[发明专利]一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构

说明书

本发明涉及一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构，本模具结构包括上模结构、下模结构、力传感器Ⅰ、力传感器Ⅱ和位移传感器；上模结构包括上模座、胀形凹模和凹模镶块；下模结构包括压边圈、底板、胀形凸模、拉延凸模、下模镶块；压边圈与上模座能够上下相对运动；胀形凸模伸出拉延凸模对板材胀形；力传感器Ⅰ用于实时输出板材胀形时的胀形力；力传感器Ⅱ实时输出拉延实验时板材对拉延凸模的反作用力；位移传感器输出对应时间的压边圈的位移；根据时间、力与位移曲线，获得板材进行拉延及胀形实验时不发生开裂的最大高度。本发明通过一套模具结构实现了不同板料不同料厚板材的胀形及拉延实验，降低了实验成本，提高了实验的准确性和效率。

技术领域

本发明适用于金属板材成形技术领域，具体涉及一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构。

背景技术

在节能、环保、安全、舒适以及智能化成为当今汽车技术发展的大趋势下，对高强度材料、复合材料、轻质金属材料的开发层出不穷，随着新材料的使用性能不断提升，对其成形性能也不容忽视。

在金属板材冲压成形技术及新材料开发领域，除了需要通过基本力学试验如单向拉伸试验、硬度试验等得到一些基本的使用性能指数如弹性模量、屈服强度、硬度等，还需要进行模拟试验来测试板料的成形性能如拉延、胀形、翻边等极限成形性能。板材的拉延、胀形试验是研究板材成形性能的重要手段，能够测量不同型号材料的成形极限，从而全面了解板材的成形性能。

Swift试验是测试板料的拉延极限性能最常用的方法之一，也是中国GB/T15825.3-2008中推荐的方法，Swift试验的基本原理是将圆片试样压置到凹模和压边圈之间，在保证压边圈上面的料不起皱的前提下，通过凸模对其进行拉深成形。拉延极限性能需要采用不同直径的试样，并逐级改变试样直径进行拉深，以测定拉深杯体底部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径，从而求出极限拉延比LDR来评价板料的拉延极限性能。

埃里克森杯突试验则是测量板料胀形极限性能的常用方法之一，中国GB/T4156-2007对该试验有规定。杯突试验的基本原理是通过一个球头凸模压迫圆形金属板料进入凹模，由于金属板料的外边缘用压边圈压住，且压边圈与凹模之间布有拉延筋，使压边圈上的金属材料无法流动，不能进入凹模孔内补充，导致凸模上面的金属材料以两向受拉的形式发生变薄，最后拉裂。从凸模下行接触到板料开始，到坯料被拉破的一瞬间，凸模的位置差值，即为杯突试验值，并以该指标评价板料的胀形极限性能。

对于上述两种传统试验方法，是在两套不同的模具上分别进行，试验时需要更换不同的模具，过程繁琐，试验效率低。同时判别实验的终点需通过人的主观感知来决定，即通过肉眼观察试样的开裂情况或者根据观察板料开裂时发出的声响来判断试验停止的时刻。

因此，传统的板材成形性能测试实验，如swift试验和杯突试验，首先不能同时将拉延与胀形实验在一套模具中完成，这不仅增加了模具设计与制造成本，而且造成了一定的资源浪费；其次，多套模具的使用，导致实验效率低下，同时对实验结果造成一定的误差；最后，现有模具结构一般通过肉眼识别板材是否开裂，不能得到准确的实验数据。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构，该模具结构能够在一套模具中实现拉延与胀形实验，并能有效、直观的反应出板材拉延及胀形时不发生开裂的最大高度，提高了实验效率和实验精度。

本发明的具体技术方案如下：

一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构，其特征在于，所述模具结构包括上模结构、下模结构、力传感器Ⅰ、力传感器Ⅱ和位移传感器；所述上模结构和所述下模结构通过上下相对运动实现板材的胀形及拉延实验；

所述上模结构包括上模座和凹模镶块；所述凹模镶块固定在所述上模座底部中心，所述凹模镶块中心为空心圆；在胀形实验时，在所述凹模镶块空心圆上方还设有固定在所述上模座底部的胀形凹模；