一种管材成型极限图的测量模具的制作方法

本发明涉及金属管材成型技术领域，尤其涉及一种管材成型极限图的测量模具。

背景技术：

成型极限图(forminglimitdiagram-fld)也称成形极限曲线(forminglimitcurves)，它是由板料或管材在不同应变路径下的局部失稳极限工程应变e1和e2或极限真实应变ε1和ε2构成的条带形区域或曲线，是金属材料塑形成型中判断材料成型成功与失败的一个重要判断依据。在利用有限元仿真进行冲压、涨型工艺优化，汽车钣金零件选材等方面有着重要的应用。

测量材料成型极限图常规方法是制作实验试片，使用万能实验机进行机械性能实验，得到材料性能数据，绘制成极限图。该方法不能模拟管材在水涨成型及内高压成型时的真实环境，得到的数据不能很好的反映管材在涨型过程中的应力应变情况，影响利用有限元分析管材涨型时的结果。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种管材成型极限图的测量模具。

本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具，包括：模架、两个管端安装组件、压力传感器、位移传感器；

两个管端安装组件安装在模架上且上下布置共同形成管材安装位；

每个管端安装组件包括安装座、冲头和护套，安装座靠近所述管材安装位一侧上设有模腔，冲头位于所述模腔内，冲头外壁设有环形布置的密封结构，护套套设在冲头外部且可竖直滑动安装在安装座上，护套与冲头之间形成管端容纳槽，至少一个管端安装组件的冲头上设有注液孔；

压力传感器设置在至少一个管端安装组件的冲头上，压力传感器用于检测管材内部压力，位移传感器位于所述管材安装位一侧用于检测管材外壁的形变位移。

优选地，护套内壁设有防滑部。

优选地，冲头具有竖直延伸的柱状结构。

优选地，护套靠近所述管材安装位一端内缘设有环形导向面，所述环形导向面内径向靠近所述管材安装位一端逐渐增大。

优选地，两个管端安装组件分别为上管端安装组件和下管端安装组件，上管端安装组件包括上安装座、上冲头和上护套，下管端安装组件包括下安装座、下冲头和下护套，所述注液孔设置在下冲头上，压力传感器设置在上冲头上。

优选地，上冲头和下冲头具有竖直设置的柱状结构且二者同轴布置。

优选地，还包括增压器，增压器与所述注液孔连通。

优选地，冲头和护套可拆卸安装在安装座上。

本发明中，所提出的管材成型极限图的测量模具，两个管端安装组件安装在模架上且上下布置共同形成管材安装位，每个管端安装组件的安装座靠近所述管材安装位一侧上设有模腔，冲头位于所述模腔内，冲头外壁设有环形布置的密封结构，护套套设在冲头外部且可竖直滑动安装在安装座上，护套与冲头之间形成管端容纳槽，压力传感器和注液孔设置在至少一个管端安装组件的冲头上，位移传感器用于检测管材外壁的形变位移。通过上述优化设计的管材成型极限图的测量模具，结构设计合理，通过在模腔内部充入液体，使得管件内部压力升高，管壁发生胀型，随着管壁形变管长收缩，两端护套随管壁相应滑动，从而检测的压力和位移数据更加接近使用工况，真实反映管件在涨型过程中的应力应变，得到的数据更准确真实。

附图说明

图1为本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具的结构示意图。

图2为本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具的管材安装初始状态的结构示意图。

图3为本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具的管材胀型状态的结构示意图。

具体实施方式

如图1至3所示，图1为本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具的结构示意图，图2为本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具的管材安装初始状态的结构示意图，图3为本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具的管材胀型状态的结构示意图。

参照图1至3，本发明提出的一种管材成型极限图的测量模具，包括：模架1、两个管端安装组件、压力传感器2、位移传感器3；

两个管端安装组件安装在模架1上且上下布置共同形成管材安装位；

每个管端安装组件包括安装座4、冲头5和护套6，安装座4靠近所述管材安装位一侧上设有模腔，冲头5位于所述模腔内，冲头5外壁设有环形布置的密封结构，护套6套设在冲头5外部且可竖直滑动安装在安装座4上，护套6与冲头5之间形成管端容纳槽，至少一个管端安装组件的冲头5上设有注液孔；

压力传感器2设置在至少一个管端安装组件的冲头5上，压力传感器2用于检测管材内部压力，位移传感器3位于所述管材安装位一侧用于检测管材外壁的形变位移。

本实施例的管材成型极限图的测量模具的具体工作过程中，将管材竖直安装在管材安装位上，管材两端分别插入管端容纳槽内，管材两端内壁分别于冲头上的密封结构密封配合；工作时，首先通过注液孔向管材内注入低压液体，待管材内部填充满后，不断注入高压液体，管内压力提升，管件中部在液压的作用下开始涨型，此时压力传感器记录压力变化数据，位移传感器记录下管材涨型区位移变化数据；随着涨型区不断胀大，管材两端会中间涨型区收缩，护套随着管材一起向中间区域移动，直到管材涨型开裂，停止增压，使得整个涨型过程管材都处于自由涨型状态；最终，根据压力和位移的变化值，绘制管材涨型极限图。

在本实施例中，所提出的管材成型极限图的测量模具，两个管端安装组件安装在模架上且上下布置共同形成管材安装位，每个管端安装组件的安装座靠近所述管材安装位一侧上设有模腔，冲头位于所述模腔内，冲头外壁设有环形布置的密封结构，护套套设在冲头外部且可竖直滑动安装在安装座上，护套与冲头之间形成管端容纳槽，压力传感器和注液孔设置在至少一个管端安装组件的冲头上，位移传感器用于检测管材外壁的形变位移。通过上述优化设计的管材成型极限图的测量模具，结构设计合理，通过在模腔内部充入液体，使得管件内部压力升高，管壁发生胀型，随着管壁形变管长收缩，两端护套随管壁相应滑动，从而检测的压力和位移数据更加接近使用工况，真实反映管件在涨型过程中的应力应变，得到的数据更准确真实。

在护套的具体实施方式中，护套6内壁设有防滑部。

在冲头的具体设置方式中，冲头5具有竖直延伸的柱状结构。

为了便于管材端部安装在所述管段容纳槽内，护套6靠近所述管材安装位一端内缘设有环形导向面，所述环形导向面内径向靠近所述管材安装位一端逐渐增大；同时，当管壁在内部液压的作用下发现外扩形变时，环形导向面对管壁外壁形成导向支撑，防止对管壁造成二次伤害。

在其他具体实施方式中，两个管端安装组件分别为上管端安装组件和下管端安装组件，上管端安装组件包括上安装座、上冲头和上护套，下管端安装组件包括下安装座、下冲头和下护套，所述注液孔设置在下冲头上，压力传感器2设置在上冲头上；在测试过程中，从管材底部向内注水，使得管材内部压力稳定上升，从而保证管材发生形变时各个位置液压受力均衡，同时通过压力传感器从顶端检测压力，防止下端通过注液孔注液加压产生的压力波动，影响检测精确度。

在进一步具体实施方式中，上冲头和下冲头具有竖直设置的柱状结构且二者同轴布置。

在其他具体设置方式中，还包括增压器，增压器与所述注液孔连通。

为了适应于不同尺寸的管材，冲头5和护套6可拆卸安装在安装座4上，从而根据管件内外径尺寸调整。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。