板材純彎曲的方法及其設備與流程

本發明涉及了一種板材純彎曲的方法及其設備，特別是一種用于實驗室或板材加工過程使用的板材純彎曲的方法及其設備。

背景技術：

板材彎曲是日常生產實踐中常用的生產過程，產品的好壞依賴于人們對板材性能特征的了解，但目前并無太好的實驗裝置和方法測量板材彎曲特性，盡管在實驗室內人們可以通過三點彎曲等獲得一些，但因為其樣品上未形成足夠區段的純彎曲，其實驗結果未被廣泛接受，而很多材料內部的信息也不可能被有效挖掘展示出來。建立構造一段純彎曲的加載環境是測量板材的彎曲性能的基本要求，而本裝置和方法能在板材樣品上實現這一要求。

技術內容

本申請的發明目的在于克服現有技術中所存在的缺點，而提供一種板材純彎曲的方法及其設備，它可以使板材只有彎曲變形，而不存在其它變形。

為了完成本申請的發明目的，本申請采用以下技術方案：

本發明的一種板材純彎曲的方法，板材沿其長度方向依次分成左旋轉臂、樣品長度和右旋轉臂，在上述左旋轉臂的左端和右旋轉臂的右端分別固定在固定支點和滑動支點上，固定支點和滑動支點在同一水平面上，左旋轉臂和右旋轉臂的長度相同，均為彎臂半徑，其中：左旋轉臂繞著固定支點逆時針旋轉θ，右旋轉臂在繞著滑動支點順時針旋轉θ的同時，滑動支點沿著水平面向固定支點方向無拘束地滑動，使得樣品僅承受純彎曲扭矩，其變形為純圓弧；

本發明的一種板材純彎曲的方法，其中：所述無拘束地滑動是指在無摩擦力和空氣阻力的狀態下，滑動支點沿著水平面向固定支點方向可自由滑動到任一特定位置上；

本發明的一種板材純彎曲的設備，其中：它包括：機架、控制系統、裝在固定支點上的裝置和裝在滑動支點上的裝置，其中：所述裝在固定支點上的裝置固定在機架上，裝在滑動支點上的裝置上的裝置裝在機架并且沿著機架滑動，控制系統分別與裝在固定支點上的裝置和裝在滑動支點上的裝置相連；

本發明的一種板材純彎曲的設備，其中：所述裝在固定支點上的裝置包括：夾盤、卡爪、卡爪套、扭矩傳感器、固定支架和伺服旋轉電機，在夾盤上固定有限位栓，卡爪套裝在限位栓上，卡爪間形成夾持空間，在夾持空間內夾持板材的左旋轉臂，卡爪的外側為楔形，卡爪套套裝在卡爪的外側，在夾盤和卡爪套內裝有張緊螺桿，伺服旋轉電機的旋轉軸帶動夾盤在水平面上旋轉，固定支架固定在機架上，夾盤裝在固定支架上，扭矩傳感器裝在旋轉軸上；

本發明的一種板材純彎曲的設備，其中：所述裝在滑動支點上的裝置包括：夾盤、卡爪、卡爪套、扭矩傳感器、絲桿螺母、滑軌、滑動支架、伺服移動電機、滾珠絲桿和伺服旋轉電機，在夾盤上固定有限位栓，卡爪套裝在限位栓上，每對卡爪間形成夾持空間，在夾持空間內夾持板材的右旋轉臂，卡爪的外側為楔形，卡爪套套裝在卡爪的外側，在夾盤和卡爪套內裝有張緊螺桿，伺服旋轉電機的旋轉軸帶動夾盤在水平面上旋轉，在機架上裝有滑軌，滑動支架在滑軌上滑動，夾盤裝在滑動支架上，扭矩傳感器裝在旋轉軸上，在滑動支架的一側還裝有絲桿螺母，伺服移動電機通過滾珠絲桿帶動絲桿螺母沿著滑軌滑動，從而帶動滑動支架沿著滑軌滑動；

本發明的一種板材純彎曲的設備，其中：所述扭矩傳感器、伺服旋轉電機和伺服移動電機分別與控制系統相連；

本發明的一種板材純彎曲的設備，其中：在夾盤和卡爪套內的相應位置上開有螺孔，張緊螺桿穿過上述螺孔，張緊螺桿在上述螺孔中的轉動使卡爪的夾持空間夾緊或松開板材。

與現有的板材純彎曲的方法及其設備相比，本發明的板材純彎曲的方法及其設備具有以下優點：

1、本裝置在樣品板材上提供了純彎矩，而使板材獲得純彎曲變形，即板材變形為純圓弧狀，對板材的變形過程進行記錄，可直接獲得板材的彎矩-曲率的關系；

2、本裝置可直接或間接獲得在任何彎角下的彈性回彈系數，即可以從彎矩-曲率曲線上獲得彈性回彈系數；或者，在任何點停止加載并卸載至零彎矩時，直接獲得彈性回彈系數；

3、本裝置可通過加載→卸載→反加載或各種設計的加載模式對材料性能進行探討，如：對板材的包辛格效應等進行實驗研究，也可進行反復彎曲、折彎次數等實驗。

附圖說明

圖1為在本發明板材純彎曲的方法中，板材未彎曲之前，板材被夾持狀態的示意圖；

圖2為在本發明板材純彎曲的方法中，板材彎曲之后，板材被夾持狀態的示意圖；

圖3為本發明板材純彎曲設備的俯向示意圖；

圖4本發明板材純彎曲設備的正向示意圖，為了清楚起見，對圖中部分零件進行剖視。

在圖1至圖4中，標號1為固定支點；標號2為左旋轉臂；標號3為樣品長度；標號4為滑動支點；標號5為左旋轉臂；標號6為張緊螺桿；標號7為卡爪套；標號8為卡爪；標號9為板材；標號10為機架；標號11為限位栓；標號12為絲桿螺母；標號13為滾珠絲桿；標號14為伺服移動電機；標號15為扭矩傳感器；標號16為夾盤；標號17為固定支架；標號18為旋轉軸；標號19為伺服旋轉電機；標號20為控制系統；標號21為滑動支架；標號22為滑軌；標號23為夾持空間。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，板材9沿其長度方向依次分成左旋轉臂2、樣品長度3和右旋轉臂5，在上述左旋轉臂2的左端和右旋轉臂5的右端分別固定在固定支點1和滑動支點4上，固定支點1和滑動支點4在同一水平面上，左旋轉臂2和右旋轉臂5的長度相同，均為彎臂半徑，左旋轉臂2繞著固定支點1逆時針旋轉θ，右旋轉臂5在繞著滑動支點4順時針旋轉θ的同時，滑動支點4在無摩擦力和空氣阻力的狀態下，滑動支點沿著水平面向固定支點方向可自由滑動到任一特定位置上；使得樣品僅承受純彎曲扭矩，其變形為純圓弧。

如圖3和圖4所示，本發明的板材純彎曲的設備包括：機架10、控制系統20、裝在固定支點1上的裝置和裝在滑動支點4上的裝置，裝在固定支點1上的裝置固定在機架10上，裝在滑動支點4上的裝置上的裝置裝在機架10并且沿著機架10滑動，控制系統20分別與裝在固定支點1上的裝置和裝在滑動支點4上的裝置相連。

裝在固定支點1上的裝置包括：夾盤16、卡爪8、卡爪套7、扭矩傳感器15、固定支架17和伺服旋轉電機19，在夾盤16上固定有限位栓11，卡爪8套裝在限位栓11上，每對卡爪8間形成夾持空間23，在夾持空間23內夾持板材9的左旋轉臂2，卡爪8的外側為楔形，卡爪套7套裝在卡爪8的外側，在夾盤16和卡爪套7內的相應位置上開有螺孔，張緊螺桿6穿過上述螺孔，張緊螺桿6在上述螺孔中的轉動使卡爪8的夾持空間23夾緊或松開板材9，伺服旋轉電機19的旋轉軸18帶動夾盤16在水平面上旋轉，固定支架17固定在機架10上，夾盤16裝在固定支架17上，扭矩傳感器15裝在旋轉軸18上，扭矩傳感器15和伺服旋轉電機19分別與控制系統20相連。

裝在滑動支點4上的裝置包括：夾盤16、卡爪8、卡爪套7、扭矩傳感器15、絲桿螺母12、滑軌22、滑動支架21、伺服移動電機14、滾珠絲桿13和伺服旋轉電機19，在夾盤16上固定有限位栓11，卡爪8套裝在限位栓11上，卡爪8間形成夾持空間23，在夾持空間23內夾持板材9的右旋轉臂5，卡爪8的外側為楔形，卡爪套7套裝在卡爪8的外側，在夾盤16和卡爪套7內的相應位置上開有螺孔，張緊螺桿6穿過上述螺孔，張緊螺桿6在上述螺孔中的轉動使卡爪8的夾持空間23夾緊或松開板材9，伺服旋轉電機19的旋轉軸18帶動夾盤16在水平面上旋轉，在機架10上裝有滑軌22，滑動支架21在滑軌22上滑動，夾盤16裝在滑動支架21上，扭矩傳感器15裝在旋轉軸18上，在滑動支架21的一側還裝有絲桿螺母12，伺服移動電機14通過滾珠絲桿13帶動絲桿螺母12沿著滑軌22滑動，從而帶動滑動支架21沿著滑軌22滑動，扭矩傳感器15、伺服旋轉電機19和伺服移動電機14分別與控制系統20相連。

工作原理：

如圖3所示，首先，扭動兩端的張緊螺桿6，使兩個卡爪套7向中心移動，將板材的兩端分別裝在卡爪8的夾持空間23內，然后，扭動兩端的張緊螺桿6，使兩個卡爪套7向外側移動，將板材9的左旋轉臂2和右旋轉臂5被夾緊在卡爪8的夾持空間23內，板材9裝好后。如圖4所示，控制系統20分別向兩個伺服旋轉電機19發出一個信號，指示兩個伺服旋轉電機19分別逆時針旋轉θ角度和順時針旋轉θ角度，在兩個伺服旋轉電機19分別逆時針和順時針旋轉的同時，控制系統20接收旋轉軸18實時的旋轉角度信號，通過運算后，得出滑動支架21在滑軌22上實時的移動距離，然后將上述距離發送給伺服移動電機14，伺服移動電機14通過滾珠絲桿13帶動絲桿螺母12沿著滑軌22滑動，從而帶動滑動支架21沿著滑軌22滑動，直到兩個伺服旋轉電機19完成逆時針和順時針旋轉為止。

以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的范圍參見權利要求，在不違背本發明的精神的情況下，本發明可以作適當形式的修改。