CN101281106B - 带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，包括连接轴、上模压板、上模、下模镶块、下模模座、模架立柱、模架底板、垫片、光电测长仪和表座。安装于电子万能试验机上，可实现上下模半径、上模形状、下模跨距等工艺参数的多重组合，通用性强，可降低成本。电子万能试验机横梁的向下移动为弯曲施加足够的压力，使工件受压弯曲变形，位于工件外侧正中央的光电测长仪实时记录该点位移，从而得出成形回弹量，操作简便，测量精度高。弯曲与回弹全过程的上模载荷与位移均可实时记录，为研究提供全备的数据。

Description

带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具

一、技术领域：

本发明涉及一种带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，尤其是指一种带回弹测量装置的三点弯曲模具。属于板料或型材弯曲成形模具。

二、背景技术：

在板料的三点弯曲成形研究中，弯曲后的回弹量是研究的重点所在。传统的弯曲通常在压力机或电子万能试验机上进行，采用弯曲过程中手工测量工件变形参数，所得回弹数据误差较大且操作复杂。经过对现有文献的检索发现，西班牙M.L.Garcia-Romeu等人(M.L.Garcia-Romeu et al.，Springback determination of sheet metals in an air bendingprocess based on an experimental work，J.Mater.Process.Tech.(2007)，doi：10.1016/j.jmatprotec.2007.03.019)设计了带有位移传感器的V形弯曲模具，其原理是在板料直边部分远离于上模的某点测量竖直方向位移，从而由几何关系计算回弹角度。此模具不足之处在于板料弯曲时直边部分在下模圆角内外很难保证严格平直，从而导致在直边部分测量的结果的计算值与真实回弹量有较大差异，且所测量的材料点在弯曲过程中不断变化，无法与有限元模拟结果对比分析。另外，目前常用模具是单一固定的，模具通用性差，制造成本较高。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，以克服现有技术中的不足，从弯曲工件外侧正中央测量位移数据，设计出能够准确测量回弹量且具有模具半径、模具形状、下模跨距可调功能的三点弯曲模具，并使之与电子万能试验机这一较为精密且能实时记录载荷、位移等参数的仪器相结合，解决弯曲模具回弹量测量不准确的问题，并实现不同成形参数组合的弯曲成形。

本发明的技术方案如下：

此模具包括三个主要组成部分：上模整体、下模整体和回弹测量装置。上模整体安装在电子万能试验机的横梁上，下模整体和回弹测量装置安装在电子万能试验机工作台面上，以此工作台面为基准面。上模整体为模具工作时传递横梁压力的部分，下模整体为模具工作时支撑工件并施加反作用力的部分，回弹测量装置安装于下模整体的下部，用于实时测量并记录工件测量点弯曲与回弹过程中的位移数据。本发明由电子万能试验机横梁套筒中心与工作台面上螺纹孔的对中性来保证模具几何中心的对中性，进而保证模具工作时压力的平衡施加。

所述的上模整体包括连接轴、上模压板、上模镶块；其中，连接轴是具有不同直径轴段的轴体，连接上模压板与电子万能试验机横梁套筒；上模压板为一矩形板，连接上模镶块与连接轴，该上模压板中心部位设有一大台阶孔，使连接轴可以穿入，四周有小台阶孔；上模镶块为一柱体，柱体两竖直侧面为平面，顶面为水平面，底面即工作表面为半圆弧面，顶面在相应位置有螺纹孔，通过上模内六角螺钉与上模压板连接；

所述的下模整体包括下模镶块、下模模座、模架底板；下模镶块是一柱体，其与上模镶块对应的面为一大半径圆弧面，与该大半径圆弧面中心对称的面为一小圆弧面，其余面为平面，两个竖直平面上设有螺纹孔，用于与下模模座连接；下模模座为一U形底座，两竖直部分与水平部分之间有一倒角，下模模座与下模镶块为螺纹连接；且下模模座中心部位有一圆孔，用以安装光电测长仪；模架底板为矩形板，中心部位设有圆孔，且沿该中心部位圆孔的圆环方向分布有六个台阶孔，用以将下模整体准确定位于电子万能试验机的工作台面上，并与电子万能试验机固连；

所述的回弹测量装置包括光电测长仪和表座；光电测长仪倒置安装于表座上，其中，光电测长仪的测量杆与下模模座中心圆孔的轴线重合，并使光电测长仪的测量杆的测头略高于下模镶块的上水平面。

其中，所述的连接轴由带孔轴段、带螺纹轴段、过渡轴段及最大直径轴段组成，所述的带孔轴段插入电子万能试验机横梁套筒并通过销钉定位，带螺纹轴段及配作的螺纹环将连接轴与电子万能试验机横梁套筒固联。

其中，所述的上模压板中心部位的大台阶孔设有一大直径孔及一小直径孔。

其中，上模镶块的柱体的横截面形状也可根据需要设计为梯形和矩形，并倒圆角。

其中，所述的下模整体进一步包括模架立柱，该模架立柱为长方体，其顶面和底面均有螺纹孔和圆柱销孔，通过下模内六角螺钉及圆柱销与下模模座和模架底板连接。

其中，所述的下模整体进一步包括偶数个垫片，垫片为矩形薄板，在对应下模镶块竖直平面螺纹孔的位置开槽，垫片对应的插入下模镶块与下模模座之间来实现下模跨距的改变。

本发明的模具被准确定位安装于电子万能试验机上，选择所需成形模具半径和下模跨距，电子万能试验机横梁的向下移动为弯曲施加足够的压力，使工件受压弯曲变形，位于工件外侧正中央的光电测长仪实时记录该点位移，此数据可以保存并输出，从而得出成形回弹量。弯曲与回弹全过程的上模载荷与位移均可实时记录，为研究提供全备的数据。

本发明一种带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，其优点及功效在于：第一，回弹测量实时进行，操作简便，并且由于回弹测量直接从弯曲工件外侧正中央采集数据，防止了由于工件外侧直边部分变形导致的测量误差，精度很高。第二，上下模半径、上模形状、下模跨距易于调整，可实现工艺参数的多重组合，通用性强，可降低成本。第三，与以往模具安装于压力机上不同，此模具安装于电子万能试验机，数据采集种类齐全，精度高。第四，上模整体与下模整体均采用了镶块结构，除易于实现不同成形参数的弯曲成形之外，还使整套模具可以由不同材料制造，即在镶块处选用性能较好材料，而在其他部位选用一般材料，降低了模具制造成本。另外，模具镶块磨损后，不必更换整套模具而只需更换模具镶块，降低模具维修成本。

四、附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明的整体结构分解图；

图3是图1所示上模整体分解图；

图4是图1所示下模整体分解图；

图5是图1所示回弹测量装置分解图；

图中具体标号为：

1、上模整体         2、下模整体                   3、回弹测量装置

4、电子万能试验机横梁套筒               5、电子万能试验机工作台面

6、连接轴           7、下模模座         8、下模模座圆孔

9、光电测长仪       10、测量杆          11、销钉            12、螺纹环

13、上模压板        14、上模镶块        15、上模内六角螺钉  16、带孔轴段

17、带螺纹轴段      18、过渡轴段        19、最大直径轴段    20、小直径孔

21、大直径孔        22、小台阶孔        23、上模镶块螺纹孔  24、下模镶块

25、垫片            26、双头螺柱        27、平垫圈          28、螺母

29、模架立柱        30、模架底板        31、圆柱销          32、下模内六角螺钉

33、大半径圆弧面    34、小半径圆弧面    35、上水平面        36、下水平面

37、下模镶块螺纹孔  38、倒角            39、下模模座顶面    40、槽

41、垫片顶面        42、垫片底面        43、模架底板圆孔

44、表座          45、安装轴段        46、安装孔

47、小旋钮        48、横臂            49、大旋钮        50、测头

五、具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

参见图1，带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，包括三个主要组成部分：上模整体1、下模整体2和回弹测量装置3。上模整体1通过与电子万能试验机横梁套筒4相连而固定在电子万能试验机的横梁上，电子万能试验机工作台面5有六个圆周方向均布的螺纹盲孔，下模整体2通过螺纹连接固定在电子万能试验机工作台面5上，回弹测量装置3也安装在电子万能试验机工作台面5上，下模整体2和回弹测量装置3以此工作台面为基准面。模具工作时，上模整体1与工件接触，传递横梁压力，驱动工件发生弯曲变形。此时下模整体2支撑工件并施加反作用力，并为回弹测量装置3的安装提供足够的空间。回弹测量装置3安装于下模整体2下部，用于实时测量并记录工件测量点弯曲与回弹过程中的位移数据。本发明由电子万能试验机横梁套筒4的中心与电子万能试验机工作台面5上螺纹孔的对中性来保证模具几何中心的对中性，进而保证模具工作时压力无偏载，工件变形对称。

参见附图2，带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具的上模整体1中心线(即连接轴6的轴线)、下模整体2中心线(即下模模座7的下模模座圆孔8的轴线)、以及回弹测量装置3的光电测长仪9的测量杆10轴线三者共线。本发明模具的上模整体1、下模整体2和回弹测量装置3都是组装结构，各部件易于拆装，便于模具的制造与运输。上模整体1与下模整体2均采用了镶块结构，除可灵活实现不同成形参数的弯曲成形之外，还使整套模具可以由不同材料制造，在镶块处选用性能较好材料，而在其他部位选用一般材料，从而降低模具制造成本。另外，镶块部分为模具主要工作部件，与工件频繁接触，易于损坏。模具镶块磨损后，不必更换整套模具而只需更换模具镶块，降低模具维修成本。

参见附图3，上模整体1包括连接轴6、销钉11、螺纹环12、上模压板13、上模镶块14和上模内六角螺钉15。连接轴6是由带孔轴段16、带螺纹轴段17、过渡轴段[18]和最大直径轴段19四个不同直径轴段组成的轴体，其功能是将上模压板13与电子万能试验机横梁套筒4连接起来，从而将上模整体1固定于电子万能试验机横梁上。连接轴6上的带孔轴段16插入电子万能试验机横梁套筒4并通过销钉11定位，利用连接轴6上带螺纹轴段17及配作的螺纹环12将连接轴6与电子万能试验机横梁套筒4固联。上模压板13的功能是将连接轴6与上模镶块14牢固地连接起来，并确保能够稳定传递电子万能试验机的压力。上模压板13为一矩形板，连接上模镶块14与连接轴6，该上压模板13中心部位有一个大台阶孔，该大台阶孔设有一小直径孔20在上，一大直径孔21在下。小直径孔20的直径略大于连接轴6上带螺纹轴段17的直径，而小于最大直径轴段19的直径，使得连接轴6的带螺纹轴段17可顺利穿过小直径孔20，而最大直径轴段19无法穿过，只可位于大直径孔21内。大直径孔[21]的深度略小于连接轴6上最大直径轴段19的宽度，目的是使上模压板13更紧地将连接轴6压在上模镶块14上，防止二者的相对转动而导致模具工作时上模镶块14发生转动。上模镶块14与上模压板13之间为螺纹连接。上模压板13的大台阶孔四周有四个小台阶孔22，小台阶孔22的分布尽量接近连接轴6，以使螺纹紧固件能够提供更大的力将上模压板13与上模镶块14压紧。螺纹紧固件选用上模内六角螺钉15，因其占用空间及所需扳手空间小，可分布更加集中。上模镶块14为一柱体，柱体两竖直侧面为平面，顶面为水平面，底面即工作表面为半圆弧面，因为半圆弧面工作时与工件逐渐接触，不会在工件表面留下棱角样压痕。柱体的截面形状也可根据需要设计为梯形和矩形，并倒圆角。参见附图2，上模镶块14顶面在相应位置有四个上模镶块螺纹孔23，通过上模内六角螺钉15与上模压板13连接。此上模整体1结构易于实现不同半径或形状的上模的更换。

参见附图4，下模整体2包括下模镶块24、下模模座7、垫片25、双头螺柱26、平垫圈27、螺母28、模架立柱29、模架底板30、圆柱销31和下模内六角螺钉32。下模镶块24是一柱体，柱体表面包括水平和竖直平面，以及在中心对称的两个位置的大半径圆弧面33和小半径圆弧面34。两圆弧面均与平面相切，在如图所示安装状态下大半径圆弧面33与上水平面35为模具工作时的主要工作表面，两侧下模镶块24的相同半径的圆弧面应配对使用。将两侧的下模镶块24同时按相反方向旋转180度，则工作表面为另一侧的不同半径的小半径圆弧面34和下水平面36，即可实现弯曲成形下模半径的变化。在下模镶块24的两个竖直平面上上分别有两个下模镶块螺纹孔37，两侧的下模镶块螺纹孔37与距其较近的水平表面的垂直距离相等，确保下模镶块24在不同安装状态下均可与下模模座7两侧的竖直部分进行螺纹连接。下模模座7的主要作用是固定下模镶块24，与下模镶块24为螺纹连接。下模模座7为一U形底座，下模模座7竖直部分与水平部分之间有倒角38，用来降低弯曲成形时下模模座7竖直部分发生向两侧变形的可能性。下模模座7两侧竖直部分各有两个通孔，用于下模镶块24与下模模座7之间的连接。由于本发明的模具有调整下模跨距的功能，下模镶块24与下模模座7之间采用双头螺柱26、平垫圈27、螺母28来实施螺纹连接。为了降低模具加工难度，使下模模座7竖直部分的下模模座顶面39低于下模镶块24装配好后的上水平面35，从而下模模座7竖直部分的下模模座顶面39不与工件接触，对加工精度及表面粗糙度的要求大大降低。下模模座7中心部位有一下模模座圆孔8，用以安装光电测长仪9。下模模座7四周分布有四个圆柱销孔和四个台阶孔，用于与模架立柱29的连接。垫片25为矩形薄板，在下模模座7与下模镶块螺纹孔37相对应位置分布有两个槽40，槽40的顶面为半圆弧面，两侧面为竖直面，可方便地插入下模镶块24与下模模座7之间来实现下模跨距的改变。垫片的数量可以根据需要于两侧同时增加或减少。装配好的垫片顶面41与下模模座7竖直部分的下模模座顶面39等高，垫片底面42不接触下模模座7水平部分，以防与倒角38发生干涉。模架立柱29为长方体，主要功能是为光电测长仪9的安装在高度方向上提供空间。模架立柱29在顶面和底面分别有两个螺纹孔和两个圆柱销孔，用以实现下模模座7和模架底板30的连接。模架底板30为矩形板，中心部位在与电子万能试验机工作台面5圆环方向的六个螺纹孔相对应的部分设计台阶孔，用以实施螺纹连接，将下模整体2准确定位于电子万能试验机的工作台面上并固定。模架底板30四周分布有四个圆柱销孔和四个台阶孔，用于与模架立柱29的连接。为进一步节约材料，充分利用空间，在模架底板30中央也设有模架底板圆孔43。

参见附图5，回弹测量装置3包括光电测长仪9和表座44。光电测长仪9是纳米级测量的重要仪器，广泛用于高新技术的前沿技术的科研及各种现代化工业自动化在线生产制造和测量、控制设备系统之中，在许多工业领域中作为计算机应用的核心配套部件或传递工具。光电测长仪9和表座44为配套购买装置，配套使用才可保证测量精度。在本发明中，光电测长仪9的倒置安装于表座44上，光电测长仪9的安装轴段45自下而上插入表座44的安装孔46中，由小旋钮47旋紧而固定。表座44的横臂48可以上下移动，由大旋钮49旋紧而固定。安装位置需保证光电测长仪9的测量杆10与下模模座圆孔8的轴线重合，并使光电测长仪9的测量杆10的测头50略高于下模镶块24的上水平面35。光电测长仪9内部有弹性复位机构，测头50在弹力作用下自动上顶，因此测头50可在弯曲变形及回弹过程中稳定地贴合工件运动，从而实时记录弯曲与回弹的位移数据。光电测长仪9通过数据线可将测量数据传输至控制计算机，进而计算回弹量。

在精度要求不高的情况下，光电测长仪9可由百分表或千分表替代，安装方法同光电测长仪9。或设计导柱导套装置，将其与工件外侧中央接触，安装引伸计来测量位移数据。

Claims (6)

1. 一种带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，包括上模整体、下模整体及回弹测量装置，上模整体安装在电子万能试验机的横梁上，下模整体和回弹测量装置安装在电子万能试验机工作台面上，以此工作台面为基准面，特征在于：所述的上模整体包括连接轴、上模压板、上模镶块；其中，连接轴是具有不同直径轴段的轴体，连接上模压板与电子万能试验机横梁套筒；上模压板为一矩形板，连接上模镶块与连接轴，该上模压板中心部位设有一大台阶孔，使连接轴可以穿入，四周有小台阶孔；上模镶块为一柱体，柱体两竖直侧面为平面，顶面为水平面，底面即工作表面为半圆弧面，顶面在相应位置有螺纹孔，通过上模内六角螺钉与上模压板连接；

所述的下模整体包括下模镶块、下模模座、模架底板；下模镶块是一柱体，其与上模镶块对应的面为一大半径圆弧面，与该大半径圆弧面中心对称的面为一小圆弧面，其余面为平面，两个竖直平面上设有螺纹孔，用于与下模模座连接；下模模座为一U形底座，两竖直部分与水平部分之间有一倒角，下模模座与下模镶块为螺纹连接；且下模模座中心部位有一圆孔，用以安装光电测长仪；模架底板为矩形板，中心部位设有圆孔，且沿该中心部位圆孔的圆环方向分布有六个台阶孔，用以将下模整体准确定位于电子万能试验机的工作台面上，并与电子万能试验机固连；

所述的回弹测量装置包括光电测长仪和表座；光电测长仪倒置安装于表座上，其中，光电测长仪的测量杆与下模模座中心圆孔的轴线重合，并使光电测长仪的测量杆的测头略高于下模镶块的上水平面。

2. 根据权利要求1所述的带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，其特征在于：所述的连接轴由带孔轴段、带螺纹轴段、过渡轴段及最大直径轴段组成，所述的带孔轴段插入电子万能试验机横梁套筒并通过销钉定位，带螺纹轴段及配作的螺纹环将连接轴与电子万能试验机横梁套筒固联。

3. 根据权利要求1所述的带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，其特征在于：所述的上模压板中心部位的大台阶孔设有一大直径孔及一小直径孔。

4. 根据权利要求1所述的带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，其特征在于：上模镶块的柱体的横截面形状也可根据需要设计为梯形和矩形，并倒圆角。

5. 根据权利要求1所述的带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，其特征在于：所述的下模整体进一步包括模架立柱，该模架立柱为长方体，其顶面和底面均有螺纹孔和圆柱销孔，通过下模内六角螺钉及圆柱销与下模模座和模架底板连接。

6. 根据权利要求1所述的带回弹测量装置的多参数可调式压弯模具，其特征在于：所述的下模整体进一步包括偶数个垫片，垫片为矩形薄板，在对应下模镶块竖直平面螺纹孔的位置开槽，垫片对应的插入下模镶块与下模模座之间来实现下模跨距的改变。

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