一种多向加载通用金属板材性能试验机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属板材成形性试验机，具体来说，是一种多向加载通用金属板材成形性试验机，可实现对金属板材多向或单向加载，并进行各种模拟成形性能试验的装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着能源和环境问题的日益严重，汽车轻量化问题也越来越重要，超高强钢板由于具有很高的强度和刚度以及优良的使用性能，已经成为汽车轻量化的核心。而超高强钢板在冷成形过程中屈服极限高，回弹大且易出现剪切破裂等现象，因此掌握超高强钢板性能特点对于超高强钢板的应用有着重要意义。
[0003]不同的金属板材性能试验有着不同的加载方式，对于超高强钢板不同加载方式下的性能试验研宄可以完全反应出超高强钢板的变形特点，因此建立一种可以完成多种金属板材性能试验、实现多向加载的金属板材性能试验装置对于研宄超高强钢板的性能特点有着重要的意义。目前国内外已有可以实现单向加载的金属板材性能研宄的装置，但是对金属板材进行多向加载的性能试验装置还未见报道，且可将多向加载及多种性能试验集为一身的试验装置亦未见报道。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提出一种可实现多向加载，且集多种性能试验为一体的通用板材成形性试验机，以克服现有设备不能实现多向加载的不足。
[0005]本发明多向加载通用金属板材性能试验机，包括主机框架、四套夹钳机构、模座与压边机构。
[0006]所述主机框架为由下托板、中托板与上托板构成的三层框架结构；四套夹钳机构分别安装于中托板左部、中托板右部、上托板以及下托板上。四套夹钳机构均包括夹钳、加载缸；通过四套夹钳机构中的夹钳实现金属板材四个方向上的夹持。通过加载缸的活塞杆推动夹钳，实现四套夹钳机构中夹钳轴向上的移动，进而实现对金属板材的加载。上述安装于下托板上的夹钳机构中夹钳与加载缸间采用可拆卸连接方式相连。
[0007]所述模座通过模座支撑架安装在上托板下表面；模座中部开有夹钳通口，使上托板上所安装夹钳机构中的夹钳通过加载缸的驱动向下运动过程中由夹钳通口穿过。
[0008]所述压边机构包括压边缸与压边板；其中，压边缸周向均布安装在中托板周向上开设的安装孔内。压边缸的压边活塞杆输出端均与环形压边板固定。中托板中部开有夹钳通口，结合环形设计的压边缸，使下托板上所安装夹钳机构中的夹钳通过加载缸的驱动向上运动过程中由夹钳通口与环形压边板内环穿过。
[0009]在进行多向加载时，将金属板材设置于上托板与下托板之间，通过控制四套夹钳机构中的加载缸与夹钳缸，使四套夹钳机构中的夹钳由四个方向夹紧金属板材；随后，通过控制四套夹钳机构中的加载缸，使四套夹钳机构中的夹钳按照指定的速度或载荷运动；在运动过程中金属板材的变形量通过引伸计进行测量，金属板材的变形过程中，加载缸的活塞杆位移和载荷分别通过位移传感器和拉压传感器进行采集。
[0010]在进行单向加载时，通过控制上夹钳机构中的加载缸与夹钳缸，使上夹钳上移至水平位置高于模座；然后在模座下表面安装试验所需要的凹模，同时将下夹钳机构中夹钳卸下，在加载缸的活塞杆输出端上安装凸模；随后将金属板材放置在压边板上的压边圈上，通过控制压边缸使压边板上升，将金属板材与凹模压紧固定。通过控制下夹钳机构中的加载缸，使凸模上升，将金属板材压入凹模；整个过程中，加载缸的活塞杆位移和载荷通过位移传感器和拉压传感器进行测量。
[0011]本发明的优点在于:
[0012]1、本发明多向加载通用金属板材性能试验机，能够在多向或单向加载情况下方便实现金属板材的各种性能试验，单向加载情况下可完成杯突试验、拉深试验、扩孔试验、锥杯试验、凸耳试验、刚模胀形、弯曲试验、整体壁板压弯试验、下陷试验等；多向加载情况下可完成十字形拉伸试验及其他需要侧向加载的金属板材性能试验。
【附图说明】
[0013]图1为本发明多向加载通用金属板材性能试验机结构示意图；
[0014]图2为本发明多向加载通用金属板材性能试验机中夹钳机构结构示意图。
[0015]图中:
[0016]1-主机框架2-夹钳机构3-模座
[0017]4-压边机构101-下托板102-中托板
[0018]103-上托板201-夹钳202-加载缸
[0019]203-拉压传感器201a-上夹头201b_下夹头
[0020]201c-夹钳外套201d-夹钳缸401-压边缸
[0021]402-压边板
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0023]一种多向加载通用金属板材性能试验机，如图1所示，包括主机框架1、四套液压夹钳机构2、模座3与压边机构4。
[0024]所述主机框架I为由下托板101、中托板102与上托板103构成，三者间通过立柱支撑，形成三层框架结构。
[0025]四套液压夹钳机构2均包括夹钳201、加载缸202、拉压传感器203与位移传感器，如图2所示；其中，夹钳201由上夹头201a、下夹头201b、夹钳外套201c、夹钳缸20Id构成。上夹头201a与下夹头201b均为具有一个夹紧面，以及滑动斜面的楔形结构，对称设置，使夹紧面平行且相对，设置于夹钳外套201c内设计的截面为三角形的空腔中；上夹头201a与下夹头201b均通过弹簧与夹钳外套201c后端面连接定位，且使上夹头201a与下夹头201b的滑动斜面分别与空腔的两个斜面贴合。空腔前端开有板材插口，与空腔连通，用来供金属板材通过，使金属板材穿过板材插口后，设置于上夹头201a与下夹头201b的夹紧面之间。夹钳缸201d固定于夹钳外套201c后端面上，输出杆穿过夹钳外套201c后端面与上夹头201a和下夹头201b的后部同时接触；夹钳缸缸体内填充有液压油，液压油在缸体内作用于输出杆，实现输出杆的活塞运动。由此，当金属板材设置于上夹头201a与下夹头201b的夹紧面之间时，通过控制夹钳缸201输出杆向前移动，进而向前推动上夹头201a与下夹头201b的滑动斜面分别沿空腔的两个斜面向前滑动，使上夹头201a与下夹头201b的夹紧面间距逐渐缩小，直至将金属板材夹紧。所述加载缸202包括活塞杆与缸体，活塞杆输入端与缸体同轴套接，缸体内填充有液压油，液压油在缸体内作用于活塞杆，实现活塞杆的活塞运动。拉压传感器203固定于夹钳缸外套201c后端面与加载缸202的活塞杆输出端之间；通过拉压传感器203将加载缸202的活塞杆输出端与夹钳缸201后端相连。由此，通过加载缸202实现整个夹钳201前后方向移动，通过拉压传感器203采集夹钳201运动过程中作用于加载缸202活塞杆上的载荷。所述位移传感器采用光栅尺，光栅尺的标尺光栅固定安装在加载缸202上，光栅读数头固定安装在活塞杆上，进而通过位移传感器采集活塞杆的运动位移。
[0026]令上述结构的四套液压夹钳机构2分别为左夹钳机构、右夹钳机构、上夹钳机构与下夹钳机构；其中，左夹钳机构2与右夹钳机构2通过支撑架安装在中托板102上表面，且分别位于中托板102的左右两侧，并使左夹钳机构与右夹钳机构中的夹钳201相对设置；同时，使左夹钳缸机构与右夹钳机构中的加载缸202与横向支撑架间采用铰接方式相连，使左夹钳机构与右夹钳机构可在竖直平面内旋转，实现左夹钳机构与右夹钳机构的水平度调节。
[0027]上夹钳机构中加载缸202固定安装在上托板103上表面中部，使夹钳201朝向下方设置。上托板103下表面通过模座支撑架安装有水平设置的板状模座3 ;模座3中部开有夹钳通口，使上夹钳机构中夹钳201的运动不会受到阻碍，上夹钳机构中的夹钳201通过加载缸202的驱动向下运动过程中可由夹钳通口穿过。
[0028]下夹钳机构中加载缸202固定安装在下托板101上表面中部，且使下夹钳机构与上夹钳机构中夹钳201相对设置。下夹钳机构中夹钳201与加载缸202间采用可拆卸连接方式相连，由此通过将夹钳201卸下后，加载缸202的输出端可用来安装凸模。本发明中上托板103下表面与下托板101上表面上还固定安装有导向套，分别套在上夹钳机构与下夹钳机构中加载缸202的活塞杆上，实现上夹钳机构与下夹钳机构中夹钳2