[實用新型]通用多參數金屬板料拉深性能楔形試驗裝置

無效

• 申請號: 201020032838.6
• 申請日: 2010-01-08
• 公開（公告）號: CN201653809U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 曹陽根;張效迅;蘇鈺;阮勤超;黃晨;張霞;于治水
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳干權

技術領域

本實用新型涉及新材料開發及相關沖壓成形工藝性能測定和相關模具設計和制造技術領域，具體地說是一種通用多參數金屬板料拉深性能楔形試驗裝置。?

背景技術

材料成形技術的創新是汽車、飛機、船舶等載運工具輕量化和降低能源消耗的關鍵所在。這主要表現在兩個方面：一是新型高強度和低密度輕質材料的開發以及輕質零件的制備，用其取代傳統鋼鐵零部件，可以大大減輕載運器自重，如高強度鋼、鋁、鎂、鈦合金等金屬材料以及高分子材料和復合材料等；二是采用新的成形工藝實現零部件結構的簡化和輕型化，以節約原材料、提高性能，如剪裁毛坯、不等厚拼接成形、液壓成形、零件軋制、發泡鋁成形、激光焊接等。但是，材料成形技術研究中的一個難點問題是對金屬材料成形加工工藝性能的可靠測定和準確評判。面對載運工具零件形狀日益多樣化，沖壓工藝日益復雜化的需求，沒有科學、簡便、可靠、實用的測定方法，會影響載運工具發展的步伐。?

現有的金屬沖壓拉深成形工藝性能測定方法包括：脹形試驗法(杯突試驗)、擴孔試驗法、沖杯拉深性能試驗法(SWIFT拉深試驗)、拉深潛力試驗法(TZP)和錐杯試驗法(福井錐杯試驗)等。這些試驗方法的共同點都是采用旋轉體試樣進行試驗，測定的都是規則條件下均勻的成形性能。針對現代載運工具多樣化流線形產品越來越復雜的變形受力狀態，這些方法都顯示出一定的局限性。比如對某個覆蓋件產品脹形和拉深復合界面上的變形性能的預測，由于沒有可變邊界條件的模擬和測定方式，不能得到可靠的結果。另一方面，實驗室條件?下類似于覆蓋件沖壓所需大噸位沖床的缺乏，大型實驗的模具制作和試樣制作成本等限制了沖壓拉深性能測定的實用性、經濟性和科學性。第三，現有的測定方法在工藝參數的監控和分析精度方面還相當有限。第四，現有的測定方法都在液壓機上進行，變形的速度很小(如GB/T?15825.3-2008中試驗速度小于1.2mm/s)，而實際板料沖壓大多是在機械壓力機上進行，變形的速度相對較高。沒有考慮變形速度對成形性能的影響，所得結果與材料的實際成形性能將會有較大差距。?

已有拉楔拉伸實驗法(圖1)是用拉伸的方法，把扇形坯料拉過楔形夾具，只考慮扇形變形區的變形，過濾了很多影響拉深效果的因素，測試精度有限。?

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提出了一種通用多參數金屬板料拉深性能楔形試驗裝置，試樣為非旋轉體、變形區受力邊界條件可變、試樣尺寸只有旋轉體1/6、沖壓所需噸位相對只有1/5、工藝參數監控分析采用現代液電技術和信息技術，在滑塊速度連續可調的伺服沖床上進行測定的。?

為實現上述目的，本實用新型提出一種通用多參數金屬板料拉深性能楔形試驗裝置，包括凸模、壓邊圈、拉深凹模、反頂座、反頂油缸、凸模鑲塊、凹模圓角鑲塊、楔形鑲塊、壓邊鑲塊、上模板、拉深工藝參數測定系統和伺服壓機的數據分析系統，其特征為：所述拉深工藝參數測定系統采用5段壓邊力變化監控，所述壓邊力采用閉環液壓和PLC監控，并帶有壓電式壓力傳感器和信號變送器，在壓邊缸和壓邊圈之間裝有壓力傳感器，在反頂適配器上裝有反頂壓力傳感器。?

所述拉深工藝參數測定系統包括：拉深行程監測、反頂力-行程、拉深力-行程、壓邊力-行程、模具狀態監測、滑塊速度監測、切向壓力監測、液壓系?統內壓力閉環控制。?

本實用新型用拉深模具(圖2)代替楔形夾具，取旋轉體的1/6，兩邊有對稱扇形的坯料(圖3)放在設置了楔形滑塊的凹槽中，用楔形的壓邊塊壓住扇形部分，楔形滑塊上設定一定的切向壓力，兩邊對稱用拉深凸模進行拉深，獲得直壁平行的拉深件(圖4)。可以直接反映凹模圓角、筒壁部兩次彎曲、鞍形變形、筒壁危險區等變形特點(圖5)。還增加了切向應力等邊界條件可變的功能?？梢杂羞x擇地進行復合變形的復雜邊界條件下，不同板料的拉深工藝性能測定。其非旋轉體的試樣形狀，為復雜非旋轉體曲面的成形工藝性能測定提供了具有更高符合度和適應性的試驗方法。?

本實用新型中，楔形試樣的坯料寬度由剪板機定位裝置保證，寬度可以靈活調整。利用通用楔形試樣落料模落料，利用楔形拉深試驗模進行拉深性能測定。拉深實驗用的金屬材料強度在20～1200MPa范圍內可變，變形速度在0～700mm/s范圍內可調，壓邊力采用閉環液壓和PLC監控，并帶有壓電式壓力傳感器和信號變送器。拉深工藝參數測定系統和伺服壓機的數據分析系統一起可以對金屬材料的拉深性能進行精確地評價。?