[发明专利]获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及管材液压胀形的实验装置，尤其涉及到获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置。

背景技术

管材充液胀形技术与管材性能参数，如应变硬化指数n、各向异性指数r等有很大关系，而这些参数的准确性又对有限元模拟技术的精确度和薄壁结构件的工艺优化有着重大的影响，因此现已成为汽车产业和航空航天领域内急需解决的问题。

目前，获取管材性能参数的方法主要有两种：一种是利用板材的单拉试验来确定材料参数，试验方法简单，但是结果数据直接应用于管材充液胀形有限元模拟会产生较大偏差。另一种是传统的管材胀形试验，但是由于密封、刚性模具夹紧导致径向上材料的流动受阻、摩擦等问题，仍不能获得较精确的材料性能参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置，以获得较准确的材料性能参数。

获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置，其特点是包括底座和两个端部夹紧机构，该端部夹紧机构包括固定体和活动体，活动体能在固定体中轴向活动，所述活动体具有能夹紧管材端部的结构，以使管材的两端能由所述两个端部夹紧机构分别夹持。

所述的实验装置，其中，固定体包括导向块，活动体包括外夹紧块、内夹紧块以及调节块，导向块、外夹紧块呈筒状并从轴向分成可拆卸地连接的两部份，内夹紧块具有对应管材外扩口内侧的锥台，外夹紧块具有对应管材外扩口外侧的锥台孔，外夹紧块套在内夹紧块的外侧，内夹紧块连接有调节环，调节环上有止转销，止转销插在外夹紧块的径向孔中，以使内夹紧块和外夹紧块相对固定，管材外扩口能被夹持在内夹紧块和外夹紧块之间，导向块套在外夹紧块的外侧，并且外夹紧块在导向块中可轴向活动，该两端部夹紧机构的一内夹紧块具有轴孔，以便于向管材内部输入胀形介质。

所述的实验装置，其中，所述底座包括底板和固定板，所述端部夹紧机构固定在固定板上，所述固定板固定在底板上并且在底板上的位置可以调节。

所述的实验装置，其中，调节环套在内夹紧块上并且二者螺纹连接。

目前内高压成形在汽车、航空航天等各领域上使用越来越普遍，管材充液成形是充液成形技术的一个重要组成部分。管材充液成形生产工艺中，有限元模拟的准确性对工艺优化有很重要的意义，因此获取管材液压胀形基础性能参数的准确性可以降低试制成本，缩短产业化开发周期。

附图说明

图1是获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置的分解视图。

图2是获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置的局部剖视图。

图3是获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置的俯视图。

图4是沿图3中A－A线的剖视图。

图5是沿图3中B－B线的剖视图。

具体实施方式

如图1至图5所示，获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置包括底座和两个端部夹紧机构，该端部夹紧机构包括固定体和活动体，活动体能在固定体中轴向活动，所述活动体具有能夹紧管材端部的结构，以使管材的两端能由所述两个端部夹紧机构分别夹持。活动体为内、外夹紧块、调节块，而固定体为导向块。底座包括底板1和固定板2，外夹紧块65分成上、下夹紧块6、5，导向块43也分成上下两导向块4、3，以便于拆装，即在图1中获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置包括底板1、固定板2、下导向块3、上导向块4、下外夹紧块5、上外夹紧块6、内夹紧块7、调节环8、止转销9。在图中，两端部夹紧机构实质上是相同的，因此后述内容仅针对右侧的端部夹紧机构进行说明，这些说明在无特别说明情况下也适合于左侧的端部夹紧机构。

内夹紧块7具有对应管材10外扩口101内侧的锥台，外夹紧块65具有对应管材10外扩口101外侧的锥台孔，外夹紧块65套在内夹紧块7的外侧，内夹紧块7连接有调节环8，调节环8上有止转销9，止转销9插在外夹紧块65的径向孔650（如图4所示）中，以使内夹紧块7和外夹紧块65相对固定（包括径向孔650大于止转销9以容许浮动但不脱离的情况），管材10外扩口101被夹持在内夹紧块7和外夹紧块65之间，导向块43套在外夹紧块65的外侧，并且外夹紧块65在导向块43中可轴向活动，与左侧的端部夹紧机构不同的是，右侧的端部夹紧机构的内夹紧块7具有轴孔71，以便于向管材内部输入胀形介质。调节环8与内夹紧块7之间螺纹配合。

当管材10内部冲入压力开始膨胀时，两侧密封夹紧装置受材料流动的作用可以在导向块43中自由滑动，而不受夹紧装置轴向拉力约束。

配合该获取管材液压胀形基础性能参数的实验装置，外部连接摄像头用来记录管材胀形过程中实时网格变化，进而计算管材的径向应变，超声测厚仪用来测量管壁瞬时厚度，位移传感器用来测得顶点的高度。在胀形过程中由于管材10的壁厚很小(厚度与管材直径比值远小于1)，因此可忽略径向应力，可以更为真实准确的反应胀形过程中径向应力应变的变化，通过外部仪器记录的应力应变曲线用于有限元模拟更接近真实状态。