[发明专利]一种测试压机四角调平性能的实验台架及负载模拟方法

说明书

本发明公开一种测试压机四角调平性能的实验台架及负载模拟方法，包括压机的上梁、活动梁、下梁、底梁、主油缸、调平油缸、柔性下模具、二级双作用导柱和液压驱动型机锁机构，四根二级双作用导柱穿过上梁、活动梁和下梁，液压驱动型机锁机构安装于上梁和活动梁间，下模具安装在下梁上。本发明通过采用柔性下模具和相应负载模拟方法，实现对不同外负载工况的模拟；通过设置特殊尺寸的二级双作用导柱结构，实现对活动梁的运动导向以及突显压机实验台架的调平控制效果；通过仅使用一个主油缸完成对活动梁的下压和回程驱动，保证运动控制精度的同时降低了硬件成本；通过采用液压驱动型机锁结构，实现活动梁在初始位的机械自锁，提高台架的实用性。

技术领域：

本发明涉及材料模压成型技术领域，具体涉及一种用于测试压机四角调平性能的实验台架及负载模拟方法。

背景技术：

目前，各种材料制品的成型方法主要包括缠绕成型、拉挤成型以及模压成型等，其中模压成型的方法应用最为广泛，在实际的模压成型过程中，由于压机活动梁会受到液压缸和导轨摩擦力的影响，存在一定的初始水平偏差；而在后续的材料压制过程中，因异形模具和材料的布料不均，活动梁受到一个与加载力不共线的负载力，从而形成倾覆力矩，造成活动梁出现水平偏差，最终导致整个制品成型精度的下降；解决上述问题的一个有效途径是给活动梁增加一个辅助的四角调平系统，即在活动梁因偏载力而出现倾斜时能给活动梁提供一个辅助调平力，使活动梁恢复水平状态，增大获得高质量制件的几率，同时也能一定程度提高压机的使用寿命。

由于对材料模压质量及精度的高要求，现阶段基本通过采用各种调平控制方法进行改善，缺少对压机本身装置的研究，然而，由于压机整机系统非常庞杂，活动梁笨重，实验环境相对复杂，从而无法保证实验过程的安全可靠，因此，设计制造小型精简的实验用压机来模拟实际压机是大型复杂压机实验研究的发展趋势。

目前，对复合材料压机的研究主要围绕调平系统实验和对接系统实验两方面展开：1、在调平系统实验方面：被动式调平系统依靠四个调平液压缸的同步位置闭环控制，不断调整四缸之间的位置偏差，保证活动梁尽可能地处于一个水平面上；2. 在对接过程实验方面：主要包括活动梁平稳下落和调平缸柔性对接性能的优化控制（如参考专利202110181519.4）。

现有专利的实验台架有助于模拟复合材料压制及调平过程，提高复合材料压机被动式四角调平系统实验的真实性和可靠性，但仍存在一些不足，主要表现为：

1、现有的复合材料压机实验台架中的上下模具过于简单，不能适应不同形状压制件下的负载变化实验研究。实际复合材料压机在压制胚料的过程中，由于坯料具有流动性，将对活动梁及上模具产生变负载力作用，进而使得活动梁偏斜，考虑到因流动性胚料带来的外负载是影响压机四角调平精度的重要因素，因此，对流动性胚料的负载模拟是压机实验台架不可或缺的功能。然而现有的压机试验台模具要么过于简单，只以单一方形型腔作为研究对象，要么是针对某一特定压制件形状制作专用的型腔，往往成本过高，且也无法有效限制物料的流动方向，对负载位置不能把控，不利于柔性实验研究。

2、现有的复合材料压机实验台架无法有效模拟调平过程，并凸显出调平控制效果。复合材料压机在压制过程中，由于存在压机机械误差、压制品形状复杂不对称、模具温度不均匀等各种因素，导致活动梁在下压过程中产生倾斜，控制调平系统中的四个调平油缸使活动梁从倾斜状态回归水平，从而实现调平控制。因此，需要压机实验台架具备能模拟活动梁倾斜的特点，以及利于调平系统对活动梁进行调平的作用。而现有的复合材料压机实验台架在设计过程中仅考虑加装被动式四角调平系统，忽视了对压机活动梁倾斜状态的模拟，也不能突出调平系统对活动梁的调平控制效果，导致其实验研究的调平控制策略无法高效用于实际压机中。