【摘 要】本文主要介绍机车事业部“八防”工序关键设备和和数控弯管机辅推液压系统的速度控制，解决弯管过程中辅推速度与轮模外切线速度不一致导致管件表面被划伤的问题。
【关键词】数控弯管机；液压系统；辅推速度控制
0 前言
中国南车株洲电力机车有限公司现有三台数控弯管机，分别为SOCO和和弯管机、ADDSION艾迪生弯管机、金马逊弯管机。数控弯管机主要为机车及城轨车辆进行管道的弯制，所制作的管道是机车及城轨车辆制动系统的重要组成部分。因此管道质量的好坏直接影响机车及城轨车辆的制动性能，进而关系到机车及城轨车辆的行车安全。现在管子间176-025和和数控弯管机工作时，管件表面出现明显划痕，达不到工艺图纸的技术要求。本文即将陈述出现的问题，进而详细分析问题出现的
毕业论文格式原因并最终找到解决问题的实施方案。
1 数控弯管机
1.1 弯管机结构
如图1所示，弯管机的床身由板材型材组焊而成，床身底部为油箱及动力机构，床身头部为弯管机构，中间为送料小车，尾部为芯棒机构。其中弯管头实现“平面弯曲”功能，即把管件弯成所需要的平面角度，它主要由主夹、副夹、辅推及绕C轴旋转的回转机构组成。送料小车实现Y轴的“直线进给”功能，料夹夹紧管件，并可绕自身轴线B轴旋转以实现“空间弯曲”功能，把管件弯成所需要的空间角度。尾部芯棒机构的螺母可前后调整芯棒以达到所需要的位置。
1.2 弯管原理
如图2所示，弯管机弯管成形过程是靠机头绕弯加工来实现的，即主夹模将管件的一端压紧在轮模上，辅推模紧贴管件与轮模外切线侧，芯棒支撑在管件内部。当轮模绕回转轴C轴旋转时，管件就绕轮模的固定弯曲半径成形。其中轮模提供管件的弯曲半径；辅推模紧贴管件，对管件实施辅助夹紧及弯管时的辅助推进作用；芯棒支撑弯曲变形区，防止管道截面畸变及起皱。
弯管的动作流程如图3所示，当管件需要完成多个弯且各弯之间有空间角度时，弯管机就旋转B轴带动管件转过一定的空间角度后再重复以上步骤，直到完成整个管件的弯制为止。
2 辅推速度控制
2.1 质量缺陷与分析
工艺文件中管件的质量标准要求为：管件表面机械损伤的伤痕深度不得大于0.3mm，内侧管壁不应有波纹，外侧不应为平面或不规则形状。和和数控弯管机弯制的管件中，管件表面出现明显划痕，测量显示伤痕深度已超出工艺要求的0.3mm，严重影响了管件的表面质量。经过仔细观察，发现弯管过程中辅推与管件存在相对滑动，即辅推速度与轮模外切线速度不一致。正常弯管过程中，辅推速度应该与管件及轮模的外切线速度相匹配，这样辅推模才不会与管件产生相对滑动，辅推才能起到助推作用，达到减小外侧壁厚变薄的目的。当辅推速度小于或大于轮模外切线速度时，辅推模与管件就会产生相对滑动，从而划伤管件表面。同时辅推模对管件的摩擦力方向与弯管成形方向相反，这样就增大了管件外侧的拉力，使得管件外侧壁壁厚变薄甚至拉裂。
2.2 辅推液压系统
下面就对辅推的液压系统进行分析，弄清辅推的液压原理，寻找解决方案。如图4所示，油箱的油经过滤油器被油泵抽上来，经过三位四通电磁换向阀，到液控单向阀，进入液压缸，液压缸驱动负载动作。进油路油泵上面接一个溢流阀实现系统定压及过载保护作用。还接有一个压力表，显示油泵输出压力。回油路上油液从液压缸出来，接液控单向阀，经三位四通电磁换向阀回到油箱。
其中，液控单向阀是依靠控制液体压力使单向阀反向流通的方向控制阀。当控制油路未接通压力油液时，液控单向阀就像普通单向阀一样，压力油只能从进油口流向出油口，不能反向流动。当控制油路有压力输入时，且出口压力大于进口压力时，活塞顶杆顶开单向阀，油液就能反向流动了。图4所示回路工作时，下面的三位四通换向阀切换到左边，单向阀导通，推动辅推前进夹紧。此时由于回油路上的液控单向阀出口压力大于进口压力，所以回油路上的液控单向阀反向导通，油液就能够顺利回到油箱。反过来，当下面的三位四通换向阀切换到右边时，油液就由油泵进入右边的液控单向阀，再进入液压缸的右腔，推动辅推后退松开。这时的回油路上的液控单向阀以同样的原理反向导通，油液回到油箱。当不工作时，把三位四通换向阀切换到中位，两个液控单向阀都关闭，从而保持液压缸位置不随外力作用而移动。
2.3 解决方案
为了能够让辅推速度匹配轮模外切线速度，现对辅推进行速度控制。如图5所示，在回油路上增加两个并联的单向节流阀和一个二位四通电磁换向阀。
单向节流阀是流量控制阀中的一种，分为上阀芯和下阀芯两部分。当液体正向流动时，单向阀截止，通过转动节流阀的调节手轮，改变节流口的开口大小，就能改变流经阀体的流量，进而改变液压缸的速度，即负载的运动速度。节流口越大，最终负载的运动速度越快。当液体反向流动时，靠油液的压力把下阀芯压下，单向阀打开，液体反向流动，但不能进行节流调速了。本回路中当液压缸活塞往右移动推动辅推夹紧时，油液从液压缸的右腔出来，此时把二位四通换向阀切换到左边，左边单向节流阀中的单向阀截止，通过转动调节手轮，使通过节流阀体的流量由小变大，从而使辅推模移动速度由慢变快。当液压缸活塞往左移动推动辅推松开时，油液经过单向节流阀时单向阀导通，从而油液快速进入液压缸的右腔，这样单向节流阀实现节流调速的同时也能达到使辅推慢进快退的目的。而并联另一个单向节流阀，是起保险作用。假如左边的单向节流阀坏了，可以把二位四通换向阀切换到右边，用右边的单向节流阀替换。另外由于液压系统一般都有流量和压力损失，把单向节流阀安装在回油路上，能够起到背压的作用，从而提高液压缸的运动平稳性。为了更精确地进行速度控制，也可以在回油路上接一个串联减压式调速阀。串联减压式调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成。节流阀充当流量传感器，节流阀口不变时，定差减压阀作为流量补偿阀口，通过流量负反馈，自动稳定节流阀前后的压差，保持其流量不变。因节流阀前后压差基本不变，调节节流阀阀口面积时，就可以更精确地改变流量的大小。经过试验，当液压泵的输出压力一定时，通过调整单向节流阀的调速手轮，最终找到匹配轮模外切线的速度值。同时回油路上的背压效果，更能保证弯管过程中辅推夹紧力的持续性与平稳性。
此外，如果主夹夹紧力不足，在弯曲成形过程中管件相对主夹模就会产生相对滑动，也会造成管件表面划伤，从而影响管件的表面质量。这种情况下通常采用增大夹紧力的方法。当管件的摩擦因数μ不变时，增大夹紧力也即正压力N，管件所受的摩擦力f就会增大，从而避免管件产生滑动。若夹紧力过大，就有可能造成管件过压而产生压痕。所以在实际操作过程中，需要慢慢调整到恰当值。增大夹紧力就是增大油缸的推力，液压缸的推力与液压系统设定的压力，油缸的缸筒内径及液压油的粘度有关。当所选用的液压泵一定时，可以适当增大液压系统油泵的设定压力。在纯弯曲状态下，中性层外侧的管壁受拉应力作用而变薄，内侧管壁受压应力作用而变厚，同时可能出现失稳而起皱。为了减小弯管的截面畸变，用芯棒在弯管变形区支撑。如果芯棒直径偏小，管子弯曲时圆弧内侧有可能产生波浪皱纹，圆弧外侧也有可能变扁。如果芯棒直径偏大，管子弯曲时圆弧外侧有可能出现鼓包甚至破裂。所以芯棒直径精度的控制对管子的成形质量也很重要。正常使用过程中，芯棒易磨损，造成芯棒的直径变小，管子的弯曲圆弧内侧就会出现波浪皱纹。为了防止出现这类质量问题，芯棒的直径都会定期检验，更换磨损量超出允许范围的不合格芯棒。此外还要检查辅推模与管件之间的间隙是否合适，防止辅推模或轮模因为过度磨损而内径减小，造成管件与轮模或辅推模不能完全接触，出现打滑现象而划伤管件表面。
3 结束语
数控弯管机所弯制管道的好坏及合格率直接影响管道的安装及整车装配的进程以及日后的行车安全，所以必须保证数控弯管机弯制的管道达到工艺图纸的技术要求。经过改进，管子间176-025和和数控弯管机加工时管道表面划伤的现象明显减少，管道的表面质量能够达到工艺图纸的技术要求。这说明辅推的速度控制有效，实现了辅推的速度匹配弯管时轮模外切线速度的要求。
