[发明专利]一种便捷通用多参数金属板料拉深性能楔形试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及新材料开发及相关冲压成形工艺性能测定和相关模具设计和制 造技术领域，具体地说是一种便捷通用多参数金属板料拉深性能楔形试验方法。

背景技术

材料成形技术的创新是汽车、飞机、船舶等载运工具轻量化和降低能源消 耗的关键所在。这主要表现在两个方面：一是新型高强度和低密度轻质材料的 开发以及轻质零件的制备，用其取代传统钢铁零部件，可以大大减轻载运器自 重，如高强度钢、铝、镁、钛合金等金属材料以及高分子材料和复合材料等； 二是采用新的成形工艺实现零部件结构的简化和轻型化，以节约原材料、提高 性能，如剪裁毛坯、不等厚拼接成形、液压成形、零件轧制、发泡铝成形、激 光焊接等。但是，材料成形技术研究中的一个难点问题是对金属材料成形加工 工艺性能的可靠测定和准确评判。面对载运工具零件形状日益多样化，冲压工 艺日益复杂化的需求，没有科学、简便、可靠、实用的测定方法，会影响载运 工具发展的步伐。

现有的金属冲压拉深成形工艺性能测定方法包括：胀形试验法(杯突试验)、 扩孔试验法、冲杯拉深性能试验法(SWIFT拉深试验)、拉深潜力试验法(TZP) 和锥杯试验法(福井锥杯试验)等。这些试验方法的共同点都是采用旋转体试 样进行试验，测定的都是规则条件下均匀的成形性能。针对现代载运工具多样 化流线形产品越来越复杂的变形受力状态，这些方法都显示出一定的局限性。 比如对某个覆盖件产品胀形和拉深复合界面上的变形性能的预测，由于没有可 变边界条件的模拟和测定方式，不能得到可靠的结果。另一方面，实验室条件 下类似于覆盖件冲压所需大吨位冲床的缺乏，大型实验的模具制作和试样制作 成本等限制了冲压拉深性能测定的实用性、经济性和科学性。第三，现有的测 定方法在工艺参数的监控和分析精度方面还相当有限。第四，现有的测定方法 都在液压机上进行，变形的速度很小(如GB/T 15825.3-2008中试验速度小于1.2 mm/s)，而实际板料冲压大多是在机械压力机上进行，变形的速度相对较高。没 有考虑变形速度对成形性能的影响，所得结果与材料的实际成形性能将会有较 大差距。

已有拉楔拉伸实验法(图1)是用拉伸的方法，把扇形坯料拉过楔形夹具， 只考虑扇形变形区的变形，过滤了很多影响拉深效果的因素，测试精度有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种便捷通用多参数金属 板料拉深性能楔形试验方法，试样为非旋转体、变形区受力边界条件可变、试 样尺寸只有旋转体1/6、冲压所需吨位相对只有1/5、工艺参数监控分析采用现 代液电技术和信息技术，在滑块速度连续可调的伺服冲床上进行测定的。

为实现上述目的，本发明提出一种便捷通用多参数金属板料拉深性能楔形 试验方法，其方法步骤包括：(1)、初步选择试验工艺参数；(2)、通过楔形试 验确定板料的力学性能参数；(3)、将试验数据充实到CAE数据库，其特征为： 所述的方法中采用楔形试样代替圆形坯料，然后将楔形试样在滑块速度可变的 拉深模具内进行拉深试验性能测定，在拉深过程中对应滑块行程设置有5段压 边力变化监控，采用板料冲压变形CAE分析软件模拟初定试验工艺参数。

所述楔形试样由可控宽度剪板机定位装置完成。

所述通过楔形试验确定板料的力学性能参数方法步骤中：首先，剪料，其 次，通过中心定位宽度可调的楔形试样落料冲孔模落料并获得楔形试样，然后， 通过楔形拉深试验模对楔形试样进行拉深试验，拉深试验过程中的试验数据通 过监测系统获得，所述监测系统包括：拉深行程监测、反顶力-行程、拉深力- 行程、压边力-行程、模具状态监测、滑块速度监测、切向压力监测、液压系统 内压力闭环控制。

一种通用金属板料拉深性能楔形试验模具，包括凸模、压边圈、拉深凹模、 反顶座、反顶油缸、凸模镶块、凹模圆角镶块、楔形镶块、压边镶块、上模板、 拉深工艺参数测定系统和伺服压机的数据分析系统，其特征为：所述拉深工艺 参数测定系统采用5段压边力变化监控，所述压边力采用闭环液压和PLC监控， 并带有压电式压力传感器和信号变送器，在压边缸和压边圈之间装有压力传感 器，在反顶适配器上装有反顶压力传感器。

所述拉深工艺参数测定系统包括：拉深行程监测、反顶力-行程、拉深力- 行程、压边力-行程、模具状态监测、滑块速度监测、切向压力监测、液压系统 内压力闭环控制。