[发明专利]利用电子万能试验机进行金属板材弯曲成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属板材弯曲成形装置及方法，具体涉及一种利用电子万能试验机进行金属板材弯曲成形装置及方法。

背景技术

板材零件广泛应用于航空、航天、舰船及汽车等领域，如飞机的钛合金鳍板、铝合金壁板、汽车钢板覆盖件等，但是这些材料弹性模量低，成形出的零件回弹严重，影响了工件的成形精度，降低了产品质量。为了获得高精度、高质量的板材零部件，传统的方法是在零件的大批量生产之前，在压力机上对零件进行大量的不同成形工艺条件下的研制试验，以获得最佳的成形工艺，包括最佳的热成形参数（成形温度、成形速度等）、热校形参数（保压载荷、保压时间等），以及最佳的冷却方式（空冷、炉冷等）。但是这样直接在压力机上对同尺寸零件进行研制以获得最佳成形工艺存在严重缺点：生产成本高、研制周期长，会浪费大量的人力和物力。另外，板材成形时如果模具内没有合理的定位装置，则成形过程中零件会偏移，造成成形出的零件形状、尺寸与设计要求偏差较大，导致产品报废。急需提出能够大幅度降低生产成本、缩短研制周期和降低废品率的成形装置和成形方法。

发明内容

本发明为解决解决现有金属板材成形成本高、研制周期长，成形后回弹严重需要校形的问题，而提供一种利用电子万能试验机进行金属板材弯曲成形装置及方法。

装置：利用电子万能试验机进行金属板材弯曲成形装置包括弯曲上模、弯曲下模、下模座、上螺母、下螺母和两个定位螺栓，下模座的下端设有下连接螺栓，下模座的上端设有下模通槽，下模通槽对应的下模座侧壁上对称设有定位螺孔，每个定位螺孔中螺纹连接一个定位螺栓，弯曲下模设置在下模通槽中，弯曲下模的上端面设有圆弧通槽，圆弧通槽对应的弯曲下模两端侧壁上对称设有试样定位槽，弯曲上模的上端设有上连接螺栓，弯曲上模的下端设有圆弧面，上螺母与上连接螺栓螺纹连接，下螺母与下连接螺栓螺纹连接，弯曲上模的下端设置在下模通槽中。

方法：利用电子万能试验机进行金属板材弯曲成形方法是通过以下步骤实现：

步骤一、安装金属板材弯曲成形装置：将金属板材弯曲成形装置安装在电子万能试验机上，上连接螺栓旋入上压头中，下连接螺栓旋入下压头中，将弯曲下模水平放置在下模座的下模通槽上，控制横梁缓慢上行，并调节弯曲下模与弯曲上模对正接触，调整接触力为1000N，分别从下模座侧壁的定位螺孔旋入定位螺栓，使弯曲下模固定，向着上压头端面拧紧上螺母将弯曲上模紧固到上压头，朝着下压头端面拧紧下螺母将下模座紧固到下压头，控制横梁使弯曲上模与弯曲下模分开一段距离；

步骤二、准备成形试样：选定钛合金板料做为成形坯料，并加工出适合上模和下模尺寸的试样；

步骤三、设置电子试验机的控制程序：设置控制程序包括加载阶段和位移保持阶段：

a、加载阶段横梁的速度设定为5mm/min～15mm/min，设定加载力达到3500N后加载结束；

b、位移保持阶段设定校形持续时间为10min～20min，加载力保持500N恒定，数据采集频率设定为200ms；

步骤四、对弯曲上模和弯曲下模加热：移动三段式对开电阻炉的电阻炉膛中段位于金属板材弯曲成形装置处，闭合炉门，设定三段式对开电阻炉的温度为600℃～800℃，利用三段式对开电阻炉对弯曲上模和弯曲下模加热；

步骤五、成形试样置于炉内的金属板材弯曲成形装置上：三段式对开电阻炉内温度达到设定温度后，打开三段式对开电阻炉的炉门，放置钛合金板料，使其置于试样定位槽中，迅速关闭炉门，在计算机的程序控制界面重置载荷清零，手动控制横梁缓慢上升以带动弯曲下模上移，直至试样表面与弯曲下模接触，以观察到载荷传感器有载荷增加为准，通过位移传感器来重置横梁位移清零，继续保温5min；

步骤六、利用电子试验机对金属板材弯曲成形装置加载：保温时间到后启动设置好的控制程序并对金属板材弯曲成形装置加载；

步骤七、取出试样：成形结束后，打开三段式对开电阻炉的炉门，手动控制横梁下移卸载，迅速取出试样空冷，冷却10min，即完成一个金属板材弯曲成形。

本发明与传统板材弯曲技术相比具有以下有益效果：

一、本发明装置中的试样定位槽可使板料实现快速精确定位，设计的下模座可保证弯曲上模与弯曲下模快速装配及对中，而且成形不同零件时下模座均可使用，从而降低金属板材成形的生产成本和研制周期，并快速确定板材的最佳成形工艺。

二、本发明利用定位螺栓调节弯曲下模的左右位置，以使弯曲下模与弯曲上模轴线快速对中，节省了大量装置轴线对中的调节时间。