一种成型方法、图形输入控制系统及智能线材成型设备与流程

一种成型方法、图形输入控制系统及智能线材成型设备
1.技术领域
2.本发明涉及五金加工技术领域，是一种成型方法、图形输入控制系统及智能线材成型设备。


背景技术：

3.线材按其断面形状属型钢，为独立钢类。其直径通常在10mm以下，2.0mm往上的数值范围。线材大多用卷材机卷成盘卷供应，故又称为盘条或盘圆。按照加工需求和工艺，线材经再加工后，例如，经折弯、滚弯、模弯（冷冲压成型）等、进行加工成型。线材成型在汽车、五金、家装和一些轻工行业得到愈来愈广泛的应用。
4.在上述线材成型方法中，冷冲压成型需要专用模具，不能加工复杂的二维/三维空间线材零件，生产效率相对较低。与冷冲压成型一样，折弯成型在线材表面会产生材料滑移现象，残留加工痕迹，不适合加工像不锈钢等材质的高档零件，加工配套成本相对较高（开模成本），加工质量存在局限。随着数控技术和软件运行平台的发展，线材成型加工也从手工、半自动方式发展到数控全自动加工方式，并且是基于传统的、专用的数控系统上的升级。
5.在折弯加工中，目前亟待解决的课题有两方面：一方面是如何减少实际加工前的准备时间，尤其是在需要对产品进行重复加工时的准备时间；另一方面是需求能够提供良好工作效能配套的设备。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种成型方法、图形输入控制系统及智能线材成型设备，用于实现线材的二维和三维成型，以提高加工效率、提升数控系统的开放性和灵活性。
7.第一方面，本发明实施例提供了一种成型方法，应用于线材的折弯成型，其特征在于：包括以下步骤：将零件图形转换成矢量线条图档，进而转存为对应的plt或dxf图档；使用图形轨迹操作软件打开dxf图档，根据所加工的材料特性进行能量和速度的参数设置；启动线材折弯成型设备，执行复位与预设的折弯作业动作；模式选择，所述模式至少包括自动加工模式与手动模式，选择任意一种模式运行；使用pc设备对待加工的零件设立或手动输入唯一的零件代码，预先生成线材折弯成型设备各运动机构的所需移动位置及运动过程，然后把线材折弯成型设备所需移动位置信息和运动过程信息生成与上述零件代码唯一对应的加工文件，并存储到pc设备中；在加工零件时，先输入零件代码以调出与该零件代码对应的加工文件，输入加工数量；pc设备根据加工文件中所设定的加工动作生成工业运动控制卡可识别的控制信号，
由工业运动控制卡驱动线材折弯成型设备的电机运转；当一个零件折弯成型后，pc设备使折弯机头复位，准备下一成型周期；所述自动加工模式包括如下步骤：步骤一，读取加工文件，获取加工段数数据和每段加工参数；步骤二，调出与零件代码相对应的加工文件；步骤三，输入加工数量；步骤四，驱动线材折弯成型设备的各运动机构对线材自动执行加工文件中所定义的加工动作，并计数；步骤五，判断线材是否属于渣张紧状态，若是则盘卷进行开卷；步骤六，根据参数进行送料，以及送料过程中对线材进行同步校直；步骤七，根据加工参数使线材绕其中心轴线按照预定的旋转角进行旋转，该旋转动作配合所述送料进程，用于二维/三维零件的弯制；步骤八，根据线材的线径选择加工机头；步骤九，根据加工参数由加工机头进行弯折成型作业；步骤十，加工数量是否达到设定值，若是则结束加工，停机或待机；若否则继续加工。
8.进一步的，所述自动加工模式下还包括一自动补偿步骤，判断运动机构的移位是否正确，若否则pc设备计算出偏差量，实时修正。
9.第二方面，本发明实施例还提供一种图形输入控制系统，所述数控系统的组成包括：pc设备，pc设备设有vc 语言的数控软件，用于运行数控程序对线材成型设备进行驱动控制；工业运动控制卡，连接pc设备与线材成型设的驱动元件，用于根据pc设备的控制指令驱动对应的驱动元件；工业i/o接口卡，用于连接pc设备与工业运动控制卡或其它带工业i/o接口的设备，实现两者之间的数据通信；以及与pc设备连接的用于输入或输出的外围设备。
10.进一步的，所述图形输入控制系统还包括一通过工业i/o接口卡与pc设备连接的工业控制面板，所述工业控制面板设有若干用于对加工过程实现控制的操作按键。
11.进一步的，所述数控软件至少包括零件设计部分以及过程控制部分；所述零件设计部分，用于cad等绘图软件所画出的形状换成dxf格式的零件设计与过程控制，包括参数输入/修改、零件二维/三维显示、以及设计文件保存/管理;所述过程控制部分，至少包括加工文件保存/管理功能、图形显示模块、坐标显示模块、自动加工模块和手动加工模块。
12.第三方面，本发明实施例还提供一种二维线材成型设备，包括送料装置、校直装置和弯折装置，其特征在于：所述送料装置、校直装置以及弯折装置按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的自动加工模式步骤，具体包括：步骤一，读取加工文件，获取加工段数数据和每段加工参数；步骤二，调出与零件代码相对应的加工文件；步骤三，输入加工数量；
步骤四，驱动线材折弯成型设备的各运动机构对线材自动执行加工文件中所定义的加工动作，并计数；步骤五，判断线材是否属于渣张紧状态，若是则盘卷进行开卷；步骤六，根据参数进行送料，以及送料过程中对线材进行同步校直；步骤七，根据线材的线径选择加工机头；步骤八，根据加工参数由加工机头进行弯折成型作业；步骤九，加工数量是否达到设定值，若是则结束加工，停机或待机；若否则继续加工。
13.进一步的，所述送料装置、校直装置和弯折装置还能按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的所述自动补偿步骤，具体包括：判断运动机构的移位是否正确，若否则pc设备计算出偏差量，实时修正。
14.作为本发明的延伸，本发明实施例进一步提供一种三维线材成型设备，包括送料机构、校直机构、弯折机构以及移动工作台，所述送料机构、校直机构、弯折机构以及移动工作台按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的自动加工模式步骤，具体包括：步骤一，读取加工文件，获取加工段数数据和每段加工参数；步骤二，调出与零件代码相对应的加工文件；步骤三，输入加工数量；步骤四，驱动线材折弯成型设备的各运动机构对线材自动执行加工文件中所定义的加工动作，并计数；步骤五，判断线材是否属于渣张紧状态，若是则盘卷进行开卷；步骤六，根据参数进行送料，以及送料过程中对线材进行同步校直；步骤七，根据加工参数使线材绕其中心轴线按照预定的旋转角进行旋转，该旋转动作配合所述送料进程，用于二维/三维零件的弯制；步骤八，根据线材的线径选择加工机头；步骤九，根据加工参数由加工机头进行弯折成型作业；步骤十，加工数量是否达到设定值，若是则结束加工，停机或待机；若否则继续加工。
15.进一步的，所述送料机构、校直机构、弯折机构以及移动工作台还能按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的所述自动补偿步骤，具体包括：判断运动机构的移位是否正确，若否则pc设备计算出偏差量，实时修正。
16.本发明的有益效果为：本发明以滚弯成型代替了传统的冲压成型及折弯成型，提高了加工质量，适合连续加工，同时，提升了二维以及三维线材零件设计的柔性和数控系统的开放性。
17.从试验结果和生产实践中，基于pc设备的二维数控线材成型机以及三维数控线材成型机不仅提高了加工效率（连续加工）和加工质量，也提升了二维/三维线材零件设计的柔性和数控系统的开放性。加工的线材直径范围为2~12mm(加工不同线径时，需更换机头上的滚弯工装）。加工速度高达70米一分钟,加工后的零件的质量明显优于冲压成型与折弯成型。
18.下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
19.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中。
20.图1是本发明的成型方法中的自动加工模式的步骤。
21.图2是本发明的图形输入控制系统的系统结构图。
22.图3是本发明中数控软件的功能模块图。
23.图4是本发明的操作流程图。
24.图5是本发明中二维线材成型设备的整装结构示意图。
25.图6是图5的内部结构示意图。
26.图7是本发明中三维线材成型设备整装结构示意图。
27.图8是图7的内部结构示意图。
具体实施方式
28.以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
29.参见图1所示，本发明的一种成型方法，应用于线材的折弯成型，包括以下步骤：将零件图形转换成矢量线条图档，进而转存为对应的plt或dxf图档；使用图形轨迹操作软件打开dxf图档，根据所加工的材料特性进行能量和速度的参数设置；启动线材折弯成型设备，执行复位与预设的折弯作业动作；模式选择，所述模式至少包括自动加工模式与手动模式，选择任意一种模式运行；使用pc设备对待加工的零件设立或手动输入唯一的零件代码，预先生成线材折弯成型设备各运动机构的所需移动位置及运动过程，然后把线材折弯成型设备所需移动位置信息和运动过程信息生成与上述零件代码唯一对应的加工文件，并存储到pc设备中；在加工零件时，先输入零件代码以调出与该零件代码对应的加工文件，输入加工数量；pc设备根据加工文件中所设定的加工动作生成工业运动控制卡可识别的控制信号，由工业运动控制卡驱动线材折弯成型设备的电机运转；当一个零件折弯成型后，pc设备使折弯机头复位，准备下一成型周期；所述自动加工模式包括如下步骤：步骤一，读取加工文件，获取加工段数数据和每段加工参数；步骤二，调出与零件代码相对应的加工文件；步骤三，输入加工数量；步骤四，驱动线材折弯成型设备的各运动机构对线材自动执行加工文件中所定义的加工动作，并计数；步骤五，判断线材是否属于渣张紧状态，若是则盘卷进行开卷；步骤六，根据参数进行送料，以及送料过程中对线材进行同步校直；步骤七，根据加工参数使线材绕其中心轴线按照预定的旋转角进行旋转，该旋转
动作配合所述送料进程，用于二维、三维零件的弯制；步骤八，根据线材的线径选择加工机头；步骤九，根据加工参数由加工机头进行弯折成型作业；步骤十，加工数量是否达到设定值，若是则结束加工，停机或待机；若否则继续加工。
30.进一步的，所述自动加工模式下还包括一自动补偿步骤，判断运动机构的移位是否正确，若否则pc设备计算出偏差量，实时修正。
31.参见图2和图3所示，本发明的一种图形输入控制系统的组成包括：pc设备，pc设备设有vc 语言的数控软件，用于运行数控程序对线材成型设备进行驱动控制；工业运动控制卡，连接pc设备与线材成型设的驱动元件，用于根据pc设备的控制指令驱动对应的驱动元件；工业i/o接口卡，用于连接pc设备与工业运动控制卡或其它带工业i/o接口的设备，实现两者之间的数据通信；以及与pc设备连接的用于输入或输出的外围设备。
32.进一步的，所述图形输入控制系统还包括一通过工业i/o接口卡与pc设备连接的工业控制面板，所述工业控制面板设有若干用于对加工过程实现控制的操作按键。
33.进一步的，所述数控软件至少包括零件设计部分以及过程控制部分；所述零件设计部分，用于cad等绘图软件所画出的形状换成dxf格式的零件设计与过程控制，包括参数输入/修改、零件二维/三维显示、以及设计文件保存/管理;所述过程控制部分，至少包括加工文件保存/管理功能、图形显示模块、坐标显示模块、自动加工模块和手动加工模块。
34.参见图5和图6所示，是本发明的二维线材成型设备100，整机的运动机构包括送料装置101、校直装置102和弯折装置103，其特征在于：所述送料装置101、校直装置102以及弯折装置103按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的自动加工模式步骤，具体包括：步骤一，读取加工文件，获取加工段数数据和每段加工参数；步骤二，调出与零件代码相对应的加工文件；步骤三，输入加工数量；步骤四，驱动线材折弯成型设备的各运动机构对线材自动执行加工文件中所定义的加工动作，并计数；步骤五，判断线材是否属于渣张紧状态，若是则盘卷进行开卷；步骤六，根据参数进行送料，以及送料过程中对线材进行同步校直；步骤七，根据线材的线径选择加工机头；步骤八，根据加工参数由加工机头进行弯折成型作业；步骤九，加工数量是否达到设定值，若是则结束加工，停机或待机；若否则继续加工。
35.进一步的，所述送料装置101、校直装置102和弯折装置103还能按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的所述自动补偿步骤，具体包括：判断运动机构的移位是否正确，若否则pc设备计算出偏差量，实时修正。
36.参见图7和图8所示，作为本发明的延伸，本发明的三维线材成型设备，整机的运动
机构包括送料机构201、校直机构202、弯折机构203以及移动工作台204，其中，所述移动工作台204设置有x轴向以及y轴向的移动机构，提现在竖直方向和水平方向的位移运动，所述弯折装置装配于所述移动工作台204，工作平台在加工过程中，随加工过程作x,y双坐标随动，避开加工干涉位置（如切换工作机头，零件旋转等），并在加工过长零件时起到随动支承的作用。用于防止二维和三维零件的加工干涉、以及防止部分过长零件在自身重力的作用下发生变形，提高良品率。
37.工作时，所述送料机构201、校直机构202、弯折机构203以及移动工作台204按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的自动加工模式步骤，具体包括：步骤一，读取加工文件，获取加工段数数据和每段加工参数；步骤二，调出与零件代码相对应的加工文件；步骤三，输入加工数量；步骤四，驱动线材折弯成型设备的各运动机构对线材自动执行加工文件中所定义的加工动作，并计数；步骤五，判断线材是否属于渣张紧状态，若是则盘卷进行开卷；步骤六，根据参数进行送料，以及送料过程中对线材进行同步校直；步骤七，根据加工参数使线材绕其中心轴线按照预定的旋转角进行旋转，该旋转动作配合所述送料进程，用于二维/三维零件的弯制；本实施例中，三维线材成型设备还包括开卷装置205和驱动开卷装置205同步转动的旋转装置206，所述旋转装置206用于控制开卷装置205和线料在加工过程中同步旋转，从而保证加工精度（防止线材的扭转，避免内应力）。
38.步骤八，根据线材的线径选择加工机头；步骤九，根据加工参数由加工机头进行弯折成型作业；步骤十，加工数量是否达到设定值，若是则结束加工，停机或待机；若否则继续加工。
39.进一步的，所述送料机构201、校直机构202、弯折机构203以及移动工作台204还能按照获得的程序指令共同执行所述成型方法的所述自动补偿步骤，具体包括：判断运动机构的移位是否正确，若否则pc设备计算出偏差量，实时修正。
40.综上，基于实际应用，以一个应用实施例进行说明；其中，本发明的pc设备的基本硬件组成：主板部分的处理器为英特尔g6405；主板采用技嘉h510m
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ds2;内存采用8g以上；存储设备的容量不限定。进一步的，硬件部分还采用立式机柜，并立式机柜上集合显示屏，该显示屏可以是触控屏，用于输入操作，或者配备用于输入输出的外围设备，构成人机交互。本发明的工业运动控制卡为pci接口的合创工业运动控制卡，型号为pci
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1240u,共使用2块（通过板载id进行区分）。pci
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1240u具有独立4
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14轴动作控制，支持手轮。可设tis曲线加速及减速，每轴高达4m脉冲/s脉冲输出和高达1mhz编码器输入。本发明的工业i/o接口卡为pci接口，型号为合创pci
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1716，提供32路单端/16路差分模拟输入，2路32位dia输出，1路10mhz16位计数。
41.本发明以滚弯成型代替了传统的冲压成型及折弯成型，提高了加工质量，适合连续加工，同时，提升了二维以及三维线材零件设计的柔性和数控系统的开放性。
42.从试验结果和生产实践中，基于pc设备的二维数控线材成型机以及三维数控线材
成型机不仅提高了加工效率（连续加工）和加工质量，也提升了二维/三维线材零件设计的柔性和数控系统的开放性。二维线材成型设备100以及三维线材成型设备200在图形输入控制系统的控制下，按图4所示的操作流程进行工作。加工的线材直径范围为2~12mm(加工不同线径时，需更换机头上的滚弯工装）。加工速度高达70米一分钟,加工后的零件的质量明显优于冲压成型与折弯成型。
43.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或两个以上其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
44.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或两个以上流程和/或方框图一个方框或两个以上方框中指定的功能的装置。
45.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或两个以上流程和/或方框图一个方框或两个以上方框中指定的功能。
46.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或两个以上流程和/或方框图一个方框或两个以上方框中指定的功能的步骤。
47.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列应用，其完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限定特定的细节和这里示出与描述的图例。