薄壁铝合金管机器人弯曲成形起皱调控优化

机器人管材弯曲成形技术是于工业4.0大背景下诞生的一种新型高灵活度管材弯曲成形技术,可实现细长管件的全自动化快速弯曲成形。工业机器人控制的末端弯曲装置在弯曲旋转的同时沿管材轴线方向进给,一定程度上改善了弯管件壁厚减薄的问题,但增大了起皱趋势。针对该问题,以Al6061铝合金管为对象,开展薄壁管机器人弯曲成形起皱优化调控。选取嵌入几何微缺陷后模型计算中消耗能量最低时的波长、起皱形貌以及与实际样件最为相似时的缩放因子作为最佳参数,建立了嵌入几何微缺陷的机器人管材弯曲成形有限元模型。采用几何微缺陷耦合有限元模型、响应面优化分析及成形实验相结合的方法,建立了起皱响应面回归预测模型,通过获得的响应曲面与等高线图,揭示了工艺参数耦合对Al6061铝合金薄壁管机器人弯曲成形起皱的影响规律,获得了最佳成形工艺参数,进一步验证了起皱预测模型和嵌入几何微缺陷的有限元模型的可靠性。