一种在伺服冲床上进行金属板料杯突试验的模具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种在伺服冲床上进行金属板料杯突试验的模具，包括球头凸模、上模板、胀形凹模座及压边装置，所述球头凸模上装有传感器座，所述传感器座内设有压力传感器，所述传感器座连接上模板，所述上模板安装在伺服压机的滑块上，所述上模板上装有位置坐标尺，所述凹模座上设有位置感应器，所述传感器座、位置感应器由控制线路连接监控系统；本实用新型专利技术可以准确进行变形速度关联的金属冲压板料杯突性能测试，经过多种材料的实验表明，能够用于测定变速条件下金属板料的胀形性能指标。能模拟冲压件在曲柄冲床的速度规律下进行成形性能指标的测定，可以获得符合度较高的工艺方案，成形工艺性能将可以获得更大的改善，产品合格率将随之提高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种在伺服冲床上进行金属板料杯突试验的模具本技术涉及汽车、轨道、航空、船舶等交通载运工具、仪电、家电中所有金属板料冲压成形技术及新材料开发领域，具体地说是一种在伺服冲床上进行金属板料杯突试验的模具。在全球节能减排的大背景下，新型、高强度、轻质、复合板材的开发层出不穷。伴随新材料使用性能的不断提升，其成形工艺性能始终受到关注。除了改善材质之外，板材成形性能的提高还可以从精确测定和监控成形工艺参数着手。成形工艺性能的测定需要规定成形过程中相关的工艺条件，比如温度、润滑、表面性质、织构状态、压边力状态、变形速度等等。随着冲压生产领域信息技术的大量应用人们对众多因素相互影响的认识进一步深入，在众多细节参数中，变形速度对成形性能的影响引起了更多的关注。Y.W.KwonQOll)研究了 aluminum alloy的成形性能和应变速率的关系，证明了它们之间的关联性，并提出希望通过更新实验装备来进行更为精确试验的愿望。Hadianfard(2008)研究了 Al-Mg Alloys的成形性受应变速率影响的规律。Pei. Lum. Tso (2010)在可变滑块速度的伺服压机上所做的实验表明极限拉深高度和变形速度有关。 Serhat (2008)对铝镁合金的温加工深拉深实验表明其极限拉深比(LDR)除了和温度有关之外和滑块速度也有很大关系。说明变形速度是关系成形工艺性能的一个重要工艺因素。 另一方面，板料和模具表面摩擦对成形过程也具有十分显著的影响，H. Y. Gong(2004)研究表明采用各种润滑措施可以使得变形的均勻性提高，从而改善板料的成形性能，而润滑的效果也在很大程度上和变形速度相关。目前大多数金属板料的冲压成形加工都是在曲柄压力机上进行的，其变形速度基本遵循正弦规律。可是这些金属板料成形性能的测定都在液压系统上以恒速进行，所获成形性能指标和实际情况有一定的差别，降低了成形工艺的宽容度。如果能模拟冲压件在曲柄冲床的速度规律下进行成形性能指标的测定，则可以获得符合度较高的工艺方案，成形工艺性能将可以获得更大的改善，产品合格率将随之提高。金属板料杯突试验方法是冲压胀形性能测试的方法之一。迄今为止，国标规定的杯突试验都是在低速且恒定的速度条件下进行的，和生产的实际速度情况有差别，能够反映的性能精确程度有限。杯突试验的基本原理是通过一个球头凸模压迫圆形金属板料进入凹模，由于金属板料的外边缘用压边板压住，而且因为板料的外边缘直径值较大，凹模平面上的金属材料不能进入凹模孔内补充，凸模下面的金属材料以两向受拉的形式发生变薄，最后拉破。从凸模下行接触到板料开始，到坯料被拉破的一瞬间，凸模的位置差值，即为杯突试验值。在材料厚度、摩擦状态、凹模圆角、表面粗糙度、速度条件都一致的情况下，该种金属板料的杯突试验值越大的，其胀形成形性能越好。表征该值的方法有很多。中国GB/T4156-2007和日本 JISZ2M7-1970规定的方法是“试件开始产生穿透裂纹，即停止行程，测得已下降的距离，即为杯突试验值”，国际标准IS0-R149 (1960)和德国标准DIN50102 (1963)，“在试件裂开透光时，测得已下降的距离，即为杯突试验值IE”。这些方法因为判断裂纹产生的时机不够敏感或直观，在低速测试(<20mm/min)的场合尚可以达到一定的精度，在冲床较高的变形速度下，反映的误差较大。本技术的目的就是解决上述的不足，提出一种在伺服冲床上进行金属板料杯突试验的模具，测定金属板料在各种不同运动速度和规律条件下的胀形性能的方法，用以指导精确预测板料塑性成形的过程。以石英压电式力传感器作为检测信息源，其快捷敏感的特点可以适应于曲柄压力机较快的工作速度，以发生裂纹时冲压力曲线的突变，作为判别杯突试验值的依据。本技术采用如下技术方案一种和变形速度关联的金属板料杯突试验模具， 该模具包括正向安装的球头凸模09、上模板23、胀形凹模座08及压边装置，所述球头凸模09上装有传感器座02，所述传感器座02内设有压力传感器19，可测压力范围在O-IOkN 和0-20kN之间切换，根据所测金属板料材质和厚度、强度的不同，选择合适的测试范围，可以提高测试精度；所述传感器座02连接上模板23，所述上模板23安装在伺服压机的滑块上，所述上模板23上装有位置坐标尺05，所述凹模座08上设有位置感应器06，可以记录冲床的行程，并可以由此计算出每个冲程的实时变形速度。线性位置传感器的检测精度在士0. 01mm，所述传感器座02、位置感应器06由控制线路连接监控系统。所述压边装置包括压边支架03、压边板07、压边镶块13及凹模镶块11，所述压边支架03安装在上模板23上，所述压边支架03连接压边板07，所述压边板07上设有压边镶块13，所述凹模镶块11安装在凹模座08上。通过更换凹模镶块可以变换不同的凹模内径和圆角以适应同的胀形实验要求，通过更换压边圈镶块除了可以适应不同的凸模尺寸要求夕卜，还可以变换不同功能的镶块，比如带有辐射加热功能的、带有冷却或加热介质通道的压边圈镶块等等，用于胀形区温度的控制。所述传感器座02和伺服压机的滑块之间留有间隙。所述压力传感器采用石英压电式压力传感器，其采样频率比一般电阻应变片式传感器高，可以用于曲柄压力机较高的滑块运行速度条件下的压力测试。所述球头凸模采用凸模固定螺环04连接传感器座02，所述传感器座02内的压力传感器19通过定扭矩螺钉18固定，并装有止转垫片17和弹簧垫圈16防松，以保证恒定的预紧力，IOkN量程时测试精度在士0. IkN范围之内。所述球头凸模采用快速可更换球头凸模，可以根据不同需要快速更换球头凸模的规格尺寸，但其中的传感器部分是通用的。本技术的有益效果可以准确进行变形速度关联的金属冲压板料杯突性能测试，经过多种材料的实验表明，能够用于测定变速条件下金属板料的胀形性能指标。能模拟冲压件在曲柄冲床的速度规律下进行成形性能指标的测定，可以获得符合度较高的工艺方案，成形工艺性能将可以获得更大的改善，产品合格率将随之提高。4附图说明图1是本技术的变形速度可变的金属板料杯突试验模具结构示意图；图2是本技术的变形速度为10%时金属板料杯突试验计算示意图；图3是本技术的变形速度为80%时金属板料杯突试验计算示意图；图中，01上模固定螺钉、02传感器座、03压边板支架、04凸模固定螺环、05位置坐标尺、06位置感应器、07压边板、08凹模座、09球头凸模、10液压顶块、11凹模镶块、12坯料、13压边圈镶块、14传感器垫圈、15销钉、16弹簧垫圈、17止转垫片、18定扭矩螺钉、19压力传感器、20定位圈、21固定螺钉、22传感器引出线、23上模板。以下结合附图对本技术作以下进一步说明如图1所示，本技术采用的伺服压力机滑块的运行速度可以设置五段变化区间，以最大速度的百分比进行数值设定，变化基于正弦曲线规律，最大速度可达786mm/s。本技术的球头凸模09用凸模固定螺环04通过传感器座02连接上模板23，并安装到伺服压机的滑块上，传感器座02和滑块之间留有间隙，以保证压力传感器19两端能承受到球头凸模传过来的冲压力，三个定扭矩螺钉18用以调整压力传感器19具有正确的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹阳根，苏钰，曹雨楠，阮勤超，黄晨，程光，王一伟，牛景弘，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：实用新型
国别省市：