CN109248955B - 一种金属薄板冲扩孔一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属薄板冲扩孔一体化装置及方法,所述装置包括上模座、下模座、上压边圈、下压边圈和冲孔垫块;上模座安装在试验机固定平台底部,上模座中心固定上压边圈;下模座安装在试验机运动平台顶部,下模座中心固定下压边圈;下压边圈顶部设冲孔垫块,冲孔垫块上设模孔;冲头由冲头下节和冲头上节组成,冲头下节套装在试验机凸模上,冲头上节由柱状冲孔冲头、圆锥体扩孔冲头和圆柱体组成,柱状冲孔冲头或圆锥体扩孔冲头穿过下模座、下压边圈后与冲孔垫块上的模孔或上压边圈配合实现冲、扩孔。本发明避免了扩孔试验中由于采用冲孔和扩孔2组模具而导致的试验调校复杂和效率低下问题,在保证试验效率的同时,精准地完成金属薄板的扩孔试验。
Description
技术领域
本发明涉及汽车用钢板成形性能测定技术领域,尤其涉及一种能够一次性完成金属薄板试样冲、扩孔的装置及方法。
背景技术
剪切或冲裁后的金属薄板在切口部位会有损伤和加工硬化产生,在后续的冲压成形特别是翻边等拉伸变形时,这些部位会过早地产生裂纹而导致破坏,尤其是对于高强钢和硬铝合金而言,这种状况尤为严重。扩孔试验是为了检验板料的翻边性能而形成的薄板试验过程。试验时把板料压紧在压边圈上,用凸模把冲孔后的试样压入凹模,使试样中心孔扩大,直到孔径边缘出现颈缩或裂纹为止,试验结果用于评价金属薄板的翻边成形性能。
最新的扩孔试验标准GB 24524-2009/ISO 16630:2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》规定,扩孔试验的试样要先进行冲孔后再进行扩孔试验,因此采用现有试验装置就需要准备冲孔模具和扩孔模具两套模具,而且在更换模具时需要对试验装置重新进行调校,从而造成操作复杂,试验效率低下。
专利号为CN200910054902.2和CN200420114955.1中国专利,实现了冲孔及扩孔模具的组合使用,但模具的结构复杂、造价高昂、操作维护麻烦,不适宜用于现有试验装置进行改造;而且其扩孔冲头采用圆柱凸模,用以在冲孔时对板料起支撑作用;而在新的扩孔试验标准GB 24524-2009/ISO 16630:2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》中,已经明确凸模冲头应采用圆锥形冲头;因此,需要开发一种能够满足最新扩孔试验标准、且结构简单,并能适用于现有设备的冲扩孔一体化试验装置。
发明内容
本发明提供了一种金属薄板冲扩孔一体化装置及方法,开发出了一种能够满足扩孔试验需求的金属薄板冲扩孔一体化装置,避免了扩孔试验中由于采用冲孔和扩孔2组模具而导致的试验调校复杂和效率低下问题,在保证试验效率的同时,精准地完成金属薄板的扩孔试验。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种金属薄板冲扩孔一体化装置,安装在板材成形试验机上,该试验机设有试验机固定平台、试验机运动平台、冲头和试验机凸模,合模时试验机运动平台沿试验机导柱向试验机固定平台一侧移动;所述冲扩孔一体化装置包括上模座、下模座、上压边圈、下压边圈和冲孔垫块;所述上模座安装在试验机固定平台底部,上模座中心位置可拆卸地固定上压边圈;下模座安装在试验机运动平台顶部,下模座中心与上压边圈对应位置处可拆卸地固定下压边圈;下压边圈的顶部活动地放置有冲孔垫块,冲孔垫块上对应金属薄板冲孔位置设对应的模孔;冲头由冲头下节和冲头上节可拆卸地连接组成,冲头下节套装在试验机凸模上,冲头上节由自上而下依次设置的柱状冲孔冲头、圆锥体扩孔冲头和圆柱体组成,柱状冲孔冲头或圆锥体扩孔冲头穿过下模座、下压边圈后与冲孔垫块上的模孔或上压边圈配合实现冲、扩孔。
所述上模座、下模座大小相同,且均为矩形板状结构,上模座四角分别设定位套筒,下模座对应位置设定位导柱与定位套筒配合在冲、扩孔过程中起定位导向作用。
所述上压边圈与上模座之间、上模座与试验机固定平台之间、下压边圈与下模座之间、下模座与试验机运动平台之间均采用螺栓连接。
所述定位套筒通过过盈配合固定在上模座中,定位导柱通过过盈配合固定在下模座中。
所述上压边圈和下压边圈均为圆盘形结构,且直径及厚度相同。
所述下压边圈的外侧设至少2个定位块,定位块内侧面与下压边圈外侧面紧贴,且接触面为与下压边圈外形相配合的弧形面,定位块沿下压边圈周向均匀设置。
所述冲头上节和冲头下节通过螺纹连接。
所述冲孔垫块由冲孔垫块本体和把手组成,定位块上设与冲孔垫块形状相配合的卡槽,冲孔垫块设置在定位块卡槽中。
基于所述装置的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,包括如下步骤:
1)将与定位块卡槽形状尺寸相配合的金属薄板试样放置在下压边圈之上、定位块卡槽内,然后将冲孔垫块放置在金属薄板试样之上、定位块卡槽内;在定位块卡槽的限位作用下,金属薄板试样与冲孔垫块的中心与冲孔中心自动对正;
2)启动试验机合模驱动机构,试验机运动平台带动下模座向上运动与上模座合模,把金属薄板试样压紧在上、下压边圈与冲孔垫块之间;
3)启动冲头驱动机构,试验机凸模带动冲头以设定的速度向上运动直至柱状冲孔冲头穿过金属薄板试样完成冲孔;冲孔后试验机凸模和试验机运动平台回到设定位置,此时冲头的柱状冲孔冲头部分穿过金属薄板试样上已经冲出的孔,起定位的作用;
4)取出冲孔垫块,再次启动试验机合模驱动机构使金属薄板试样压紧在上压边圈与下压边圈之间;启动冲头驱动机构,冲头向上运动由圆锥体扩孔冲头对金属薄板试样上已经冲出的孔进行扩孔,直至孔边缘出现颈缩或裂纹时停止扩孔;扩孔后试验机凸模和试验机运动平台回到原始位置;
5)取出冲、扩孔后的金属薄板试样,完成一次冲、扩孔试验过程;重复步骤1)~步骤4)完成后续试验过程。
所述金属薄板试样的厚度范围为1.0mm~6.0mm;冲孔垫块上的模孔尺寸符合GB24524-2009/ISO 16630:2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》的规定。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)开发出了一种能够满足扩孔试验需求的金属薄板冲扩孔一体化装置,避免了扩孔试验中由于采用冲孔和扩孔2组模具而导致的试验调校复杂和效率低下问题;
2)在保证试验效率的同时,精准地完成金属薄板的扩孔试验,试验过程符合GB24524-2009/ISO 16630:2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》标准要求;
3)不仅适用于新设备,还适用于对现有试验装置进行改进,适用性强;
4)装置结构简单、安装、操作方便。
附图说明
图1是本发明所述金属薄板冲扩孔一体化装置的结构示意图。
图2是本发明所述上模座及上压边圈的结构示意图。
图3是本发明所述下模座及下压边圈、定位块的结构示意图。
图4是本发明所述冲孔垫块的结构示意图。
图5是本发明所述冲头的结构示意图。
图中:1.试验机固定平台 2.试验机导柱 3.上模座 4.定位套筒 5.上压边圈 6.定位导柱 7.冲孔垫块 7-1.冲孔垫块本体 7-2.把手 7-3.模孔 8.定位块 9.金属薄板试样 10.下压边圈 11.下模座 12.试验机运动平台 13.冲头 13-1.柱状冲孔冲头 13-2.圆锥体扩孔冲头 13-3.圆柱体 13-4.冲头下节 14.试验机凸模
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
如图1所示,本发明所述一种金属薄板冲扩孔一体化装置,安装在板材成形试验机上,该试验机设有试验机固定平台1、试验机运动平台12、冲头13和试验机凸模14,合模时试验机运动平台12沿试验机导柱2向试验机固定平台1一侧移动;所述冲扩孔一体化装置包括上模座3、下模座11、上压边圈5、下压边圈10和冲孔垫块7;如图2所示,所述上模座3安装在试验机固定平台1底部,上模座3中心位置可拆卸地固定上压边圈5;如图3所示,下模座11安装在试验机运动平台12顶部,下模座11中心与上压边圈5对应位置处可拆卸地固定下压边圈10;下压边圈10的顶部活动地放置有冲孔垫块7,冲孔垫块7上对应金属薄板冲孔位置设对应的模孔7-3;冲头13由冲头下节13-4和冲头上节可拆卸地连接组成,冲头下节13-4套装在试验机凸模14上,冲头上节由自上而下依次设置的柱状冲孔冲头13-1、圆锥体扩孔冲头13-2和圆柱体13-3组成,柱状冲孔冲头13-1或圆锥体扩孔冲头13-2穿过下模座11、下压边圈10后与冲孔垫块7上的模孔7-3或上压边圈5配合实现冲、扩孔。
所述上模座3、下模座11大小相同,且均为矩形板状结构,上模座3四角分别设定位套筒4,下模座11对应位置设定位导柱6与定位套筒4配合在冲、扩孔过程中起定位导向作用。
所述上压边圈5与上模座3之间、上模座3与试验机固定平台1之间、下压边圈10与下模座11之间、下模座11与试验机运动平台12之间均采用螺栓连接。
所述定位套筒4通过过盈配合固定在上模座3中,定位导柱6通过过盈配合固定在下模座11中。
所述上压边圈5和下压边圈10均为圆盘形结构,且直径及厚度相同。
如图3所示,所述下压边圈10的外侧设至少2个定位块8,定位块8内侧面与下压边圈10外侧面紧贴,且接触面为与下压边圈10外形相配合的弧形面,定位块8沿下压边圈10周向均匀设置。
如图5所示,所述冲头上节和冲头下节13-4通过螺纹连接。
如图4所示,所述冲孔垫块7由冲孔垫块本体7-1和把手7-2组成,定位块8上设与冲孔垫块7形状相配合的卡槽,冲孔垫块7设置在定位块卡槽中。
基于所述装置的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,包括如下步骤:
1)将与定位块卡槽形状尺寸相配合的金属薄板试样9放置在下压边圈10之上、定位块卡槽内,然后将冲孔垫块7放置在金属薄板试样9之上、定位块卡槽内;在定位块卡槽的限位作用下,金属薄板试样9与冲孔垫块7的中心与冲孔中心自动对正;
2)启动试验机合模驱动机构,试验机运动平台12带动下模座11向上运动与上模座3合模,把金属薄板试样9压紧在上、下压边圈5、10与冲孔垫块7之间;
3)启动冲头驱动机构,试验机凸模14带动冲头13以设定的速度向上运动直至柱状冲孔冲头13-1穿过金属薄板试样9完成冲孔;冲孔后试验机凸模14和试验机运动平台12回到设定位置,此时冲头13的柱状冲孔冲头13-1部分穿过金属薄板试样9上已经冲出的孔,起定位作用;
4)取出冲孔垫块7,再次启动试验机合模驱动机构使金属薄板试样9压紧在上压边圈5与下压边圈10之间;启动冲头驱动机构,冲头13向上运动由圆锥体扩孔冲头13-2对金属薄板试样9上已经冲出的孔进行扩孔,直至孔边缘出现颈缩或裂纹时停止扩孔;扩孔后试验机凸模14和试验机运动平台12回到原始位置;
5)取出冲、扩孔后的金属薄板试样9,完成一次冲、扩孔试验过程;重复步骤1)~步骤4)完成后续试验过程。
所述金属薄板试样9的厚度范围为1.0mm~6.0mm;冲孔垫块7上的模孔7-3尺寸符合GB 24524-2009/ISO 16630:2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》的规定。
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。
Claims (9)
1.一种金属薄板冲扩孔一体化方法,基于一种金属薄板冲扩孔一体化装置实现;所述冲扩孔一体化装置安装在板材成形试验机上,该试验机设有试验机固定平台、试验机运动平台、冲头和试验机凸模,合模时试验机运动平台沿试验机导柱向试验机固定平台一侧移动;其特征在于,所述冲扩孔一体化装置包括上模座、下模座、上压边圈、下压边圈和冲孔垫块;所述上模座安装在试验机固定平台底部,上模座中心位置可拆卸地固定上压边圈;下模座安装在试验机运动平台顶部,下模座中心与上压边圈对应位置处可拆卸地固定下压边圈;下压边圈的顶部活动地放置有冲孔垫块,冲孔垫块上对应金属薄板冲孔位置设对应的模孔;冲头由冲头下节和冲头上节可拆卸地连接组成,冲头下节套装在试验机凸模上,冲头上节由自上而下依次设置的柱状冲孔冲头、圆锥体扩孔冲头和圆柱体组成,柱状冲孔冲头或圆锥体扩孔冲头穿过下模座、下压边圈后与冲孔垫块上的模孔或上压边圈配合实现冲、扩孔;
一种金属薄板冲扩孔一体化方法包括如下步骤:
1)将与定位块卡槽形状尺寸相配合的金属薄板试样放置在下压边圈之上、定位块卡槽内,然后将冲孔垫块放置在金属薄板试样之上、定位块卡槽内;在定位块卡槽的限位作用下,金属薄板试样与冲孔垫块的中心与冲孔中心自动对正;
2)启动试验机合模驱动机构,试验机运动平台带动下模座向上运动与上模座合模,把金属薄板试样压紧在上、下压边圈与冲孔垫块之间;
3)启动冲头驱动机构,试验机凸模带动冲头以设定的速度向上运动直至柱状冲孔冲头穿过金属薄板试样完成冲孔;冲孔后试验机凸模和试验机运动平台回到设定位置,此时冲头的柱状冲孔冲头部分穿过金属薄板试样上已经冲出的孔,起定位的作用;
4)取出冲孔垫块,再次启动试验机合模驱动机构使金属薄板试样压紧在上压边圈与下压边圈之间;启动冲头驱动机构,冲头向上运动由圆锥体扩孔冲头对金属薄板试样上已经冲出的孔进行扩孔,直至孔边缘出现颈缩或裂纹时停止扩孔;扩孔后试验机凸模和试验机运动平台回到原始位置;
5)取出冲、扩孔后的金属薄板试样,完成一次冲、扩孔试验过程;重复步骤1)~步骤4)完成后续试验过程。
2.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述上模座、下模座大小相同,且均为矩形板状结构,上模座四角分别设定位套筒,下模座对应位置设定位导柱与定位套筒配合在冲、扩孔过程中起定位导向作用。
3.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述上压边圈与上模座之间、上模座与试验机固定平台之间、下压边圈与下模座之间、下模座与试验机运动平台之间均采用螺栓连接。
4.根据权利要求2所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述定位套筒通过过盈配合固定在上模座中,定位导柱通过过盈配合固定在下模座中。
5.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述上压边圈和下压边圈均为圆盘形结构,且直径及厚度相同。
6.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述下压边圈的外侧设至少2个定位块,定位块内侧面与下压边圈外侧面紧贴,且接触面为与下压边圈外形相配合的弧形面,定位块沿下压边圈周向均匀设置。
7.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述冲头上节和冲头下节通过螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述冲孔垫块由冲孔垫块本体和把手组成,定位块上设与冲孔垫块形状相配合的卡槽,冲孔垫块设置在定位块卡槽中。
9.根据权利要求1所述的一种金属薄板冲扩孔一体化方法,其特征在于,所述金属薄板试样的厚度范围为1.0mm~6.0mm;冲孔垫块上的模孔尺寸符合GB 24524-2009/ISO 16630:2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》的规定。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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