CN112393988A - 一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，属于金属薄板板型矫直技术领域，包括张力机构、夹持机构、弯曲机构；所述张力机构包括张力直线伺服电机部分和张力传感器，所述夹持机构包括夹持台架、夹具、液压机构以及滑块与导轨，所述弯曲直线伺服电机部分、弯曲机构包括弯曲台架、弯曲力传感器、正反弯曲压头，以及简支梁弯曲模块、三点弯曲模块，本发明的积极效果是：1、可对薄带，尤其是极薄带进行无伤稳压夹持；2、张力控制更加智能化，配备多种弯曲辊组，实现多种形式张力弯曲，为张力弯曲领域的研究提供了实验条件；3、进行材料的交替弯曲实验，测试其包申格效应，对研究极薄带的拉弯矫直过程具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及金属薄板矫直技术领域，特别是涉及一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置。
背景技术
在连续拉弯矫直过程中，由于张力的存在，使每一个弯曲单元的变形更加复杂。前人根据矫直辊的直径，计算理论最大曲率，认为当发生大的塑性变形时，理论最大曲率即为整个弯曲单元的最大曲率，导致理论与实际出现较大误差。尤其对于极薄带，张力极大地影响了其在弯曲过程中的变形行为。为了研究清楚薄带材，包括极薄带材在张力弯曲过程中，张力、弯曲集中力以及跨中挠度三者的关系，需要一台能够进行张力弯曲的实验装置。
新型张力弯曲的实验装置需要具备以下条件：
夹持问题：传统斜楔式夹具，无法适应反复运行的工作环境，同时，极薄带存在由于夹持力不够而打滑和表面损伤甚至撕裂的现象，因此需要更加稳定，夹持力更大且对材料表面无伤的夹持方式；
张力问题：需要对实验板带施加所需的稳定的张力；
正反弯问题：为模拟拉弯矫直的过程，需要实现试件的多次正反弯曲。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，可更加方便、有效地进行各种条件下薄带的张力弯曲实验。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，包括底板，所述底板上固定有两个张力机构、夹持机构、弯曲机构，两个所述张力机构与夹持机构可拆卸连接；
所述张力机构包括张力直线伺服电机，所述张力直线伺服电机输出轴可拆卸连接有导杆，所述导杆可拆卸连接有张力传感器，所述张力传感器与夹持机构连接，所述张力直线伺服电机可拆卸连接有张力电机固定板，所述张力电机固定板与所述底板可拆卸连接。
优选的，所述夹持机构包括导轨，所述导轨与底板可拆卸连接，所述导轨滑动连接有两个夹持台架。
优选的，所述夹持台架包括若干滑块，所述滑块与导轨滑动连接，若干所述滑块顶部可拆卸连接有滑块固定台，所述滑块固定台上可拆卸连接有夹具固定台，所述夹具固定台两侧固定有若干台架支撑柱，若干所述台架支撑柱顶部固定有油缸固定板，所述油缸固定板和所述夹具固定台之间设置有夹具，所述张力传感器与夹具固定台通过螺纹可拆卸连接。
优选的，所述夹具包括液压机构，液压机构与所述油缸固定板底面固定连接，所述液压机构输出端接触链接有上夹具块，所述夹具固定台顶面中部固定有下夹具块。
优选的，所述上夹具块和下夹具块之间设置有若干弹簧和夹具定位柱，若干所述弹簧与所述上夹具块和下夹具块固定连接，所述下夹具块与夹具定位柱固定连接，所述上夹具块开设有通孔，所述夹具定位柱与通孔对应设置。
优选的，所述弯曲机构包括弯曲台架，所述弯曲台架底部与所述底板固定连接，所述弯曲台架顶面固定有弯曲直线伺服电机，所述弯曲直线伺服电机输出轴贯穿所述弯曲台架顶面可拆卸连接有弯曲力传感器，所述弯曲力传感器可拆卸连接有正反弯曲压头，所述弯曲台底板上滑动连接有三点弯曲模块，两个所述夹具固定台上架设有简支梁弯曲模块。
优选的，所述弯曲台架包括弯曲台架支撑板，所述弯曲台架支撑板与底板固定连接，所述弯曲台架支撑板两端固定有若干弯曲台架支撑柱，若干所述弯曲台架支撑柱顶端固定有弯曲电机固定台，所述弯曲直线伺服电机与弯曲电机固定台顶面固定连接，所述三点弯曲模块与所述弯曲台架支撑板滑动连接。
优选的，所述导杆上套设有前法兰，所述前法兰与连接板可拆卸连接，所述连接板可拆卸连接有张力传感器。
优选的，所述底板两侧固定有若干吊环螺丝。
本发明公开了以下技术效果：
1、通过使用该装置的夹持机构，可对薄带，尤其是极薄带进行无伤稳定压力夹持，为张力弯曲实验提供实验基础，该装置已加工制造完成，现已用于实验研究；
2、通过使用该装置的张力机构，张力控制更加智能化，同时配备了多种弯曲辊组，两者结合，实现多种形式张力弯曲，为材料力学在张力弯曲领域的研究空白提供了实验条件；
3、能够模拟交替弯曲的实际工况，测试材料在交替弯曲中的包申格效应，对研究极薄带的拉弯矫直过程具有重大意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置的立体图；
图2为本发明的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置的主视图；
图3为本发明中夹持机构的立体图；
图4为本发明中夹持机构的主视图；
图中：1.张力直线伺服电机；2.前法兰；3.导杆；4.张力电机固定板；5.连接板；6.张力传感器；7.油缸固定板；8.夹持台架支撑柱；9.夹具固定台；10.滑块固定台；11.液压机构；12.上夹具块；13.下夹具块；14.弹簧；15.夹具定位柱；16.滑块；17.导轨；18.弯曲直线伺服电机；19.弯曲电机固定板；20.弯曲台架支撑柱；21.弯曲台架支撑板；22.正反弯曲压头；23.弯曲力传感器；24.简支梁弯曲模块；25.三点弯曲模块；26.底板；27.吊环螺丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-4，本发明提供一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：包括底板26，所述底板26上固定有两个张力机构、夹持机构、弯曲机构，底板26是张力机构、夹持机构、弯曲机构的承载体，两个所述张力机构与夹持机构可拆卸连接，张力机构共有两个，分布在整个装置的两侧；
所述张力机构包括张力直线伺服电机1，所述张力直线伺服电机1包括电机、减速机和张力直线电机缸体，所述张力直线伺服电机1输出轴可拆卸连接有导杆3，所述导杆3上套设有前法兰2，所述前法兰2与连接板5可拆卸连接，所述连接板5可拆卸连接有张力传感器6，所述张力传感器6与夹持机构连接，所述张力直线伺服电机1可拆卸连接有张力电机固定板4，所述张力电机固定板4与所述底板26通过螺栓可拆卸连接，可进行少量的轴向位移，实验过程中，通过张力传感器6的显示数值，实时进行反馈调节，调整张力直线伺服电机1的输出位移量，达到张力稳定的效果。
进一步优化方案，为了使夹持台架可以左右移动，所述夹持机构包括导轨17，所述导轨17与底板26可拆卸连接，所述导轨17滑动连接有两个夹持台架。
进一步优化方案，所述夹持台架包括若干滑块16，所述滑块16与导轨17滑动连接，若干所述滑块16顶部可拆卸连接有滑块固定台10，所述滑块固定台10上可拆卸连接有夹具固定台9，所述夹具固定台9两侧固定有若干台架支撑柱8，若干所述台架支撑柱8顶部固定有油缸固定板7，所述油缸固定板7和所述夹具固定台9之间设置有夹具，所述张力传感器6与夹具固定台9通过螺纹可拆卸连接，所述夹具包括液压机构11，液压机构11与所述油缸固定板7底面固定连接，所述液压机构11输出端固定有上夹具块12，所述夹具固定台9顶面中部固定有下夹具块13，为防止在施加液压力时发生偏载，需要保证上夹具块12、下夹具块13、液压机构11的中心线重合。张力传感器6的另一端与夹具固定台9通过螺纹连接，实现了夹持机构与张力机构的连接。夹持机构共有两个，分布在整个装置的中心处，主要作用是通过大的液压力将试件夹紧，进行实验。
进一步优化方案，所述上夹具块12和下夹具块13接触面采用波浪面，避免对试件造成损伤，同时上、下夹具块(12)、(13)之间设置有若干弹簧14和夹具定位柱15，若干所述弹簧14与所述上夹具块12和下夹具块13固定连接，所述下夹具块13与夹具定位柱15固定连接，上夹具块12开设有通孔，所述夹具定位柱15与通孔对应设置，所述弹簧14使上夹具块12和下夹具块13能够进行开合，所述夹具定位柱15能够保证夹具开合运动过程中位置对齐并不发生偏移。
进一步优化方案，所述弯曲机构包括弯曲台架，所述弯曲台架底部与所述底板26固定连接，所述弯曲台架顶面固定有弯曲直线伺服电机18，所述弯曲直线伺服电机18包括电机、减速机和弯曲直线电机缸体，所述弯曲直线伺服电机18输出轴贯穿所述弯曲台架顶面可拆卸连接有弯曲力传感器23，所述弯曲力传感器23可拆卸连接有正反弯曲压头22，所述弯曲台底板上滑动连接有三点弯曲模块25，根据要求调节三点弯曲模块25中两模块的位置，以正反弯曲压头22为界对称分布，两个所述夹具固定台9上架设有简支梁弯曲模块24，其位置固定；所述简支梁弯曲模块24与三点弯曲模块25均由一个框架和两根辊构成，所述三点弯曲模块25与简支梁弯曲模块24在实验过程中可选择性安装，分别对应三点弯曲和简支梁弯曲，若不安装，则默认嵌固梁弯曲；所述弯曲台架包括弯曲台架支撑板21，所述弯曲台架支撑板21与底板26固定连接，所述弯曲台架支撑板21两端固定有若干弯曲台架支撑柱20，若干所述弯曲台架支撑柱20顶端固定有弯曲电机固定台19，所述弯曲直线伺服电机18与弯曲电机固定台19顶面固定连接，所述三点弯曲模块25与所述弯曲台架支撑板21滑动连接，所述正反弯曲压头22由弯曲压头框架、两根辊、两片侧板构成，弯曲机构主要提供弯曲，能够实现单次的弯曲以及连续的正反弯，同时，通过选择不同的弯曲模块，可实现简支梁弯曲，三点弯曲以及嵌固梁弯曲。
进一步优化方案，所述底板26两侧固定有若干吊环螺丝27，用于吊起运输。
进一步优化方案，所述可用于薄带张力弯曲实验的新型装置还包括PLC人机一体界面机、采集系统、电控箱以及电动泵，所述PLC人机一体界面机、电控箱用来编写程序，实现电机的运转；所述采集系统用于收集实验数据；所述电动泵用于提供稳定的液压力，防止出现实现过程中出现松动现象。
本发明所述可用于薄带张力弯曲实验的新型装置已加工完成，现已进行实验，运行状况良好。
接下来以不锈钢薄带为例，介绍简支梁弯曲模块进行张力弯曲实验的具体实现步骤：
1.实验前调试；选择简支梁弯曲模块24并安装在指定位置；控制张力直线伺服电机1的移动，使两个简支梁弯曲模块24的辊中心距为160mm；控制弯曲直线伺服电机18的移动，使正反弯曲压头22的两辊辊缝与简支梁弯曲模块24的两辊辊缝处于同一水平高度；并将两个张力传感器6和一个弯曲力传感器23的力值调零，将两个张力直线伺服电机1和一个弯曲直线伺服电机18的位移值调零。
2.夹持弯曲试件；实验需准备300mm长，20mm宽的不锈钢薄带。其中160mm长度为实验部分，140mm为夹持部分和夹具到简支梁弯曲模块的部分。
3.初始设定；设置初始张力，对试件进行张力预紧；设置弯曲方式(等力弯曲，等位移弯曲)，弯曲速度以及弯曲次数。
4.实验及采集数据；开始实验，并采集实验过程中，所有位移，力值的信息，本次实验完成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：包括底板(26)，所述底板(26)上固定有两个张力机构、夹持机构、弯曲机构，两个所述张力机构与夹持机构可拆卸连接；
所述张力机构包括张力直线伺服电机(1)，所述张力直线伺服电机(1)输出轴可拆卸连接有导杆(3)，所述导杆(3)可拆卸连接有张力传感器(6)，所述张力传感器(6)与夹持机构连接，所述张力直线伺服电机(1)可拆卸连接有张力电机固定板(4)，所述张力电机固定板(4)与所述底板(26)可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述夹持机构包括导轨(17)，所述导轨(17)与底板(26)可拆卸连接，所述导轨(17)滑动连接有两个夹持台架。
3.根据权利要求2所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述夹持台架包括若干滑块(16)，所述滑块(16)与导轨(17)滑动连接，若干所述滑块(16)顶部可拆卸连接有滑块固定台(10)，所述滑块固定台(10)上可拆卸连接有夹具固定台(9)，所述夹具固定台(9)两侧固定有若干台架支撑柱(8)，若干所述台架支撑柱(8)顶部固定有油缸固定板(7)，所述油缸固定板(7)和所述夹具固定台(9)之间设置有夹具，所述张力传感器(6)与夹具固定台(9)通过螺纹可拆卸连接。
4.根据权利要求2所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述夹具包括液压机构(11)，液压机构(11)与所述油缸固定板(7)底面固定连接，所述液压机构(11)输出端接触链接有上夹具块(12)，所述夹具固定台(9)顶面中部固定有下夹具块(13)。
5.根据权利要求4所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述上夹具块(12)和下夹具块(13)之间设置有若干弹簧(14)和夹具定位柱(15)，若干所述弹簧(14)与所述上夹具块(12)和下夹具块(13)固定连接，所述下夹具块(13)与夹具定位柱(15)固定连接，所述上夹具块(12)开设有通孔，所述夹具定位柱(15)与通孔对应设置。
6.根据权利要求1所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述弯曲机构包括弯曲台架，所述弯曲台架底部与所述底板(26)固定连接，所述弯曲台架顶面固定有弯曲直线伺服电机(18)，所述弯曲直线伺服电机(18)输出轴贯穿所述弯曲台架顶面可拆卸连接有弯曲力传感器(23)，所述弯曲力传感器(23)可拆卸连接有正反弯曲压头(22)，所述弯曲台底板上滑动连接有三点弯曲模块(25)，两个所述夹具固定台(9)上架设有简支梁弯曲模块(24)。
7.根据权利要求6所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述弯曲台架包括弯曲台架支撑板(21)，所述弯曲台架支撑板(21)与底板(26)固定连接，所述弯曲台架支撑板(21)两端固定有若干弯曲台架支撑柱(20)，若干所述弯曲台架支撑柱(20)顶端固定有弯曲电机固定台(19)，所述弯曲直线伺服电机(18)与弯曲电机固定台(19)顶面固定连接。
8.根据权利要求1所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述导杆(3)上套设有前法兰(2)，所述前法兰(2)与连接板(5)可拆卸连接，所述连接板(5)可拆卸连接有张力传感器(6)。
9.根据权利要求1所述的可用于薄带张力弯曲实验的新型装置，其特征在于：所述底板(26)两侧固定有若干吊环螺丝(27)。
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