测量板料弯曲件回弹的方法及装置

摘要

本发明公开了一种测量板料弯曲件回弹的方法及装置，所述装置包括呈梯形的支架、设置在支架下底上位于支架右腰左侧的可移动定位块、固定弯曲件凸台平顶用的夹紧装置、至少四个测量工具、以及若干用于校准测量工具的基准块；支架的上底及呈斜边的右腰上各至少设置有两个测量工具，测量时所述弯曲件凸台倒扣在定位块上。本发明方法在上述装置的基础上得以实现，首先通过基准块校准测量工具，然后再对弯曲件法兰和/或直壁进行测量，从而求得法兰和/或直壁的回弹量。本发明的测量方法测量精确，装置结构简单，操作方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法及装置，具体地说，是指测量板料弯曲件回弹的方法及装置。

背景技术

随着高强度钢板的大量应用，冲压件卸载后产生的显著回弹及由此引起的形状不良、贴模性及定型性差的现象日益严重，使成形件的成形精度受到极大影响，这已逐步成为高强度钢板在使用过程中的瓶颈问题。

回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中必然涉及的一个基本问题。对钢板回弹变形做出准确测量是有效控制高强度钢板成形精度的前提。如果能先测量出可能发生的回弹量，则既可以给设计者提供进行工艺分析和模具设计的科学依据，又为成形精度的准确控制打下基础。目前回弹测量方法如下：

1)印泥法

将弯曲类件的端面涂上颜色，然后在网格坐标纸中印下轮廓，由轮廓线的位置和形状就可以推算具体回弹大小。这种方法简单实用，是目前通常采用的方法。但是由于实际零件形状一般比较复杂，因此这种印泥法缺少通用性。同时，该方法测量精度较低，一般仅限于现场的简易测量。

2)三坐标测量法

随着测量技术和测量设备的发展，三坐标测量技术已逐渐成为测量方法的主流。这种方法的原理是零件上任何点都有其唯一的坐标，点与坐标一一对应，测出该点的坐标，就确定了该点的位置。将待测零件固定在夹具上，选取特征点，在利用激光扫描或白光照相测量法获得特征点的几何信息后，将这些扫描点的信息与标准零件的CAD数据进行比较，计算获得回弹量。该方法受装夹条件影响大，操作困难，且数据处理量大，因此使用限制条件较多。其主要缺陷如下：

a.零件在测量的过程中，由于重力的作用使得非支撑点处的部位产生下垂而且下垂量很难定量化。

b.由于夹具只有完全相似的轮廓，但并不具备目标零件所有的几何面，所以夹具与待测零件只是在有限的点处接触，也就是夹具并不能完全反映目标零件的所有几何特征。这样点的选择和点的数目将会影响测量结果的可靠性。

c.不同部位的夹紧力不同，会影响间隙的大小，而且不能定量化。

d.这种方法适合于测量零件数据和装配误差，对回弹的测量以及模具的补偿的精度并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量板料弯曲件回弹的方法及装置，该方法及装置通过对弯曲件法兰和/或直壁进行测量，从而求得法兰和/或直壁的回弹量，其测量精确，结构简单，操作方便。

本发明是这样实现的：一种测量板料弯曲件回弹的方法，所述被测的弯曲件为中部形成有凸台的板片，凸台顶部为平顶，凸台两壁为直壁，凸台两边为法兰，直壁及法兰均有回弹，所述测量板料弯曲件回弹的方法为：

第一步，设置一个支架，该支架呈梯形，支架的上底以及呈斜边的右腰上各设置至少两个测量工具；

第二步，采用包括有水平基准面的基准块分别对支架上底上的测量工具进行校准；采用包括有平行于支架右腰的斜基准面的基准块分别对支架右腰上的测量工具进行校准；

第三步，将一块上表面平行于支架下底、宽度小于弯曲件直壁间距的定位块放置在下底上，且定位块位于支架上底右边第一个测量工具右侧以及支架右腰左侧，将弯曲件凸台倒扣在定位块上，采用一夹紧装置固定弯曲件凸台平顶；

第四步，用测量工具对弯曲件法兰以及直壁上的被测点进行测量；

第五步，通过三角函数关系，计算得到弯曲件法兰回弹量θ₁和直壁回弹量θ₂，其中：

θ₁＝arctan(BE/AE)

式中：AE为法兰两被测点A点和B点水平间距，

BE为弯曲件法兰两被测点A点和B点的高度差，其值为：

BE＝ΔH₁＝|(B点测量值+B点测量基准值)-(A点测量值+A点测量基准值)|；

θ₂＝β-arctan(DF/CF)

式中：β为支架右腰与支架下底之间的夹角的余角，

CF为直壁两被测点C点和D点在平行于支架右腰方向上的间距，

DF为弯曲件直壁两被测点D点和C点在垂直于支架右腰方向上的距离差，其值为：

DF＝ΔH₂＝|(D点测量值+D点测量基准值)-(C点测量值+C点测量基准值)|。

所述测量工具为百分表，使用简单，操作方便。

作为一种优化方法，第三步后，采用一可升降的支撑柱对弯曲件法兰进行支撑，防止法兰因重力及表杆接触而下垂。

为实现上述本发明的方法，本发明的装置为：一种测量板料弯曲件回弹的装置，所述被测的弯曲件为中部形成有凸台的板片，凸台顶部为平顶，凸台两壁为直壁，凸台两边为法兰，直壁及法兰均有回弹，所述测量板料弯曲件回弹的装置包括呈梯形的支架、设置在支架下底上位于支架右腰左侧的可移动定位块、固定弯曲件凸台平顶用的夹紧装置、至少四个测量工具、以及若干用于校准测量工具的基准块；支架的上底及呈斜边的右腰上各至少设置有两个测量工具，定位块上表面平行于支架下底、宽度小于弯曲件直壁间距、且位于支架上底右边第一个测量工具右侧，测量时所述弯曲件凸台倒扣在定位块上；校准支架上底测量工具的基准块包括有水平基准面，校准支架右腰测量工具的基准块包括有平行于支架右腰的斜基准面。

作为优选结构，所述夹紧装置包括拉杆、止位块、弹簧、垫片，止位块固定于支架上底上表面，且位于右边第一个测量工具右侧，拉杆从止位块及上底的夹具孔向下伸入，垫片固接于拉杆底部，弹簧套在拉杆外且位于垫片与上底之间，上底上方的拉杆上设置有止位挡销，止位块上开设有供止位挡销上下运动的上下贯通的开口槽，止位块上端面还开设有卡槽。这样即可固定弯曲件，又不使压在弯曲件凸台平顶上的力太大，避免弯曲件固定时的变形。

进一步优化各结构：

所述测量工具为百分表，百分表表杆分别从支架上底和支架右腰向下伸入。所述百分表通过设置在上底及右腰上的安装块固定，防止测量过程中百分表移动产生误差。

所述下底设置有可调节升降的、支撑弯曲件法兰用的支撑柱，防止法兰因重力或测量中表杆接触而下垂。

所述右腰上开设有供弯曲件右法兰向外延伸的开口。

所述支架上底高度可调节，所述支架右腰倾斜度、左右位置可调节，如支架上底固定在可升降的直支架上，支架右腰可固定在可调整其角度的及左右位置的调节机构上，这样就可实现不同大小、不同弯曲度的被测件的测量。

本发明通过设置在支架上底上的测量工具对弯曲件法兰两点进行测量，从而求得两点之间的高度差，根据三角关系进而求得法兰回弹的弯曲量θ₁；同理，求得直壁的弯曲量θ₂。本发明能同时对弯曲件的直壁、法兰进行测量，测量精确，结构简单，操作方便。

同时，本发明具有较好地调整板料冲压工艺参数的特性，可以深入研究压边力、拉延筋强度对高强度钢板零件冲压成形中回弹产生的影响规律，有助于形成高强度钢板回弹预测和控制的核心技术。

附图说明

图1为本发明测量装置的结构示意图；

图2为本实施方式所采用弯曲件的结构示意图；

图3为实施例某一基准块的结构示意图；

图4A为实施例中法兰回弹角度与DP钢材料强度关系图；

图4B为实施例中直壁回弹角度与DP钢材料强度关系图；

图4C为实施例中法兰被测点距离差与DP钢材料强度关系图。

图中：1 弯曲件，1a 凸台，1b 平顶，1c 直壁，1d 法兰，2 支架下底，3 支架上底，4 支架右腰，5 支架左腰，6 定位块，7 百分表，8 基准块，8a 水平基准面，8b 斜基准面，9 安装块，10 拉杆，11 止位块，12 弹簧，13 垫片，14 优力胶，15 止位挡销，16 支撑柱，17 开口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本实施方式以百分表为测量工具进行描述。

参见图2，所要测量的板料弯曲件1其结构为：所述被测的弯曲件1为中部形成有凸台1a的板片，凸台1a顶部为平顶1b，凸台1a两壁为直壁1c，凸台1a两边为法兰1d，弯曲件1成形时直壁1c与平顶1b和法兰1d均垂直，成形后直壁1c及法兰1d均有回弹。

参见图1，一种测量板料弯曲件回弹的装置，包括支架下底2、平行于支架下底2的支架上底3、固定在支架下底2与支架上底3之间位于两者右侧且底部向右倾斜的支架右腰4、固定支架上底3用的支架左腰5、设置在支架下底2上位于支架右腰4左侧的可移动定位块6、固定弯曲件1凸台1a的平顶1b用的夹紧装置、四个百分表7、以及若干用于校准百分表7的基准块8。支架上底3、支架下底2、支架右腰4以及支架左腰5构成梯形，支架左腰5垂直于支架下底2。所述支架右腰4两端分别与支架上底3和支架下底2固接。支架左腰5其两端分别固接在支架上底3和支架下底2的左端。所述支架上底3及支架右腰4上各开设有两个通孔，百分表7分别固定在支架上底3及支架右腰4上与通孔相应位置，通过设置在支架上底3及支架右腰4上的安装块9予以固定，百分表7表杆从通孔向下伸入。所述定位块6上表面平行于支架下底2、宽度小于弯曲件1直壁1c间距、位于支架上底3右边第一个百分表7右侧，测量时所述凸台1a倒扣在定位块6上；校准支架上底3百分表7的基准块8包括有水平基准面8a，校准支架右腰4百分表7的基准块8包括有平行于支架右腰4的斜基准面8b；若干基准块8中至少有一块同时包括有所述水平基准面8a和斜基准面8b(参见图3)，以提高基准块8使用功能。

所述夹紧装置包括拉杆10、止位块11、弹簧12、垫片13，止位块11固定于支架上底3上表面，且位于右边第一个百分表7右侧，拉杆10从止位块11及支架上底3的夹具孔向下伸入，垫片13固接于拉杆底部10，弹簧12套在拉杆10外，位于垫片13与支架上底3之间，支架上底3上方的拉杆10上设置有止位挡销15，止位块11上开设有供止位挡销15上下运动的上下贯通的开口槽(图中未示出)，止位块11上端面还开设有卡槽。定位块6位于垫片13正下方，定位块6和垫片13之间还设置有优力胶14，以进一步减弱夹紧装置对弯曲件1的影响。

所述支架下底2设置有可调节升降的、支撑弯曲件1法兰1d用的支撑柱16。

所述支架右腰4上开设有供弯曲件1右法兰1d向外延伸的开口17。

本发明方法基于上述本发明装置得以实现：在上述本发明装置中，首先选用水平基准面8a高度在法兰被测点(参见图1中A点和B点)附近的基准块8，先后对支架上底3两个百分表7进行校准，根据弯曲件1回弹量可以选用一个基准块8，也可以选用两个基准块8，总之必须使被测点落入相应百分表测量范围；校准时，在支架下底2上放置基准块8，先后使水平基准面8a移至支架上底3左边和右边的百分表7的表杆下方，表杆接触水平基准面8a，分别对两个百分表7清零。再选用一基准块8，将其斜基准面8b移至直壁被测点(参见图1中C点和D点)附近，先后对支架右腰4两个百分表7进行校准；最好选用同一基准块8同一基准面8b对支架右腰4上两百分表7进行校准，这样直壁1c上所测点在垂直于支架右腰4方向上的距离差就较容易确定，从而给计算带来方便；当然这必须保证直壁1c所测点均落入百分表7测量范围。

移走基准块8，安装支撑柱16。拉起拉杆10，将拉杆10上的止位挡销15位于卡槽内，拉起各百分表7表杆，将定位块6放置在支架下底2上，且使其位于支架上底3右边第一个百分表7右侧以及支架右腰4左侧，将弯曲件1凸台1a倒扣在定位块6上，转动拉杆10，使止位挡销15落入开口槽内，放开拉杆10，在弹簧12作用下，垫片13使优力胶14压紧弯曲件1凸台1a的平顶1b。松开百分表7，将其触头接触弯曲件1，读取百分表7数值，根据数值计算回弹角度。

这里，百分表7量程25mm，支架右腰4与支架下底2夹角为60度，基准块8斜基准面8b与水平面夹角为60度，支架上底3两百分表7表杆间距AE为50mm，支架右腰4两百分表7表杆间距CF为33mm。

法兰1d的回弹量θ₁通过解直角三角形ABE可得：

ΔABE中：

θ₁＝∠A，∠E＝90°

∴θ₁＝arctan(BE/AE)，

式中：BE为法兰1d两被测点A点和B点高度差，

又记ΔH₁＝|(B点测量值+B点测量基准值)-(A点测量值+A点测量基准值)|，

则BE＝ΔH₁，

又AE＝50，

∴θ₁＝arctan(ΔH₁/50)。

直壁1c的回弹量θ₂通过如下求得：

支架右腰4与支架下底2之间的夹角的余角β值为：

β＝∠HCF＝30°，

θ₂＝∠HCF-∠DCF＝30°-∠DCF

ΔDCF中：

∠F＝90°

∴∠DCF＝arctan(DF/CF)，

式中：DF为直壁1c两被测点C点和D点在垂直于支架右腰4方向上的距离差，

又记ΔH₂＝|(D点测量值+D点测量基准值)-(C点测量值+C点测量基准值)|

则DF＝ΔH₂，

又CF＝33，

∴∠DCF＝arctan(ΔH₂/33)

∴θ₂＝30°-arctan(ΔH₂/33)

实施例1：

在上述本发明装置的基础上，下面以DP600弯曲件1的测量及换算数据为例，来进行数据处理的说明：

测量直壁1c时，先用基准块8校准，使C、D两点基准值一致，这样直壁1c回弹角度计算如下：

ΔH₂＝|(D点测量值+D点测量基准值)-(C点测量值+C点测量基准值)|

   ＝|D点测量值-C点测量值|，

θ₂＝30°-arctan(ΔH₂/33)

DP600直壁1c测量值及换算表格如表1所示：

表1 直壁实测数据及换算表格

 

C点 (mm)D点 (mm)ΔH₂(mm)          回弹角(°)左侧直壁-11.86-18.086.2219.33右侧直壁-10.72-17.376.6518.61左右回弹角度均值18.97

测量法兰1d时，用水平基准面8a高度为60mm的基准块8对A点测量百分表7进行校准，用水平基准面8a高度为25mm的基准块8对B点测量百分表7进行校准。

θ₁＝arctan(BE/AE)＝arctan(ΔH₁/50)

ΔH₁＝|(B点测量值+B点测量基准值)-(A点测量值+A点测量基准值)|，

法兰1d回弹实测数据及回弹角度换算如表2所示：

表2 法兰回弹实测数据及换算表格

 

A点     (mm)A点   基准值      (mm)  B点     (mm)B点   基准值      (mm)      ΔH₁(mm)                    回弹角(°)左侧法兰-9.09602.892523.0224.72右侧法兰-5.7605.782523.5225.19左右回弹角度均值     24.96

以上以DP600弯曲件1为例对本发明进行了阐述，通过数据可以看出DP600弯曲件1的直壁1c及法兰1d的回弹量，从而为DP600弯曲件1各种回弹进行预测、防范以及控制打下理论基础。

实施例2：

对DP450、DP600和DP800不同强度级别的DP钢弯曲件1回弹量进行测量，并研究材料强度对回弹量的影响规律。冲压成形所用的板料尺寸为360mm×40mm×1.4mm。进行测量时，根据弯曲件1实际情况，可对本发明装置各参数进行调整，从而适应各弯曲件1回弹情况，对回弹量进行精确测量。上述不同钢材料性能参数见表3。

表3 高强度DP钢的材料性能参数

通过测量及计算，得到表4，参见表4各钢种弯曲回弹测量结果。

表4 各钢种弯曲回弹测量结果

由试验结果可知，随着DP钢强度级别的增加，回弹量增加。钢板强度对弯曲件回弹量的影响见图4A至图4C所示。

本发明所要测量的弯曲件可为多种弯曲形式，可为一个直角弯曲，可为两个直角弯曲，也可为锐角或钝角的弯曲件；本发明以同时能够测量两个直角弯曲的回弹量为基础，对本发明进行阐述，当然这不代表本发明仅仅能够测量此种结构的弯曲件，凡是测量方法与本发明相同或相似、或者测量装置与本发明相同或相似，均落入本发明保护范围，而不论其弯曲件的结构形式如何。