專利名稱：：一種擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及厚度為0.24.0mm與1.26mm的金屬板、條、帶料在實(shí)施擴(kuò)孔試驗(yàn)時(shí)，需預(yù)先對板材沖制初始圓孔時(shí)應(yīng)用的一種擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置。
背景技術(shù)：
：擴(kuò)孔是表征金屬板材成形性能的基本試驗(yàn)之一，使用錐頭凸模14、壓邊圈12對試樣1上的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔(翻邊)試驗(yàn)，并在孔緣(豎緣)發(fā)生開裂，出現(xiàn)孔緣裂紋15時(shí)檢測和計(jì)算擴(kuò)孔(翻邊)變形量，擴(kuò)孔試驗(yàn)示例如圖la)和圖lb)所示。隨著先進(jìn)高強(qiáng)鋼與鋁鎂合金材料在汽車輕量化設(shè)計(jì)中所占的比重日益增強(qiáng)，以及輥壓成形等先進(jìn)加工工藝的廣泛應(yīng)用，準(zhǔn)確表征與評價(jià)高強(qiáng)鋼材料的加工成形特性已成為鋼鐵冶金企業(yè)與下游汽車制造企業(yè)共同關(guān)注的課題。由于高強(qiáng)鋼普遍存在較強(qiáng)的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)，使用過程中的剪切、沖裁與材料固有的回彈作用會(huì)加劇沖剪邊緣部位的損傷與局部加工硬化的產(chǎn)生，在后續(xù)的沖壓成形過程中特別是在受拉變形時(shí)，這些部位會(huì)過早地產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致破壞。因此，建立并準(zhǔn)確實(shí)施擴(kuò)孔試驗(yàn)將是評價(jià)高強(qiáng)板鋼成形性能的有效手段，而在鋼板上制備符合標(biāo)準(zhǔn)要求的初始圓孔，則是擴(kuò)孔試驗(yàn)的技術(shù)關(guān)鍵。為在實(shí)驗(yàn)室中盡可能貼近工業(yè)實(shí)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剌等缺陷，GB/T15825.4-2008《金屬薄板成形性能與試驗(yàn)方法第4部分?jǐn)U孔(翻邊)試驗(yàn)》(修改采用IS0/TS16630:2003《金屬材料一擴(kuò)孔試驗(yàn)方法》)規(guī)定預(yù)制在板材上的圓孔需采用機(jī)械沖壓的方式?jīng)_制，而不能采用鉆孔、鏜孔等方式。此外，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定了沖制圓孔直徑為10mm，以及根據(jù)試樣厚度所設(shè)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(shù)要求，如圖2a)和圖2b)所示。除沖孔示意圖外，標(biāo)準(zhǔn)并未給出詳細(xì)的沖孔模具設(shè)計(jì)圖，這為擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置的開發(fā)留下了設(shè)計(jì)空間。經(jīng)檢索，與本實(shí)用新型相近的現(xiàn)有技術(shù)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(jù)杠桿原理并利用曲線運(yùn)動(dòng)，將手壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪奔羟辛σ赃_(dá)到?jīng)_孔的目的。如圖3所示，由于此實(shí)用新型沖孔作用力來源壓輪①_穿銷_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(shí)用新型普遍存在沖孔作用力不高，制孔規(guī)格較小的缺陷。據(jù)其介紹可用于加工①15毫米的金屬板(鋼厚度低于lmm，鋁低于2mm)和①18毫米的塑料板(厚度低于5mm)，無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的10mm孔徑且厚度l-6mm高強(qiáng)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(dòng)沖孔工具，利用沖頭、沖模間的配合，以手旋轉(zhuǎn)沖頭，將孔沖出。根據(jù)技術(shù)原理，采用此裝置其本質(zhì)上屬于一類慢速鉆孔，不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一次沖孔保留毛剌等缺陷的技術(shù)要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置，通過沖模的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及沖模與凹模形成的剪切力，可在金屬板材上快速?zèng)_制出符合GB/T15825.4-2008標(biāo)準(zhǔn)的初始圓孔。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置，包括一上模和一下模；所述上模包括—沖模；—沖模固定板，其上設(shè)有一孔，所述沖模上端部嵌入該沖模固定板的孔中；—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(nèi)；所述下模包括—底板；—凹模，固定于底板上；—沖模導(dǎo)向板，設(shè)在凹模上方并保持一定距離，沖模導(dǎo)向板上設(shè)有一孔，所述沖模穿過該孔；所述沖模固定板和沖模導(dǎo)向板之間設(shè)有一彈性緩沖裝置。圓柱形凹模采用可更換設(shè)計(jì)，并通過三根裝配螺栓與底板固定，凹模上的沖孔內(nèi)孔徑根據(jù)板料的厚度規(guī)格按照GB/T15825.4-2008標(biāo)準(zhǔn)公差加工制造。根據(jù)板料的厚度設(shè)計(jì)凹模的高度，使凹模上表面與沖模導(dǎo)向板的下表面形成進(jìn)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(shè)計(jì)，根據(jù)板料厚度規(guī)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(jìn)料間隙，防止沖壓時(shí)板料翹曲。凹?？讖脚c沖模配合，可適應(yīng)不同厚度試樣的沖孔需求。本裝置可采用手動(dòng)錘擊加載，也可裝配在試驗(yàn)機(jī)上提供更大載荷的沖壓力，以適應(yīng)高強(qiáng)鋼板的擴(kuò)孔試驗(yàn)所需。優(yōu)選地，所述沖模與所述沖模固定板通過熱機(jī)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(yàn)機(jī)，也可為手動(dòng)錘擊加載提供作用部。優(yōu)選地，所述裝配連接板與沖模固定板通過螺栓連接。優(yōu)選地，所述彈性緩沖裝置為一塑膠緩沖塊和一彈簧，套在沖模上。為避免沖孔裝置過載毀損并便于沖孔落料后上?；爻虤w位，在上模與下模之間設(shè)計(jì)可變形塑膠緩沖塊與彈簧起平衡加載與保護(hù)作用。沖模導(dǎo)向板與底板通過兩側(cè)的支架形成固定式螺栓連接，底板與兩邊側(cè)墊塊也通過螺栓連接。其中沖模導(dǎo)向板與底板中央均開有導(dǎo)向圓孔。導(dǎo)向圓孔孔徑取沖模直徑的正公差，便于沖模的上下沖壓行程與沖壓后小圓片落料。本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1)本實(shí)用新型的凹模采用可更換式設(shè)計(jì)，并具有若干不同規(guī)格的內(nèi)徑與高度組合，根據(jù)板料厚度規(guī)格可選用特定高度與內(nèi)徑的凹模，凹模上表面與導(dǎo)向板下表面配合可提供進(jìn)料間隙，防止沖壓時(shí)板料翹曲。凹模內(nèi)徑與沖模配合，可適應(yīng)不同厚度試樣的沖孔需求。[0028]2)本實(shí)用新型通過沖模與凹模相對運(yùn)動(dòng)所形成的剪切力對金屬板材沖孔落料，沖?？墒謩?dòng)加載，也可以使用壓力機(jī)加載。3)本實(shí)用新型在沖模與凹模之間設(shè)置沖模導(dǎo)向板，導(dǎo)向板中央開設(shè)導(dǎo)向孔，可確保沖模與凹模的對中性要求。4)在上模與下模之間設(shè)置緩沖塊與彈簧起平衡加載與保護(hù)作用，可避免裝置過載毀損并便于沖孔落料后上?；爻虤w位。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0032]圖la)為擴(kuò)孔(翻邊)試驗(yàn)成形前示意圖。[0033]圖lb)為擴(kuò)孔(翻邊)試驗(yàn)成形后示意圖。[0034]圖2a)為沖孔示例沖孔前示意圖。圖2b)為沖孔示例沖孔后示意圖。圖3為中國專利公開號CN2043168實(shí)用新型構(gòu)造圖。[0037]圖4為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型沖模示意圖。圖6a)為本使用實(shí)用新型沖模固定板示意圖。[0040]圖6b)為圖6a)的A-A向視圖。圖7a)為本實(shí)用新型裝配連接本示意圖。[0042]圖7b)為圖7a)的A-A向視圖。圖8a)為本實(shí)用新型沖模導(dǎo)向板示意圖。[0044]圖8b)為圖8a)的B-B向視圖。圖9a)為本實(shí)用新型底板示意圖。圖9b)為圖9a)的C-C向視圖。圖10為本實(shí)用新型凹模示意圖。圖中1-上模2-沖模固定板3-裝配連接板4_凹模5-底板6-沖模導(dǎo)向板7-墊塊8-支架9-彈簧10-塑膠緩沖塊11-試樣12-壓邊圈13-沖孔凹模14-錐頭凸模15-孔緣裂紋17-沖孔凸模18-裝配螺紋19-導(dǎo)向圓孔21-掛臺(tái)22-掛臺(tái)讓位具體實(shí)施方式如圖5所示的沖模l，為一長圓柱體，一端有一掛臺(tái)21。如圖6a)和圖6b)所示的沖模固定板2，為一圓柱體，圓柱體的一面上有若干螺紋孔(本實(shí)施例中采用三個(gè)螺紋孔)，沖模讓位孔和掛臺(tái)讓位22。沖模1安裝在沖模固定板2上，掛臺(tái)21與沖模固定板2的掛臺(tái)讓位22配合，沖模與沖模固定板的沖模讓位孔通過熱機(jī)械裝配的方式緊密裝配形成一體。如圖7a)和圖7b)所示的裝配連接板3，為一圓柱體，圓柱體的外圈跟內(nèi)圈上有若干沉頭螺紋孔(本實(shí)施例中圓柱體外圈有兩個(gè)沉頭螺紋孔，內(nèi)圈上有三個(gè)沉頭螺紋孔)，使用螺釘，通過裝配連接板3內(nèi)圈上的三個(gè)沉頭螺紋孔與沖模固定板2上的螺紋孔，使之連接。如圖4所示，上模包括沖模1，沖模固定板2，裝配連接板3，通過裝配螺栓固定在壓力機(jī)壓板上。如圖8a)和圖8b)所示的沖模導(dǎo)向板6，上有一沖模導(dǎo)向圓孔19，和四個(gè)沉頭螺紋孔，通過這四個(gè)沉頭螺紋孔與支架8相連接。如圖9a)和圖9b)所示的底板5，外圈的四個(gè)螺紋用來連接墊塊7，中間的四個(gè)沉頭螺紋，用來連接支架8，內(nèi)圈有三個(gè)沉頭螺紋孔，通過這三個(gè)沉頭螺紋孔，與圖10所示的凹模4上的裝配螺紋18連接，使凹模實(shí)現(xiàn)可更換的安裝在底板上。沖模導(dǎo)向板6和底板5上有都一導(dǎo)向圓孔19，孔徑取沖模直徑的正公差，便于沖模1的上下沖壓行程與沖壓后的小圓片落料。如圖4所示，下模包括沖模導(dǎo)向板6、底板5、支架8、兩側(cè)墊塊7，水平放置在壓力機(jī)底座上，調(diào)整下模位置使得沖模能夠在沖模導(dǎo)向板中央導(dǎo)向孔內(nèi)無阻力移動(dòng)，并以此確定工作位置。實(shí)際沖壓前，將由塑膠緩沖塊10與彈簧9構(gòu)成的保護(hù)套包圍在沖模1周圍。在沖孔過程中，啟動(dòng)壓力機(jī)使壓板下移，沖模1經(jīng)過導(dǎo)向孔接觸凹模4上的金屬板料，并在沖模1與凹模4相互剪切作用下完成沖孔，小圓片落料經(jīng)過凹模4與底板5中央落料孔落出，沖模1在壓力機(jī)壓板與彈簧9的平衡作用下回程歸位。根據(jù)板料厚度按照GB/T15825.4-2008標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的凹模4裝配在底板5上。可供選擇的一組最佳實(shí)施例如表1所示，對應(yīng)沖頭直徑10mm。表1模具尺寸與公差的最佳實(shí)施例單位為mm6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[0069]綜上所述，本實(shí)用新型的凹模采用可更換式設(shè)計(jì)，可適應(yīng)不同厚度試樣的沖孔需求；本實(shí)用新型裝置可采用手動(dòng)錘擊加載，也可裝配在試驗(yàn)機(jī)上提供更大載荷的沖壓力，以適應(yīng)高強(qiáng)鋼板的擴(kuò)孔試驗(yàn)所需，因而具備良好的推廣及應(yīng)用前景。本
技術(shù)領(lǐng)域：
中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置，包括一上模和一下模，其特征在于所述上模包括一沖模(1)；一沖模固定板(2)，其上設(shè)有一孔，所述沖模(1)上端部嵌入該沖模固定板(2)的孔中；一裝配連接板(3)，壓在沖模固定板(2)上方并與其固定連接，將沖模(1)固定在沖模固定板(2)內(nèi)；所述下模包括一底板(5)；一凹模(4)，固定于底板(5)上；一沖模導(dǎo)向板(6)，設(shè)在凹模(4)上方并保持一定距離，沖模導(dǎo)向板(6)上設(shè)有一孔，所述沖模(1)穿過該孔；所述沖模固定板(2)和沖模導(dǎo)向板(6)之間設(shè)有一彈性緩沖裝置。2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置，其特征在于所述沖模(1)與所述沖模固定板(2)通過熱機(jī)械裝配緊密形成一體。3.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置，其特征在于所述裝配連接板(3)與沖模固定板(2)通過螺栓連接。4.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔試驗(yàn)用板材沖孔裝置，其特征在于所述彈性緩沖裝置為一塑膠緩沖塊(10)和一彈簧(9)，套在沖模(1)上。專利摘要本實(shí)用新型提供一種擴(kuò)孔試驗(yàn)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(shè)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(nèi)；所述下模包括一底板；一凹模，固定于底板上；一沖模導(dǎo)向板，設(shè)在凹模上方并保持一定距離，沖模導(dǎo)向板上設(shè)有一孔，所述沖模穿過該孔；所述沖模固定板和沖模導(dǎo)向板之間設(shè)有一彈性緩沖裝置。本實(shí)用新型裝置可采用手動(dòng)錘擊加載，也可裝配在試驗(yàn)機(jī)上提供更大載荷的沖壓力，以適應(yīng)高強(qiáng)鋼板的擴(kuò)孔試驗(yàn)所需，因而具備良好的推廣及應(yīng)用前景。文檔編號B21D28/26GK201511076SQ20092021001公開日2010年6月23日申請日期2009年9月24日優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日發(fā)明者丁富連,周冶東,方健,魏毅靜申請人:寶山鋼鐵股份有限公司