一種可旋性簡易快速測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種可旋性簡易快速測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，旋壓已經(jīng)成為機(jī)械制造中一種常見的塑性成形技術(shù)，應(yīng)用 領(lǐng)域也日益廣泛，目前已經(jīng)涉及航空、航天、汽車、核工業(yè)、重型機(jī)械、壓力容器等諸多領(lǐng)域。
[0003] 可旋性是指金屬材料能承受強(qiáng)力旋壓變形而不產(chǎn)生破裂的最大能力。對于旋壓工 藝技術(shù)人員而言，被加工材料的可旋性是旋壓工藝實施前不可或缺的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0004] 目前，金屬材料可旋性常規(guī)的測定方法有錐形模試驗、橢球模試驗、楔入進(jìn)給試 驗、逐次進(jìn)給試驗，主要不足如下：（1)錐形模試驗需要配置一組錐角不等的模具逐個進(jìn)行 試驗，操作較為繁瑣，測試成本也較高；（2)橢球模試驗需要在零件旋裂后，對破裂點位置 的壁厚進(jìn)行測定（二次測量），然后通過公式換算給出金屬材料的可旋性，壁厚測量值的 準(zhǔn)確度對測試結(jié)果影響較大；（3)楔入進(jìn)給試驗方法中楔入角的選取值對測試結(jié)果影響較 大，測試過程中防止金屬材料隆起的平旋輪與芯模的間隙對可旋性測試結(jié)果也有一定的影 響；(4)逐次進(jìn)給試驗方法測定的結(jié)果一般而言會大于一次旋壓測定的結(jié)果，測試過程中 影響因素較多，操作也較為繁瑣。
[0005] 專利201310692486. 5 -種強(qiáng)力旋壓的可旋性分析數(shù)值方法，公開了一種可旋性 數(shù)值仿真分析計算方法，對有限元仿真中旋輪、芯軸三維模型的構(gòu)建方式及工藝參數(shù)的選 取過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，給出了可旋性數(shù)值分析的計算公式，屬于可旋性計算的理論層面， 對可旋性實際試驗測試的參考意義不大，在實際應(yīng)用中往往會存在誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，一種可旋性簡易快速測試方法。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種可旋性簡易快速測試 方法，包括以下步驟：
[0008] 1)制備測試過程中需要使用的作為試件的平板毛坯；制備平板毛坯可以采用沖 壓、機(jī)械加工等方法；
[0009] 2)將所述平板毛坯壓緊固定在芯模上，在主軸的驅(qū)動下，平板毛坯隨著芯模一起 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；將平板毛坯壓緊固定可以采用尾頂；
[0010] 3)在機(jī)床坐標(biāo)系下進(jìn)行對刀，采用零點偏置手段建立工件坐標(biāo)系，確定該坐標(biāo)系 下試件的旋壓軌跡路徑，編制程序；
[0011] 4)運(yùn)行程序旋壓成形試件，該過程中始終要保證試件外緣基本垂直于芯模軸線， 至試件斷裂時，讀取斷裂瞬間工件坐標(biāo)（z，x);
[0012] 5)將讀取的工件坐標(biāo)（Z，X)，代入計算公式
，獲得該金屬材料可 旋性的極限減薄率表達(dá)方式，代入計算公式
，獲得該金屬材料可旋性 的極限半錐角表達(dá)方式。
[0013] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟1)中，所述平板毛坯為方板、圓板或圓周形狀不規(guī)則 的平板，所述平板毛坯最小圓周方向尺寸D'與所述芯模直徑D的大小關(guān)系為D'比D大30~ 80mm〇
[0014] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟2)中，所述芯模外型面結(jié)構(gòu)是由直徑為d的平面端頭 與半徑為R的圓弧母線組成，所述芯模直徑D= 2R，其中，R= 100~300mm,d= (0. 1~ 0. 4)R〇
[0015] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟3)中，所述對刀是利用塞尺測定旋輪與芯模的間隙， 旋輪形狀為SR型，直徑為40~350mm，圓角半徑為10~40mm;零點偏置后，以所述芯模圓 心為原點建立工件坐標(biāo)系，旋壓軌跡路徑依據(jù)旋輪與芯模的間隙按照剪切旋壓正弦率t= Lsina不斷變化的規(guī)律來確定。
[0016] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟4)中，所述成形過程的進(jìn)給比為0.5~3. 5mm/r，主軸 轉(zhuǎn)速為30~120r/min。
[0017] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：步驟5)中，金屬材料的可旋性計算公式推導(dǎo)過程為
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0019] 1)測試裝置簡易：本發(fā)明的方法僅需要芯模和旋輪各1件作為測試裝置，即可完 成對金屬材料的可旋性測試，在結(jié)構(gòu)上較為簡易；
[0020] 2)便捷高效：本發(fā)明裝置裝夾便捷，操作簡單高效，測試結(jié)果的求解過程無需進(jìn) 行大量運(yùn)算，幾乎在斷裂瞬間即可獲得，對可旋性的測試效率極高，相比現(xiàn)有的測試方法， 效率可以提尚70%以上；
[0021] 3)成本低：本發(fā)明省去了大量不必要的模具加工制造周期和費用，對坯料的圓周 形狀要求較低，測試成本較低，相比現(xiàn)有的測試方法，成本可以降低60 %以上；
[0022] 4)測試結(jié)果準(zhǔn)確度高：本發(fā)明有效地規(guī)避了在測試斷裂點壁厚時引入的二次測 量誤差，也有效地規(guī)避了多次旋壓所帶來的道次影響因子，測試結(jié)果準(zhǔn)確度高，相比現(xiàn)有的 測試方法，準(zhǔn)確度可以提高30%以上。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例的可旋性簡易快速測試裝置示意圖。
[0024] 圖中：1為平板毛還，2為芯模，3為尾頂，4為旋輪，5為試件。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026] 實施例：
[0027] 參見圖1，本實施例以某熱處理條件下Q345B材料的可旋性測試為例，
[0028] 本實施例中需要進(jìn)行可旋性測試的材料為壁厚t為26. 9mm的Q345B平板毛坯1， 測試使用的芯模2直徑D為巾493. 2mm，芯模2平面端頭直徑d為巾60mm，旋輪4形狀為SR 型（其中，直徑為巾300mm，圓角半徑為40mm);
[0029] 依據(jù)芯模2直徑D，確定下料尺寸為550mmX550mm，使用剪板機(jī)完成下料制還工 作；利用尾頂3將平板毛坯1壓緊固定在芯模2上，在主軸的驅(qū)動下，平板毛坯1將隨著芯 模2 -起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；
[0030] 在機(jī)床坐標(biāo)系下，使用0. 05mm塞尺測定旋輪4與芯模2的間隙，完成對刀工作，采 用零點偏置手段，以芯模2圓心為原點建立工件坐標(biāo)系，依據(jù)旋輪4與芯模2的間隙按照剪 切旋壓正弦率t=twina不斷變化的規(guī)律來確定旋壓軌跡路徑，進(jìn)給比取為3mm/r，主軸 轉(zhuǎn)速取為l〇〇r/min，編制程序；
[0031] 運(yùn)行程序，當(dāng)外緣發(fā)生前傾或后仰時，利用該裝置電氣控制系統(tǒng)的手輪微動補(bǔ)償 功能以及進(jìn)給、轉(zhuǎn)動倍率開關(guān)，對試件5外緣形貌進(jìn)行在線修正，成形過程中始終保證試件 外緣基本垂直于芯模軸線；至試件5斷裂時，讀取斷裂瞬間工件坐標(biāo)（120. 238, 228. 780)。
[0032] 將讀取得到的工件坐標(biāo)（120. 238,228.780)，代入計算公式
獲得該金屬材料可旋性的極限減薄率表達(dá)方式，代 入計算公式
獲得該金屬材料可旋性的極限半錐角 表達(dá)方式。
[0033] 本發(fā)明未公開技術(shù)屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
[0034] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本本發(fā)明，凡在本本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種可旋性簡易快速測試方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 制備測試過程中需要使用的平板毛坯； 2) 將所述平板毛坯壓緊固定在芯模上，在主軸的驅(qū)動下，平板毛坯隨著芯模一起做旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動； 3) 在機(jī)床坐標(biāo)系下進(jìn)行對刀，采用零點偏置手段建立工件坐標(biāo)系，確定該坐標(biāo)系下試 件的旋壓軌跡路徑，編制程序；4) 運(yùn)行程序旋壓成形試件，該過程中始終要保證試件外緣基本垂直于芯模軸線，至試 件斷裂時，讀取斷裂瞬間工件坐標(biāo)（Z，X); 5) 將讀取的工件坐標(biāo)（Z，X)，代入計算公;r 獲得該金屬材料可旋性 的極限減薄率表達(dá)方式，代入計算公5獲得該金屬材料可旋性的極 限半錐角表達(dá)方式。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可旋性簡易快速測試方法，其特征在于：步驟1)中，所 述平板毛坯為方板、圓板或圓周形狀不規(guī)則的平板，所述平板毛坯最小圓周方向尺寸D'與 所述芯模直徑D的大小關(guān)系為D'比D大30~80mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可旋性簡易快速測試方法，其特征在于：步驟2)中，所 述芯模外型面結(jié)構(gòu)是由直徑為d的平面端頭與半徑為R的圓弧母線組成，所述芯模直徑D =2R，其中，R= 100 ~300mm,d= (0? 1 ~0? 4)R〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可旋性簡易快速測試方法，其特征在于：步驟3)中，所 述對刀是利用塞尺測定旋輪與芯模的間隙，旋輪形狀為SR型，直徑為40~350mm，圓角半徑 為10~40mm;零點偏置后，以所述芯模圓心為原點建立工件坐標(biāo)系，旋壓軌跡路徑依據(jù)旋 輪與芯模的間隙按照剪切旋壓正弦率t=i^sina不斷變化的規(guī)律來確定。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可旋性簡易快速測試方法，其特征在于：步驟4)中，所 述成形過程的進(jìn)給比為0. 5~3. 5mm/r，主軸轉(zhuǎn)速為30~120r/min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可旋性簡易快速測試方法，其特征在于：步驟5)中，金 屬材料的可旋性計算公式推導(dǎo)過程為
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可旋性簡易快速測試方法，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，包括制備平板毛坯；將平板毛坯壓緊固定在芯模上、隨著芯模一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；對刀、建立工件坐標(biāo)系、確定旋壓軌跡路徑、編制程序；運(yùn)行程序旋壓成形試件，至試件斷裂時，讀取斷裂瞬間工件坐標(biāo)；將讀取的工件坐標(biāo)代入計算公式,獲得該金屬材料可旋性的極限減薄率和極限半錐角表達(dá)方式；本發(fā)明測試裝置簡易、便捷高效、成本低、測試結(jié)果準(zhǔn)確度高。
【IPC分類】G01N3/00
【公開號】CN105021445
【申請?zhí)枴緾N201510381602
【發(fā)明人】李志遠(yuǎn), 崔旭昌, 孫宏波, 杜尚軍, 熊秋萍, 蔣茂春
【申請人】中國航天科技集團(tuán)公司長征機(jī)械廠
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月2日