[发明专利]一种金属薄板冲扩孔一体化装置及方法

权利要求书

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。