[實用新型]一種擴孔試驗用板材沖孔裝置

有效

• 申請號: 200920210017.4
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN201511076U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 魏毅靜;方健;丁富連;周冶東
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B21D28/26
• 分類號: B21D28/26
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本實用新型屬于金屬材料力學性能試驗領域，特別是涉及厚度為0.2～4.0mm與1.2～6mm的金屬板、條、帶料在實施擴孔試驗時，需預先對板材沖制初始圓孔時應用的一種擴孔試驗用板材沖孔裝置。

背景技術

擴孔是表征金屬板材成形性能的基本試驗之一，使用錐頭凸模14、壓邊圈12對試樣1上的沖制圓孔進行擴孔(翻邊)試驗，并在孔緣(豎緣)發生開裂，出現孔緣裂紋15時檢測和計算擴孔(翻邊)變形量，擴孔試驗示例如圖1a)和圖1b)所示。

隨著先進高強鋼與鋁鎂合金材料在汽車輕量化設計中所占的比重日益增強，以及輥壓成形等先進加工工藝的廣泛應用，準確表征與評價高強鋼材料的加工成形特性已成為鋼鐵冶金企業與下游汽車制造企業共同關注的課題。由于高強鋼普遍存在較強的內應力狀態，使用過程中的剪切、沖裁與材料固有的回彈作用會加劇沖剪邊緣部位的損傷與局部加工硬化的產生，在后續的沖壓成形過程中特別是在受拉變形時，這些部位會過早地產生裂紋而導致破壞。因此，建立并準確實施擴孔試驗將是評價高強板鋼成形性能的有效手段，而在鋼板上制備符合標準要求的初始圓孔，則是擴孔試驗的技術關鍵。

為在實驗室中盡可能貼近工業實際條件模擬板材在在沖剪過程中形成的加工硬化以及沖制毛刺等缺陷，GB/T?15825.4-2008《金屬薄板成形性能與試驗方法第4部分：擴孔(翻邊)試驗》(修改采用ISO/TS?16630：2003《金屬材料—擴孔試驗方法》)規定預制在板材上的圓孔需采用機械沖壓的方式沖制，而不能采用鉆孔、鏜孔等方式。此外，標準嚴格規定了沖制圓孔直徑為10mm，以及根據試樣厚度所設置的沖孔凸模17、沖孔凹模13之間的相對間隙、沖孔模具的制造公差等技術要求，如圖2a)和圖2b)所示。

除沖孔示意圖外，標準并未給出詳細的沖孔模具設計圖，這為擴孔試驗用板材沖孔裝置的開發留下了設計空間。經檢索，與本實用新型相近的現有技術如下：

中國專利，專利公開號CN2043168，專利名稱“多用沖孔器”，是一種用于金屬或非金屬薄板打孔的手持式工具，根據杠桿原理并利用曲線運動，將手壓力轉變為垂直剪切力以達到沖孔的目的。如圖3所示，由于此實用新型沖孔作用力來源壓輪①-穿銷④-壓頭③的相互作用，穿銷起到固定與傳遞載荷的作用，故此實用新型普遍存在沖孔作用力不高，制孔規格較小的缺陷。據其介紹可用于加工Φ1～5毫米的金屬板(鋼厚度低于1mm，鋁低于2mm)和Φ1～8毫米的塑料板(厚度低于5mm)，無法滿足標準要求的10mm孔徑且厚度1-6mm高強鋼板沖孔要求，一例常見的使用缺陷即是穿銷脫位而壓頭無法壓入鋼板；

中國專利，專利公開號CN88201084，專利名稱“沖孔器”，是一種手動沖孔工具，利用沖頭、沖模間的配合，以手旋轉沖頭，將孔沖出。根據技術原理，采用此裝置其本質上屬于一類慢速鉆孔，不符合標準規定的一次沖孔保留毛刺等缺陷的技術要求。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種擴孔試驗用板材沖孔裝置，通過沖模的機械運動以及沖模與凹模形成的剪切力，可在金屬板材上快速沖制出符合GB/T15825.4-2008標準的初始圓孔。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種擴孔試驗用板材沖孔裝置，包括一上模和一下模；

所述上模包括：

一沖模；

一沖模固定板，其上設有一孔，所述沖模上端部嵌入該沖模固定板的孔中；

一裝配連接板，壓在沖模固定板上方并與其固定連接，將沖模固定在沖模固定板內；

所述下模包括：

一底板；

一凹模，固定于底板上；

一沖模導向板，設在凹模上方并保持一定距離，沖模導向板上設有一孔，所述沖模穿過該孔；

所述沖模固定板和沖模導向板之間設有一彈性緩沖裝置。

圓柱形凹模采用可更換設計，并通過三根裝配螺栓與底板固定，凹模上的沖孔內孔徑根據板料的厚度規格按照GB/T?15825.4-2008標準公差加工制造。根據板料的厚度設計凹模的高度，使凹模上表面與沖模導向板的下表面形成進料間隙，防止沖孔過程中板料受中央剪切力作用翹曲。

由于凹模采用可更換式設計，根據板料厚度規格可選用特定高度與孔徑的凹模件，凹模高度與上蓋板配合可提供進料間隙，防止沖壓時板料翹曲。凹模孔徑與沖模配合，可適應不同厚度試樣的沖孔需求。本裝置可采用手動錘擊加載，也可裝配在試驗機上提供更大載荷的沖壓力，以適應高強鋼板的擴孔試驗所需。

優選地，所述沖模與所述沖模固定板通過熱機械裝配緊密形成一體。所述沖模固定板可通過螺栓連接至試驗機，也可為手動錘擊加載提供作用部。