顯示管子標志信息，如圖號、名稱、臺量、規(guī)格、車型、編號、備注等；可以編輯和顯示數(shù)據(jù)信息，如絕對x，y，z，相對x，y，z，理論Y，B，C，修正Y，B，C，修正參數(shù)等等。

　　3.3 數(shù)據(jù)庫功能

　　所有的數(shù)據(jù)都可以保存在數(shù)據(jù)庫中，記錄管子的加工數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中可以查詢到自己想要的管子，并可以獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫操作中可以把相應(yīng)的管子數(shù)據(jù)導入本程序、生成文本文件、進行批量修正、批量生成文本文件、自動編號、查看數(shù)據(jù)、刪除管子、進行管子下料匯總明細等操作。

　　3.4 數(shù)控軟件流程

　　改進后的數(shù)控彎管機解決了自帶數(shù)控軟件的缺陷的同時，也滿足了工藝應(yīng)用的實用性和方便性。在提高管道彎制產(chǎn)品質(zhì)量的同時也方便了管理，提高了生產(chǎn)效率，減少了人力和物力的浪費。它的功能非常豐富，具體的數(shù)控軟件流程圖如圖1所示。

圖1 數(shù)控軟件流程示意圖

4 結(jié)束語

　　改進后數(shù)控軟件所生成的文本文件數(shù)據(jù)可以被數(shù)控彎管機直接調(diào)用執(zhí)行；經(jīng)過對回彈和延伸進行修正，按其數(shù)據(jù)加工出來的管子符合產(chǎn)品質(zhì)量要求；程序自動分析計算出的數(shù)控彎管機參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)正確，切實可行的，操作工基本上不需要再進行任何設(shè)置。改進后的數(shù)控彎管機方便了操作工和工藝員的操作，節(jié)約了制造成本。