液压无芯绕弯弯管机的自动弯管控制及弯管工艺参数优化研究
发布时间：2021-02-07 03:48
本文研究的液压无芯绕弯弯管机是一种将管材弯曲成一定角度的弯管成形机械,主要用于液压管道的加工,其加工弯管的质量对液压系统有着重要意义。而管材的弯曲成形是一个多参数耦合交互作用下的非线性复杂过程,在管材弯曲成形加工过程中,各种参数选取不恰当时,弯曲管材容易出现破裂、截面畸变、起皱、回弹等质量缺陷。因此,提高弯管机的自动化程度,合理地选择成形参数对弯管机的研发、管材弯曲成形质量的保证有着重大意义。本文首先概述了管材弯曲成形的方法及缺陷,基于平面应变假设、指数硬化模型、米塞斯屈服准则等条件理论解析了管材弯曲成形的力学模型,并通过实验研究管材无芯绕弯过程中工艺参数（材料参数、弯曲角度、相对弯曲半径、相对管径以及弯曲速度）对壁厚减薄、截面畸变以及回弹的影响规律。然后以液压无芯绕弯弯管机为研究对象,针对不锈钢管无芯绕弯成形特点,建立弯曲加工工艺参数数据库,设计并实现以摄像头作为传感器,基于图像处理技术的无芯绕弯弯管机自动弯管控制系统。最后基于工艺参数数据库,通过BP神经网络建立工艺参数与成形质量之间的非线性映射关系,利用粒子群算法实现弯管工艺参数的优化设计,实现在保证成形质量满足要求的前提下管材弯...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 管材弯曲成形的方法与质量缺陷
1.2.1 管材弯曲成形的方法
1.2.2 管材弯曲成形中常见的质量缺陷
1.3 国内外研究现状
1.3.1 弯管工艺的研究现状
1.3.2 弯管机发展现状
1.4 本文主要研究内容及意义
1.4.1 无芯绕弯弯管机的结构及工作原理
1.4.2 课题研究的目的与意义
1.4.3 本文主要研究内容
2 管材弯曲成形力学分析
2.1 管材弯曲成形机理
2.2 管材弯曲成形力学分析
2.2.1 理论分析基本假设和方程
2.2.2 屈服准则
2.2.3 管材弯曲成形应力应变分析
2.2.4 应变中性层位移的分析
2.2.5 弯曲力矩
2.3 管材弯曲成形壁厚变化率分析
2.4 管材弯曲成形截面畸变率分析
2.5 管材弯曲成形回弹分析
2.5.1 管材弯曲成形回弹机理
2.5.2 管材弯曲成形回弹量分析
2.6 本章小结
3 管材无芯绕弯成形质量的实验研究与分析
3.1 弯管壁厚变化及截面畸变的影响因素分析
3.1.1 材料参数对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.2 弯曲角度对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.3 相对弯曲半径对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.4 相对管径对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.5 弯曲速度对壁厚变化及截面畸变的影响
3.2 弯管回弹角度的影响因素分析
3.2.1 材料参数对回弹角度的影响
3.2.2 弯曲角度对回弹角度的影响
3.2.3 相对弯曲半径对回弹角度的影响
3.2.4 相对管径对回弹角度的影响
3.2.5 弯曲速度对回弹角度的影响
3.3 管材弯曲成形质量控制研究
3.3.1 壁厚变化及截面畸变控制策略研究
3.3.2 回弹控制策略研究
3.3.3 工艺参数数据库设计
3.4 本章小结
4 自动弯管控制系统设计与实现
4.1 硬件系统设计与实现
4.1.1 硬件系统架构
4.1.2 液压系统
4.1.3 摄像头
4.1.4 控制器
4.2 软件系统设计与实现
4.2.1 软件程序框图
4.2.2 基于图像处理的角度测量
4.2.2.1 图像滤波
4.2.2.2 彩色图像分割
4.2.2.3 边缘检测
4.2.2.4 Hough线变换
4.2.2.5 基于OpenCV库的图像处理实现
4.2.3 信号采集及输出
4.3 速度控制系统
4.3.1 电液比例阀控缸系统建模
4.3.2 基于模糊自适应PID算法的速度控制
4.4 本章小结
5 弯管工艺参数优化设计
5.1 弯管工艺参数优化模型及算法
5.1.1 弯管工艺参数优化模型
5.1.2 弯管工艺参数优化算法
5.2 基于BP神经网络的非线性映射
5.3 基于PSO算法的工艺参数优化
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MPSO-BP模型的小半径弯管成形结果快速预测[J]. 赵阳,刘俊,唐文勇,邹双桂. 塑性工程学报. 2018(03)
[2]基于BP神经网络的弯管机回弹量预测[J]. 田娥,孙建东,刘自萍,李立新. 现代制造工程. 2016(03)
[3]基于机器学习的管材数控弯曲质量预测[J]. 葛宇龙,李晓星,郎利辉,程鹏志. 北京航空航天大学学报. 2016(08)
[4]基于BP神经网络的管材数控弯曲多参数优化方法研究[J]. 吴超,严勇,胡志力. 锻压技术. 2015(06)
[5]浅谈弯管中的常见问题及解决措施[J]. 陈雨. 航空制造技术. 2014(S1)
[6]基于神经网络和粒子群算法的管材弯曲工艺参数优化[J]. 贾美慧,王成林,孙卫华. 制造业自动化. 2014(24)
[7]不锈钢管弯曲成形回弹预测研究[J]. 王天立,梁正龙,张深,吴建军. 机械与电子. 2014(12)
[8]管材弯曲中应力中性层位移计算与影响因素分析[J]. 贾美慧,唐承统,刘检华. 材料科学与工艺. 2014(02)
[9]不锈钢管材弯曲成形回弹预测模型研究[J]. 贾美慧,唐承统. 北京理工大学学报. 2012(09)
[10]6061-T4大直径薄壁管数控弯曲壁厚变化实验研究[J]. 田玉丽,杨合,李恒,逯若东,王泽康. 材料科学与工艺. 2012(02)
博士论文
[1]21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形规律研究[D]. 方军.南京航空航天大学 2015
[2]小直径厚壁管材变曲率弯曲回弹控制研究[D]. 张深.西北工业大学 2014
[3]基于BP网络和稳健性分析的机械扩径工艺参数优化[D]. 杨艳子.燕山大学 2010
[4]基于计算机视觉的汽车整车尺寸测量系统的研究[D]. 翟乃斌.吉林大学 2007
[5]拉弯精确成形智能控制技术研究[D]. 王永军.西北工业大学 2005
硕士论文
[1]薄壁管材小弯曲半径成形技术研究[D]. 刘琪.南昌航空大学 2018
[2]基于改进粒子群算法的微电网多目标优化运行研究[D]. 黄敏.重庆大学 2014
[3]基于GRA-PSO算法的正交车铣加工参数多目标优化[D]. 黎丰.华中科技大学 2014
[4]模糊自适应PID对三容水箱液位控制的仿真与试验研究[D]. 孔学森.燕山大学 2012
[5]不锈钢薄壁管材推弯成形工艺研究[D]. 张兴华.沈阳理工大学 2012
[6]电站锅炉弯管机智能控制系统[D]. 吴光飞.哈尔滨理工大学 2011
[7]无余量弯管工艺研究[D]. 邹双桂.上海交通大学 2008
[8]管材弯曲回弹及弯管机控制系统的研究[D]. 潘昌平.吉林大学 2008
[9]管材弯曲成形技术研究[D]. 夏东强.重庆大学 2008
[10]自适应模糊控制技术在变频调速恒压供水系统中的应用研究[D]. 叶金虎.华中农业大学 2007
本文编号：3021601
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 管材弯曲成形的方法与质量缺陷
1.2.1 管材弯曲成形的方法
1.2.2 管材弯曲成形中常见的质量缺陷
1.3 国内外研究现状
1.3.1 弯管工艺的研究现状
1.3.2 弯管机发展现状
1.4 本文主要研究内容及意义
1.4.1 无芯绕弯弯管机的结构及工作原理
1.4.2 课题研究的目的与意义
1.4.3 本文主要研究内容
2 管材弯曲成形力学分析
2.1 管材弯曲成形机理
2.2 管材弯曲成形力学分析
2.2.1 理论分析基本假设和方程
2.2.2 屈服准则
2.2.3 管材弯曲成形应力应变分析
2.2.4 应变中性层位移的分析
2.2.5 弯曲力矩
2.3 管材弯曲成形壁厚变化率分析
2.4 管材弯曲成形截面畸变率分析
2.5 管材弯曲成形回弹分析
2.5.1 管材弯曲成形回弹机理
2.5.2 管材弯曲成形回弹量分析
2.6 本章小结
3 管材无芯绕弯成形质量的实验研究与分析
3.1 弯管壁厚变化及截面畸变的影响因素分析
3.1.1 材料参数对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.2 弯曲角度对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.3 相对弯曲半径对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.4 相对管径对壁厚变化及截面畸变的影响
3.1.5 弯曲速度对壁厚变化及截面畸变的影响
3.2 弯管回弹角度的影响因素分析
3.2.1 材料参数对回弹角度的影响
3.2.2 弯曲角度对回弹角度的影响
3.2.3 相对弯曲半径对回弹角度的影响
3.2.4 相对管径对回弹角度的影响
3.2.5 弯曲速度对回弹角度的影响
3.3 管材弯曲成形质量控制研究
3.3.1 壁厚变化及截面畸变控制策略研究
3.3.2 回弹控制策略研究
3.3.3 工艺参数数据库设计
3.4 本章小结
4 自动弯管控制系统设计与实现
4.1 硬件系统设计与实现
4.1.1 硬件系统架构
4.1.2 液压系统
4.1.3 摄像头
4.1.4 控制器
4.2 软件系统设计与实现
4.2.1 软件程序框图
4.2.2 基于图像处理的角度测量
4.2.2.1 图像滤波
4.2.2.2 彩色图像分割
4.2.2.3 边缘检测
4.2.2.4 Hough线变换
4.2.2.5 基于OpenCV库的图像处理实现
4.2.3 信号采集及输出
4.3 速度控制系统
4.3.1 电液比例阀控缸系统建模
4.3.2 基于模糊自适应PID算法的速度控制
4.4 本章小结
5 弯管工艺参数优化设计
5.1 弯管工艺参数优化模型及算法
5.1.1 弯管工艺参数优化模型
5.1.2 弯管工艺参数优化算法
5.2 基于BP神经网络的非线性映射
5.3 基于PSO算法的工艺参数优化
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MPSO-BP模型的小半径弯管成形结果快速预测[J]. 赵阳,刘俊,唐文勇,邹双桂. 塑性工程学报. 2018(03)
[2]基于BP神经网络的弯管机回弹量预测[J]. 田娥,孙建东,刘自萍,李立新. 现代制造工程. 2016(03)
[3]基于机器学习的管材数控弯曲质量预测[J]. 葛宇龙,李晓星,郎利辉,程鹏志. 北京航空航天大学学报. 2016(08)
[4]基于BP神经网络的管材数控弯曲多参数优化方法研究[J]. 吴超,严勇,胡志力. 锻压技术. 2015(06)
[5]浅谈弯管中的常见问题及解决措施[J]. 陈雨. 航空制造技术. 2014(S1)
[6]基于神经网络和粒子群算法的管材弯曲工艺参数优化[J]. 贾美慧,王成林,孙卫华. 制造业自动化. 2014(24)
[7]不锈钢管弯曲成形回弹预测研究[J]. 王天立,梁正龙,张深,吴建军. 机械与电子. 2014(12)
[8]管材弯曲中应力中性层位移计算与影响因素分析[J]. 贾美慧,唐承统,刘检华. 材料科学与工艺. 2014(02)
[9]不锈钢管材弯曲成形回弹预测模型研究[J]. 贾美慧,唐承统. 北京理工大学学报. 2012(09)
[10]6061-T4大直径薄壁管数控弯曲壁厚变化实验研究[J]. 田玉丽,杨合,李恒,逯若东,王泽康. 材料科学与工艺. 2012(02)
博士论文
[1]21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形规律研究[D]. 方军.南京航空航天大学 2015
[2]小直径厚壁管材变曲率弯曲回弹控制研究[D]. 张深.西北工业大学 2014
[3]基于BP网络和稳健性分析的机械扩径工艺参数优化[D]. 杨艳子.燕山大学 2010
[4]基于计算机视觉的汽车整车尺寸测量系统的研究[D]. 翟乃斌.吉林大学 2007
[5]拉弯精确成形智能控制技术研究[D]. 王永军.西北工业大学 2005
硕士论文
[1]薄壁管材小弯曲半径成形技术研究[D]. 刘琪.南昌航空大学 2018
[2]基于改进粒子群算法的微电网多目标优化运行研究[D]. 黄敏.重庆大学 2014
[3]基于GRA-PSO算法的正交车铣加工参数多目标优化[D]. 黎丰.华中科技大学 2014
[4]模糊自适应PID对三容水箱液位控制的仿真与试验研究[D]. 孔学森.燕山大学 2012
[5]不锈钢薄壁管材推弯成形工艺研究[D]. 张兴华.沈阳理工大学 2012
[6]电站锅炉弯管机智能控制系统[D]. 吴光飞.哈尔滨理工大学 2011
[7]无余量弯管工艺研究[D]. 邹双桂.上海交通大学 2008
[8]管材弯曲回弹及弯管机控制系统的研究[D]. 潘昌平.吉林大学 2008
[9]管材弯曲成形技术研究[D]. 夏东强.重庆大学 2008
[10]自适应模糊控制技术在变频调速恒压供水系统中的应用研究[D]. 叶金虎.华中农业大学 2007
本文编号：3021601
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3021601.html
