實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置的製作方法
2023-06-15 10:27:51 2
專利名稱：實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬薄板衝壓成形技術領域的裝置，具體涉及的是可以實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置。
背景技術：
節能、環保、安全成為當今汽車發展的三大主題，使得汽車的輕量化成了必然選擇。而先進高強鋼板以其優良的綜合力學性能，集輕質、優良的防撞性和經濟性於一體，成為汽車輕量化的首選材料，也是輕量化材料中的一個研究熱點。先進高強鋼薄板在衝壓成形時主要障礙之一是出現成形件表面損傷現象，這是由於強度級別升高，在成形過程中需要更大的壓邊力，因此鋼板/模具界面承受高的接觸壓力和剪切力，同時界面溫度升高明顯。這將導致鋼板/模具界面潤滑油易於失效，進而造成鋼板表面和模具表面直接接觸，在高的壓力下誘發了高強鋼板表面損傷，表面質量惡化。表面損傷缺陷影響著衝壓件表面質量，又會使模具發生更嚴重的磨損，降低模具壽命，造成因修模而提高製造成本；零件表面損傷缺陷也會降低其性能，如碰撞安全性、抗腐蝕性、抗疲勞性等；表面損傷缺陷也使成形時安全裕度變小，降低了衝壓工藝的穩定性，致使廢品率上升。通過減少這種缺陷，可以提高產品質量和成品率，延長模具壽命，降低製造成本。目前研究薄板衝壓表面損傷的常用試驗方法是拉深筋方法或U形件彎曲方法。對於先進高強鋼板成形而言，模具不存在拉深筋結構，拉深筋方法無法模擬先進高強鋼板真實衝壓成形情況。U形件彎曲方法只能模擬零件純彎曲條件下成形件直邊部分的表面損傷情形，不能模擬在模具轉角部分壓縮條件下的表面損傷情形。而先進高強鋼板成形時，不僅不帶拉深筋結構，而且存在拉伸一彎曲和壓縮等多種變形狀態。經過對現有技術的文獻檢索發現，中國申請專利號200610027090. 9，名稱為汽車板表面拉毛缺陷誘發裝置，該技術提及一種汽車板表面拉毛缺陷誘發裝置，該試驗方法使用的帶拉深筋的方盒件；中國專利申請號200610023240. 9，名稱為模擬汽車板料表面拉毛缺陷的方法，該技術提及一種車輛工程技術領域的模擬汽車板表面拉毛缺陷的方法，所使用的試驗方法是一種帶拉深筋的淺底錐臺盒件。上述兩個技術存在不足是均使用帶拉深筋的方盒件和淺底錐臺盒件，不能用於不帶拉深筋且塑性差的先進高強鋼薄板衝壓表面損傷研究。
發明內容
為了研究並解決先進高強鋼薄板在成形過程中的表面損傷缺陷，本發明提供了一種能實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置。此裝置既能模擬先進高強鋼薄板衝壓件直邊部分的多種拉伸一彎曲條件下的表面損傷，又能模擬出其發生在模具轉角處多種壓縮條件下的表面損傷情形。本發明通過以下技術方案實現，本發明包括拉伸夾頭、上模座、上模鑲塊、上模輔助塊、下模座、下模鑲塊、下模輔助塊，其中上模鑲塊與上模輔助塊通過銷釘連接，上模輔助塊用螺釘固定於上模座，下模鑲塊與下模輔助塊通過銷釘連接，下模輔助塊用螺釘固定於下模座，上下模通過螺釘連接合模。上模鑲塊表面有凹槽結構，通過凹槽結構形式實現多種變形狀態，即包含多種拉伸一彎曲變形狀態和壓縮變形狀態。所述上下模座均採用45鋼，調質處理。上模座上有四個螺紋通孔，下模座對應有四個螺紋閉孔，合模時用螺釘擰緊。下模座通過四個螺栓，固定於試驗工作檯上。所述上下模鑲塊均採用模具鋼DC53，經TD覆層處理，硬度為60-62HRC。除上模鑲塊上有凹槽外，上下鑲塊輪廓結構尺寸相同，外形呈工字形。所述上下模輔助塊均採用45鋼，調質處理，上下模輔助塊均分為左右兩塊，呈T字形，與工字形的鑲塊配合，再分別與上下模座固定，分別對上下鑲塊起橫向定位作用。所述銷釘分布於工字形鑲塊主體部位，左右各兩個。所述上模鑲塊表面有凹槽結構，採用平行凹槽結構，可實現薄板拉伸一彎曲變形狀態的衝壓表面損傷試驗；採用梯形凹槽結構，可實現薄板壓縮變形狀態的衝壓表面損傷試驗，且壓縮比取決與梯形角度；
本發明工作時，分別將上下模的T形左右輔助塊與工字形鑲塊通過四個銷釘連接起來，再將它們用螺釘，分別固定於上下模座，放置板材後，用螺釘將上下模合上擰緊，進行薄板衝壓表面損傷試驗。本發明相比現有技術具有以下優點本發明用包括拉伸-彎曲條件和壓縮條件在內的可實現多種應變路徑的試驗裝置，模擬先進高強鋼板成形時的應變狀態，來研究薄板衝壓表面損傷缺陷，即可研究發生在直邊部分的表面損傷情形，又可研究發生在轉角處的表面損傷情形，實現了多種應變路徑下薄板衝壓表面損傷研究；本發明採用組合鑲塊式的， 一方面可以根據應變狀態研究的需要，更換鑲塊，在功能上可以做到一模多用，另一方面當鑲塊磨損到一定程度，可以通過更換鑲塊的方法，使得模具可以繼續使用，壽命延長，成本降到最低。
圖1為本發明結構示意圖； 圖2為局部放大圖3為上模鑲塊表面凹槽結構； 圖4為模擬原理圖； 圖5為本發明一實施例實施示意圖； 圖6為實施例結果圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例1
本實施例採用如圖1的試驗裝置，其中上模鑲塊3表面凹模結構為如圖3中的平行式結構，研究拉伸一彎曲變形狀態下薄板DP780CR衝壓表面損傷情況，本實施例中先進高強鋼板2在試驗中的形狀如圖2所示，模擬成形過程(如圖4)中先進高強鋼板拉伸一彎曲變形狀態。如圖5所示，圖中拉伸夾頭1、先進高強鋼板2、上模座7、上模鑲塊3、上模輔助塊 5、下模座8、下模鑲塊11、下模輔助塊9，其中上模鑲塊3與上模左右輔助塊5通過銷釘10 連接，上模輔助塊5用螺釘4固定於上模座7，下模鑲塊11與下模左右輔助塊9通過銷釘4 連接，下模輔助塊9用螺釘4固定於下模座8，上下模通過螺釘6連接合模。所述先進高強鋼板2採用DP780CR，其板厚1. 2mm,寬52mm。所述上模座7和下模座8均採用45鋼，調質處理。上模座7上有四個螺紋通孔， 下模座8對應有四個螺紋閉孔，合模時用螺釘6擰緊。下模座8通過四個螺栓，固定於試驗工作檯上。所述上模鑲塊3和下模鑲塊11均採用模具鋼DC53，經TD熱處理，硬度為 60-62HRC。除上模鑲塊3上有凹槽，下模鑲塊11上沒有凹槽外，上模鑲塊3和下模鑲塊11 的結構尺寸相同，呈工字形。所述上模鑲塊3根據先進高強鋼板2的板厚和寬度，選擇相應的尺寸，其上的凹槽結構形式為平行式結構，其深1. 10mm，寬52mm。所述上模輔助塊5和下模輔助塊9均採用45鋼，調質處理，上模輔助塊5和下模輔助塊9均分為左右兩塊，呈T字形，分別與工字形的上模鑲塊5和下模鑲塊9配合，起橫向定位作用。所述銷釘10分布於工字形鑲塊3 (或11)主體部位，左右各兩個，直徑Φ 8mm。本實施例工作時，將上模T形左右輔助塊5與上模工字形鑲塊3用四個銷釘10連接，下模的T形左右輔助塊9與下模工字形鑲塊11用四個銷釘連接，再將它們分別用螺釘4 固定在上模座7和下模座8上；先放置板材DP780CR後，用螺釘6將上下模座合上並擰緊， 拉伸夾頭1加緊板材上端，啟功試驗機，以拉伸速度lOmm/s進行DP590鋼板衝壓表面損傷試驗。重複10次DP590鋼板衝壓表面損傷試驗。試驗結束後，用粗糙度測試儀測量表面損傷最大深度，實測結果如圖6中曲線所示。實施例2
本實施例操作裝置採用如圖1的試驗裝置，其中上模鑲塊3表面凹模結構為如圖3中的梯形式結構，研究壓縮變形狀態下薄板DP780CR衝壓表面損傷情況，本實施例中先進高強鋼板2在試驗中的形狀如圖2所示，模擬成形過程(如圖4)中先進高強鋼板壓縮變形狀態。如圖5所示，圖中拉伸夾頭1、先進高強鋼板2、上模座7、上模鑲塊3、上模輔助塊 5、下模座8、下模鑲塊11、下模輔助塊9，其中上模鑲塊3與上模左右輔助塊5通過銷釘10 連接，上模輔助塊5用螺釘4固定於上模座7，下模鑲塊11與下模左右輔助塊9通過銷釘4 連接，下模輔助塊9用螺釘4固定於下模座8，上下模通過螺釘6連接合模。所述先進高強鋼板採用DP780CR，其板厚1. 2mm,寬52mm。所述上模座7和下模座8均採用45鋼，調質處理。上模座7上有四個螺紋通孔， 下模座8對應有四個螺紋閉孔，合模時用螺釘6擰緊。下模座8通過四個螺栓，固定於試驗工作檯上。所述上模鑲塊3和下模鑲塊11均採用模具鋼DC53，經TD熱處理，硬度為60-62HRC。除上模鑲塊3上有凹槽，下模鑲塊11上沒有凹槽外，上模鑲塊3和下模鑲塊11 的結構尺寸相同，呈工字形。所述上模鑲塊3根據先進高強鋼板2的板厚和寬度，選擇相應的尺寸，其上的凹槽結構形式為梯形式結構，其單邊梯度為5°，槽深1. 10mm，最大寬度52mm。所述上模輔助塊5和下模輔助塊9均採用45鋼，調質處理，上模輔助塊5和下模輔助塊9均分為左右兩塊，呈T字形，分別與工字形的上模鑲塊5和下模鑲塊9配合，起橫向定位作用。所述銷釘10分布於工字形鑲塊3 (或11)主體部位，左右各兩個，直徑Φ 8mm。本實施例工作時，將上模T形左右輔助塊5與上模工字形鑲塊3用四個銷釘10連接，下模的T形左右輔助塊9與下模工字形鑲塊11用四個銷釘連接，再將它們分別用螺釘4 固定在上模座7和下模座8上；先放置板材DP780CR後，用螺釘6將上下模座合上並擰緊， 拉伸夾頭1加緊板材上端，啟功試驗機，以拉伸速度lOmm/s進行DP590鋼板衝壓表面損傷試驗。重複10次DP590鋼板衝壓表面損傷試驗。試驗結束後，用粗糙度測試儀測量表面損傷最大深度，實測結果如圖6中曲線所示。
權利要求
1.一種實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於包括拉伸夾頭、上模座、上模鑲塊、上模輔助塊、下模座、下模鑲塊、下模輔助塊，其中上模鑲塊與上模輔助塊通過銷釘連接，上模輔助塊用螺釘固定於上模座，下模鑲塊與下模輔助塊通過銷釘連接，下模輔助塊用螺釘固定於下模座，上下模通過螺釘連接合模；上模鑲塊表面有凹槽結構，通過凹槽結構形式實現多種變形狀態，即包含拉伸一彎曲變形狀態和壓縮變形狀態。
2.根據權利要求1所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模座上有四個螺紋通孔，下模座對應有四個螺紋閉孔，合模時用螺釘擰緊，下模座通過四個螺栓固定於試驗工作檯上。
3.根據權利要求1或2所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模座、下模座均採用45鋼，調質處理。
4.根據權利要求1所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模鑲塊和下模鑲塊，除上模鑲塊上有凹槽外，上模鑲塊和下模鑲塊輪廓結構尺寸相同，外形呈工字形。
5.根據權利要求1或4所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模鑲塊表面有凹槽結構，採用平行凹槽結構，實現薄板拉伸一彎曲變形狀態的衝壓表面損傷試驗。
6.根據權利要求1或4所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模鑲塊表面有凹槽結構，採用梯形凹槽結構，實現薄板壓縮變形狀態的衝壓表面損傷試驗，且壓縮比取決與梯形角度。
7.根據權利要求1或4所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模鑲塊和下模鑲塊均採用模具鋼DC53，經TD覆層處理，硬度為60-62HRC。
8.根據權利要求1所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上模輔助塊、下模輔助塊均分為左右兩塊，呈T字形，與工字形的上模鑲塊和下模鑲塊配合，再分別與上模座、下模座固定，分別對上模鑲塊和下模鑲塊起橫向定位作用。
9.根據權利要求1或8所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述上下模輔助塊均採用45鋼，調質處理。
10.根據權利要求1所述的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，其特徵在於所述銷釘分布於工字形上模鑲塊和下模鑲塊主體部位，左右各兩個。
全文摘要
本發明公開一種金屬薄板衝壓成形技術領域的實現多種變形狀態的薄板衝壓表面損傷試驗裝置，包括拉伸夾頭、上模座、上模鑲塊、上模輔助塊、下模座、下模鑲塊、下模輔助塊，其中上模鑲塊與上模輔助塊通過銷釘連接，上模輔助塊用螺釘固定於上模座，下模鑲塊與下模輔助塊通過銷釘連接，下模輔助塊用螺釘固定於下模座，上下模通過螺釘連接合模；上模鑲塊表面有凹槽結構，通過凹槽結構形式實現多種變形狀態，即包含多種拉伸－彎曲變形狀態和壓縮變形狀態。本發明既能模擬先進高強鋼薄板衝壓件直邊部分的拉伸－彎曲條件下的表面損傷，又能模擬出其發生在模具轉角處壓縮條件下的表面損傷情形。
文檔編號G01N3/32GK102323167SQ20111023442
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者於忠奇, 林忠欽, 陳仙風, 馬菖宏, 高晶 申請人:上海交通大學