[发明专利]一种金属薄板冲扩孔一体化装置及方法

说明书

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。

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。