一種板材成形極限圖測試裝置制造方法

一種板材成形極限圖測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種板材成形極限圖測試裝置及其方法，屬于板成形測試【技術領域】。本實用新型成形極限圖測試裝置及方法能在普通拉伸試驗機上實現板材成形極限圖右半部分的測試。本實用新型成形極限圖測試裝置由多組不同楔形角的楔形模組成，每組楔形模包括四只楔形模，上楔形模與下楔形模上下相對設置，左楔形模與右楔形模左右相對設置。上楔形模與左、右楔形模通過楔形面相互滑動配合，下楔形模也與左、右楔形模通過楔形面相互滑動配合。試樣為十字形，試樣的四個端頭分別固定在上、下、左以及右楔形模上。實驗時，上楔形模與下楔形模的上下相對運動帶動左楔形模與右楔形模的左右相對運動，從而實現試樣雙向應力狀態的變形。
【專利說明】一種板材成形極限圖測試裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及屬于板成形測試【技術領域】。

【背景技術】
[0002]板料成形是材料成形領域中重要的組成部分，在國民經濟中占有十分重要的地位。板料在板成形過程中往往處于平面應力狀態，因此一般采用成形極限圖來衡量板料成形性，成形極限圖也是板成形工藝制定以及相關工模具設計的重要依據。如何準確的獲得板料的成形極限圖是板成形領域中一個重要的研宄方向。
[0003]目前，板材成形極限圖主要是采用鋼模脹形的方法獲得，如國家標準“GB/T15825.8-2008”所述。采用鋼模脹形方法測試成形極限圖時，首先需要加工制備一組不同長寬比的矩形試樣，然后采用一定的方法在試樣表面刻蝕網格，接著將準備好的試樣固定在壓邊圈與凹模之間，并采用半球形凸模進行脹形直至試樣破裂，最后測量不同樣品臨界開裂網格的長短軸尺寸并換算得到成形極限圖。
[0004]對于鋼模脹形方法，實驗結束后的板材變為球形，這對后續網格尺寸的精確測試造成了困難，不利于獲得準確的成形極限圖。


【發明內容】

[0005]本實用新型的目的是解決現有的成形極限圖右半部分測量技術中，因板材變形為曲面而無法準確測試臨界開裂應變的問題。
[0006]為實現本實用新型目的而采用的技術方案是這樣的，一種板材成形極限圖測試裝置，包括用于安裝待測試件的上楔形模板、下楔形模板、左楔形模板和右楔形模板。
[0007]所述上楔形模板和下楔形模板形狀相同。所述左楔形模板和右楔形模板形狀相同。
[0008]所述上楔形模板的上端是連接柄1、下端是等腰梯形板I。所述等腰梯形板I左側的傾斜面為工作面1- 1、右側的傾斜面為工作面1-11。所述連接柄I與位于上楔形模板上方的拉伸裝置I連接。
[0009]所述下楔形模板的下端是連接柄I1、上端是等腰梯形板II。所述等腰梯形板II左側的傾斜面為工作面I1-11、右側的傾斜面為工作面I1-1。所述連接柄II與位于下楔形模板上方的拉伸裝置II連接。
[0010]所述左楔形模板的右側開有三角形槽II1-1和三角形槽II1-1I。所述三角形槽
II1-1和三角形槽II1-1I之間的實體部分是矩形板III。所述三角形槽II1-1上端的傾斜面為工作面II1-1。所述三角形槽II1-1I下端的傾斜面為工作面II1-1I。
[0011]所述右楔形模板的左側開有三角形槽IV -1I和三角形槽IV -1。所述三角形槽
IV-1和三角形槽IV-1I之間的實體部分是矩形板IV。所述三角形槽IV-1I上端的傾斜面為工作面IV -1I。所述三角形槽IV -1下端的傾斜面為工作面IV -1。
[0012]所述上楔形模板的下方是下楔形模板。所述左楔形模板位于上楔形模板和下楔形模板的左側。所述右楔形模板位于上楔形模板和下楔形模板的右側。
[0013]所述等腰梯形板I的兩側分別嵌入三角形槽II1-1和三角形槽IV -1I中，使得所述滑動面1-1與滑動面II1-1接觸、所述滑動面1-1I與滑動面IV -1I接觸。
[0014]所述等腰梯形板II的兩側分別嵌入三角形槽II1-1I和三角形槽IV -1中，使得所述滑動面I1-1I與滑動面II1-1I接觸、所述滑動面I1-1與滑動面IV -1接觸。
[0015]所述待測試件為十字形。所述待測試件的各個分支分別連接在上楔形模板、下楔形模板、左楔形模板和右楔形模板上。
[0016]進一步，所述等腰梯形板I和等腰梯形板II的底角均為α。所述三角形槽II1- 1、三角形槽II1-11、三角形槽IV -1和三角形槽IV -1I的槽角均為α。
[0017]進一步，所述上楔形模板、下楔形模板、左楔形模板和右楔形模板上分別具有連接銷1、連接銷I1、連接銷III和連接銷IV。
[0018]本實用新型的優點是:
[0019]1、相接觸的各個楔形模板之間分別通過楔形面(工作面)實現滑動配合。在實驗過程中，上楔形模與下楔形模的上下相對運動能促使左楔形模與右楔形模的左右相對運動，從而實現“十”字狀試樣在雙向應力狀態下的變形，而且保證試樣在實驗過程中始終為平面形狀，避免了傳統脹形方法因試樣曲面化而引起應變測量不準確的問題。
[0020]2、本實用新型結構與原理相對簡單，可應用于普通拉伸實驗機上，從而測試得到板材的右半部分成形極限圖。
[0021]3、本實用新型不受板材厚度變化的影響，不會因為不同厚度的板材而更換不同的模具，特別適用于厚度為0.5mm?3_板材成形極限圖的測試。
[0022]4、本實用新型可以準備多組有著不同角度楔形面的楔形模板，完成右半部分成形極限圖的測試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型測試裝置楔形模裝配示意圖。
[0024]圖2為本實用新型測試裝置上楔形模示意圖。
[0025]圖3為本實用新型測試裝置下楔形模示意圖。
[0026]圖4為本實用新型測試裝置左楔形模示意圖。
[0027]圖5為本實用新型測試裝置右楔形模示意圖。
[0028]圖6為本實用新型測試裝置測試成形極限圖所采用的試樣示意圖。
[0029]圖中:
[0030]上楔形模板(I)、連接柄I (101)、等腰梯形板I (102)、連接銷I (103)、工作面
1-1 (1021)、工作面 1-1I (1022)、
[0031]下楔形模板(2)、連接柄II (201)、等腰梯形板II (202)、連接銷II (203)、工作面
I1-1 (2021)、工作面 I1-1I (2022)、
[0032]左楔形模板(3)、三角形槽II1-1 (301)、三角形槽II1-1I (302)、矩形板III (303)、連接銷III (304)、工作面II1-1 (3021)、工作面II1-1I (3022)、
[0033]右楔形模板(4)、三角形槽IV -1 (401)、三角形槽IV -1I (402)、矩形板IV (403)、連接銷IV (404)、工作面IV -1 (4021)、工作面IV -1I (4022)、
[0034]待測試件(5)、連接孔I (501)、連接孔II (502)、連接孔III (503)、連接孔IV (504)。

【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，但不應該理解為本實用新型上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本實用新型的保護范圍內。
[0036]實施例1:
[0037]一種板材成形極限圖測試裝置，包括用于安裝待測試件5的上楔形模板1、下楔形模板2、左楔形模板3和右楔形模板4。這些模版均是具有相同厚度的金屬板。本實施例所稱模板的形狀，即是各塊金屬板板面的形狀。
[0038]參見圖1，所述上楔形模板I和下楔形模板2形狀、各部分的尺寸大小相同，二者上下對稱地擺放。所述左楔形模板3和右楔形模板4形狀、各部分的尺寸大小相同，二者左右對稱地擺放。
[0039]所述上楔形模板I的上端是連接柄I 101、下端是等腰梯形板I 102，即使得上楔形模板I的形狀類似于漢字的“山”字。參見圖2，由于等腰梯形具有兩個相等的底角和兩條相等的腰，所以，所述等腰梯形板I 102左右兩側具有角度相等的尖角(即對應于等腰梯形的底角α)。所述等腰梯形板I 102兩側具有長度相等的工作面(即對應于等腰梯形的兩腰)。所述等腰梯形板I 102左側的工作面1-1 1021、右側的工作面1-1I 1022。所述連接柄I 101與位于上楔形模板I上方的拉伸裝置I連接。實施例中，拉伸裝置I和拉伸裝置II是同一臺拉伸機的上下夾頭。
[0040]所述下楔形模板2的下端是連接柄II 201、上端是等腰梯形板II 202，即使得下楔形模板2的形狀類似于倒過來寫的漢字的“山”字。參見圖3，由于等腰梯形具有兩個相等的底角和兩條相等的腰，所以，所述等腰梯形板II 202左右兩側具有角度相等的尖角(即對應于等腰梯形的底角α)。所述等腰梯形板II 202兩側具有長度相等的工作面(即對應于等腰梯形的兩腰)。所述等腰梯形板II 202左側的工作面I1-1I 2022、右側的工作面
I1-1 2021。所述連接柄II 201與位于下楔形模板2上方的拉伸裝置II連接。
[0041]值得說明的是，所述連接柄I 101、等腰梯形板I 102、連接銷I 103、工作面1-1 1021和工作面1-1I 1022，分別與連接柄II 201、等腰梯形板II 202、連接銷II 203、工作面I1-1 2021和工作面I1-1I 2022的形狀、尺寸均相同。
[0042]所述左楔形模板3最初是一塊矩形的金屬板，加工后，所述左楔形模板3的右側開有貫通其兩個板面的三角形槽II1-1 301和三角形槽II1-1I 302。所述三角形槽II1-1 301和三角形槽II1-1I 302之間的實體部分是矩形板III303。這樣就使得左楔形模板3的形狀類似于字母Ε。三角形槽II1-1 301位于三角形槽II1-1I 302上方。三角形槽II1-1 301和三角形槽II1-1I 302的槽口均在左楔形模板3的右側面，槽底角均為α。三角形槽II1-1 301的下端的表面為水平面、上端的表面為傾斜面，這使得三角形槽II1-1 301的(截面)形狀為直角三角形。所述三角形槽II1-1 301上端的傾斜面為滑動面II1-1 3021。類似的，所述三角形槽II1-1I 302的下端的表面為傾斜面、上端的表面為水平面，這使得三角形槽
II1-1I 302的(截面)形狀為直角三角形。所述三角形槽II1-1I 302下端的傾斜面為滑動面II1-1I 3022。
[0043]所述右楔形模板4最初是一塊矩形的金屬板，加工后，所述右楔形模板4的左側開有貫通其兩個板面的三角形槽IV-1I 402和三角形槽IV-1 401。所述三角形槽IV-1 401和三角形槽IV -1I 402之間的實體部分是矩形板IV 403。這樣就使得右楔形模板4的形狀類似于字母E。三角形槽IV -1I 401位于三角形槽IV -1 402下方。三角形槽IV -1I 402和三角形槽IV-1 401的槽口均在右楔形模板4的左側面，槽底角均為α。
[0044]三角形槽IV-1I 402的下端的表面為水平面、上端的表面為傾斜面，這使得三角形槽IV -1I 402的(截面)形狀為直角三角形。所述所述三角形槽IV -1I 402上端的傾斜面為滑動面IV-1I 4022。類似的，所述三角形槽IV-1 401的下端的表面為傾斜面、上端的表面為水平面，這使得三角形槽IV-1 401的(截面)形狀為直角三角形。所述三角形槽IV-1 401下端的傾斜面為滑動面IV -1 4021。
[0045]所述上楔形模板I的下方是下楔形模板2。所述左楔形模板3位于上楔形模板I和下楔形模板2的左側。所述右楔形模板4位于上楔形模板I和下楔形模板2的右側。
[0046]所述等腰梯形板I 102的兩側(的尖角)分別嵌入三角形槽II1-1 301和三角形槽IV-1I 402中，使得所述工作面1-1 1021與工作面II1-1 3021滑動配合、所述工作面1-1I 1022與工作面IV -1I 4022滑動配合。向上拉伸等腰梯形板I 102時，左楔形模板3和右楔形模板4分別向左右兩側分開。
[0047]所述等腰梯形板II 202的兩側(的尖角)分別嵌入三角形槽II1-1I 302和三角形槽IV-1 401中，使得所述工作面I1-1I 2022與工作面II1-1I 3022滑動配合、所述工作面I1-1 2021與工作面IV-1 4021滑動配合。向下拉伸等腰梯形板II 202時，左楔形模板3和右楔形模板4分別向左右兩側分開。
[0048]所述待測試件5為十字形。所述待測試件5的四個分支分別連接在上楔形模板1、下楔形模板2、左楔形模板3和右楔形模板4上。
[0049]實施例2:
[0050]本實施例主要結構同實施例1，為了方便固定被測試件5，所述上楔形模板1、下楔形模板2、左楔形模板3和右楔形模板4上分別具有連接銷I 103、連接銷II 203、連接銷
III304和連接銷IV 404。對應地，所述待測試件5的四個分支上分別打有連接孔I 501、連接孔II 502、連接孔III 503和連接孔IV 504，連接銷可以嵌入這些孔中。
[0051]上述實施例公開的裝置中，所述等腰梯形板I 102和等腰梯形板II 202的底角均為α。所述三角形槽II1-1 301、三角形槽II1-1I 302、三角形槽IV-1 401和三角形槽
IV-1I 402的槽角均為α。α取值范圍是[20°，90° ]。若α取值范圍小于90°時，則該裝置是實施例1所述的裝置。
[0052]本實施例公開裝置的使用方法，即板材成形極限圖測試方法是:將待測板材加工為如圖6所示的“十”字形試樣，并在四個端頭加工出定位孔。采用化學腐蝕或者其他方法在試樣上刻上適當尺寸的圓形網格，以便實驗結束后測量應變，或者在實驗過程中實時測量應變。選用一套測試裝置，該裝置的角度參數α已知，例如45°。將所加工試樣與一組楔形模采用圖1所示的裝配方式進行組裝，并將上楔形模板I和下楔形模板2分別與拉伸試驗機相連。實驗開始后，上楔形模板I和下楔形模板2由拉伸試驗機驅動，產生上下相對運動，并促使左楔形模板3與右楔形模板4發生左右方向的相對運動，從而實現試樣5在雙向應力狀態下的變形。(或者，上楔形模板I與下楔形模板2產生上下相對運動，左楔形模板3與右楔形模板4相對不動，實現試樣的平面應變拉伸變形。)當試樣開裂時，停止實驗。由于，各個楔形模板均在同一個平面內發生相對運動，試樣不會發生曲面化變形。取下試樣，測量臨界開裂位置的應變，得到成形極限圖上的一點。
[0053]實施例結果表明，本實用新型的測試裝置可在保證試樣為平面形狀的前提下實現雙向應力狀態下的變形，從而避免了傳統脹形方法導致試樣曲面化而引起的應變測量不準的問題。本實用新型成形極限圖測試裝置結構簡單，制造加工成本低且簡單易于加工。本實用新型成形極限圖測試裝置應用范圍廣，不受板材厚度的限制，應用結果表明，對于板材厚度在0.5mm?3mm以內的樣品，結果最佳。
【權利要求】
1.一種板材成形極限圖測試裝置，其特征在于:包括用于安裝待測試件(5)的上楔形模板(I)、下楔形模板(2 )、左楔形模板(3 )和右楔形模板(4 ); 上楔形模板(I)和下楔形模板(2 )形狀相同；左楔形模板(3 )和右楔形模板(4 )形狀相同； 上楔形模板(I)的上端是連接柄I (101)、下端是等腰梯形板I (102);等腰梯形板I(102)左側的傾斜面為工作面1-1 (1021)、右側的傾斜面為工作面1-1I (1022);連接柄I(101)與位于上楔形模板(I)上方的拉伸裝置I連接； 下楔形模板(2)的下端是連接柄II (201)、上端是等腰梯形板II (202);等腰梯形板II(202)左側的傾斜面為工作面I1-1I (2022)、右側的傾斜面為工作面I1-1 (2021);連接柄II(201)與位于下楔形模板(2)上方的拉伸裝置II連接； 左楔形模板(3)的右側開有三角形槽II1-1 (301)和三角形槽II1-1I (302);三角形槽II1-1 (301)和三角形槽II1-1I (302)之間的實體部分是矩形板111(303);三角形槽II1-1(301)上端的傾斜面為工作面II1-1 (3021);三角形槽II1-1I (302)下端的傾斜面為工作面II1-1I (3022)； 右楔形模板(4)的左側開有三角形槽IV-1I (402)和三角形槽IV-1 (401);三角形槽IV -1 (401)和三角形槽IV -1I (402)之間的實體部分是矩形板IV (403);三角形槽IV -1I(402)上端的傾斜面為工作面IV -1I (4022);三角形槽IV -1 (401)下端的傾斜面為工作面IV -1 (4021)； 上楔形模板(I)的下方是下楔形模板(2);左楔形模板(3)位于上楔形模板(I)和下楔形模板(2)的左側；右楔形模板(4)位于上楔形模板(I)和下楔形模板(2)的右側； 等腰梯形板I (102)的兩側分別嵌入三角形槽II1-1 (301)和三角形槽IV- 11 (402)中，使得滑動面1-1 (1021)與滑動面II1-1 (3021)接觸、滑動面1-1I (1022)與滑動面IV -1I (4022)接觸； 等腰梯形板II (202)的兩側分別嵌入三角形槽II1-1I (302)和三角形槽IV-1 (401)中，使得滑動面I1-1I (2022)與滑動面II1-1I (3022)接觸、滑動面I1-1 (2021)與滑動面IV-1 (4021)接觸； 待測試件(5)為十字形；待測試件(5)的各個分支分別連接在上楔形模板(1)、下楔形模板(2)、左楔形模板(3)和右楔形模板(4)上。
2.根據權利要求1所述的一種板材成形極限圖測試裝置，其特征在于:等腰梯形板I(102)和等腰梯形板II (202)的底角均為α ;三角形槽II1-1 (301)、三角形槽II1-1I (302)、三角形槽IV -1 (401)和三角形槽IV -1I (402)的槽角均為α。
3.根據權利要求1所述的一種板材成形極限圖測試裝置，其特征在于:上楔形模板(I)、下楔形模板(2)、左楔形模板(3)和右楔形模板(4)上分別具有連接銷I (103)、連接銷II (203)、連接銷III (304)和連接銷IV (404)。
【文檔編號】G01N3/08GK204255762SQ201420561082
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】何維均, 欒佰峰, 黃光杰, 劉慶 申請人:重慶大學