冲压工艺及模具设计--实验指导书

1《冲压工艺及模具设计》实验指导书广东工业大学材料与能源学院2013年3月2目录实验一BHB-80A型板料试验机的结构原理与操作……3实验二冲杯实验……………………………………10实验三扩孔实验……………………………………13实验四冲模拆装与测绘……………………………153实验一冲模拆装与测绘一、实验目的:1.了解冲压模具的结构特点、工作原理及拆装工艺过程；2.了解冲压模具上各主要零件的作用、相互间的装配关系以及加工要求。二、实验内容:1.实验者自行拆装一幅冲压模具，测绘该模具简图；2通过所拆装的冲压模具，归纳冲压模具组成和结构特点，分析冲压成形零件在该付模具中的定位、卸料等加工方法三、实验工具：典型冲压模具一幅、钳工台、游标卡尺、扳手、铜棒等常用工具。四、实验要求：学生在老师的指导下分组协同完成实验任务。五、实验步骤：1.在教师指导下，了解冲模类型和总体结构。2.拆卸冲模，详细了解冲模每个零件的名称、结构和作用。3.重新装配冲模，进一步熟悉冲模的结构、工作原理及装配过程。4.按比例绘出你所拆装的冲模的结构草图。六、考核形式：根据实验过程操作及编写的实验报告评定成绩。七、实验报告要求：1.简要说明冲压模具的拆装过程；2.简述模具的工作原理及各主要零件的作用；3.用计算机绘制模具装配图，并注明各零件的名称。冲模零件明细表序号名称用途材料4实验二BHB-80A型板料试验机的结构原理与操作一，实验目的：了解实验机的基本构造原理，掌握对它的基本操作。二，试验设备：BHB-80A型板料试验机三，试验机的功能试验机是国产的板料试验机。其功能齐全，能进行液压胀形，刚性模胀形，冲杯（拉深），扩孔（KWI），杯突（IE），锥杯（CCV）等实验，还可以做双向拉深应力－应变曲线，成形极限图（FLD）及液压胀形应变分布等实验。配合其他试验手段可以对金属薄板进行从“宏观”到“微观”的多种实验研究工作。四，主要技术参数1，最大刚性模冲压力300KN2,最大液压胀形压力32Mpa3，最大压边力500KN4，刚性模和冲压模行程100mm5，系统最大液压35Mpa6，最高压力40Mpa五，执行机构（模具）结构介绍5图1是执行机构的结构示意图，执行机构由模筒1、压边活塞2、中心活塞3、模底4及凹模组成。其中有液压油的三个空间：I.－压边液压工作空间工作时根据不同材料所需的不同压边力，调整压边减压阀上的手柄，获得所需的压边力，期间液压在0－10Mpa范围内。II.－工作液压工作空间期间压力在0－32Mpa范围内。液压胀形按此压力计算应力，刚性模胀形和从杯等试验则以此压力乘以中心活塞面积来计算冲压力，中心活塞的底面积为95cm2III.－液压胀形、刚性模胀形、冲杯等试验的工作区间。液压胀形时可用螺丝刀拧开中心活塞（旋2－4圈），液压油即从II进入III腔进行液压胀形。此时应将刚性半球凸模卸下放置起来。在进行液压胀形或刚性模胀形时，凹模座6应装上如图所示的带梗凹模7。6在进行冲杯试验时，则应换上相应的标准凹模，并在压边活塞上放上平滑的压边圈。在装卸模具时，千万注意不要损伤胀形凹模7的凸梗，否则将失去其油封功能。凹模升降机构由凹模底座提升盘8，悬臂9、升降动作筒11及定位销等组成。在凹模底6的齿凸与模筒1的齿凹相对时，可将凹模底提起和放入。放入后，转动手柄10使二者的齿凸对正（注意：一定要对正），即可通油进行压边。六，台面、操纵台及仪表板各器件仪表板、台面和操作台上的按钮和手柄如图2所示。7I.－仪表板。其上装有系统压力表1、压边压力表2、胀形压力表3、抽由负压表4及电液操制器。8II.－台面板。在四角上分别装有系统调压阀1、胀形调压阀2、压力继电器3和压边调压阀4。III.－操纵台。自右向左装有油泵开关1、模座升开关2、模座降开关3、压边开关4、胀形开关5、抽油回程开关6和转换开关7。各按钮开关的绿钮为起动钮，红钮为停止钮。七，操作步骤现在以液压胀形为例，说明试验的操作过程。其他试验的操作可参照此过程进行。1，准备好试件，试件必须经过洗涤，用白布擦拭。2，合上电源开关，打开钥匙开关，电源（220v、6v）指示灯亮。3，取下防尘油罩。旋动凹模座手柄10，使凹模座6的齿凸与模筒1的齿凹相对正（见图4－1）。4，按下操纵台的按钮开关2的绿钮，凹模座提起，把凹模座推开，放上试件。5，将凹模座6拉回，旋动手柄，使齿凸齿凹对正，按下操纵台上开关2的红钮，再按下开关3的绿钮，凹模座落下，再旋动手柄，使两者齿凸此凹对正。6，若是第一次开车试验，须将台面的手柄II-1、II-2、II-4调松。避免使压力冲到最大值。7，按下操作台上开关3的红钮，再按下开关4的绿钮，旋动手柄II-1，使系统压力达到需要值（由系统压力表I-1显示）8，旋动手柄II-4，使压边液压达到需要值（由压边压力表I-2显示），当压边液压最大不得超过10Mpa。9，打开电液控制器上的电源开关，旋动其上的旋钮I，使其上电流表的值达到需要值。910，按下开关5的绿钮，旋动手柄II－2，使胀形液压达到需要值（由胀形压力表I－3显示）11，在液压胀形接近“失稳”前，或其它实验产生裂纹前应缓慢加压。12，按下操纵台上开关6的绿钮，压边及中心活塞回程，凹模座与模筒齿凸亦应脱离，旋动模座手柄，使凹、凸对正，再按下开关6的红钮。13，按下操作台上开关2的绿钮，将模座提起，用手将其推开，取下试件。14，试验结束时，应将一个试件垫在模具中，再将凹模座放入，盖上防尘油罩，关掉电源。八，操作中的几点说明1，压力继电器II－3的调整手柄一般情况下不调动，但压边液压达到0.3－0.8Mp时，压力表I-2上方的大的红指示灯亮时，表示此手柄位置适宜，并由锁紧螺母锁紧。2，压边调压阀II－4用来调定压边的液压，可以根据试验要求选定。3，停机时间较长时，模具的I腔和II腔中可能进入空气。需反复升压几次，排除其间的空气。4，进行液压胀形时，需把中心的螺钉拧松2－4圈。在进行其他试验时，要把该螺钉拧紧，再放上其他相应的实验模具。5，胀形压力和胀形速度可用两种方法调整。一是电液控制器的输出电流调到0.6A以上，然后用手柄II按所需压力和速度进行调整。或是将电流调到0.4－0.5之间，使调速阀对速度有节制作用，再用手柄II调整。二是将电液控制器的电流调到零位，将手柄II旋到关死位置，再调电液控制器的电流来控制升压速度。6，冲压力按下式计算P冲＝P2F式中P2为II腔的液压，MpaF为中心活塞下部的面积，F＝95cm210压边力由下式计算：P压＝P1S1+P2S2P1－压边（即I腔）的液压，MpaP2－胀形（即II腔）的液压，MpaS1－压边活塞大环形面积，S1＝336cm2，见图4－1I腔加粗线S2－胀形油腔压边活塞小环形面积，S2＝59cm2见图4－1II腔加粗线材料材料代号液压Mpa压边力KN不锈钢1Cr18Ni9Ti8316合金钢30CrMnSi7276优碳素钢206237优碳素钢105197优碳素钢084158硬铝LY-12M1.55911实验三、冲杯实验一、实验目的1、掌握冲杯实验方法及技能，进一步加深拉深成型原理及工艺过程；2、能用本实验结果说明板材拉深成形性能。二、实验原理测定板料拉深成形性能时，常用圆柱形平底凸模冲杯实验。下图是冲杯实验过程，它是用不同的圆形毛坯试片，在图示的装置中进行拉深成形，取试片侧壁不被拉破时可能拉深成功的最大毛坯直径Dmax与冲头直径dp之比值，即LDR=Dmax/dp作为评价板材拉深成形性能指标。LDR越大，冲杯高度越高，板材拉深成形性能就越好。冲杯实验时相邻两级试片之间的直径差一般为1.25mm，压边力FQ应能防止试片起皱，同时还允许法兰材料向凹模内流动。12三、实验设备及用具1、材料试验机；2、实验模具；3、0.8——1.2mm的钢板、铝板等；4、卡尺、圆规和铁剪等；四、实验方法和步骤1、剪下的圆形试片夹紧在凹模与压边圈之间，并保证试片与凹模中心重合；2、放入凸模，然后将整个实验模具放置在材料试验机的工作台面上；3、启动试验机慢慢加压。注意观察压力指针的移动，当指针从最大压力值开始回转时，应立即关闭电源，打开回程阀门；4、取下实验模具，取出试片检查；135、若试片侧壁无拉破现象，应加大式样直径，否则应减小试片直径；6、重复上述步骤，直至取得试片侧壁无拉破时可以拉深成功的最大毛坯直径；7、按上述方法和步骤，对其它材料进行实验。实验记录表材料1234平均值D0破裂否D0/dpD0破裂否D0/dp五、实验报告要求简述实验原理及方法分析实验材料的冲压性能分析影响冲杯实验结果的因素14实验四扩孔实验一，实验目的（1）掌握扩孔试验方法。（2）了解扩孔率λ与板材扩孔成形性能的关系，学会一种分析问题的方法和技能。二，实验原理本试验用于测定板材的扩孔成形性能。如实验图所示，试验时，将试片置于凹模与压边圈之间夹住，通过凸模压制试片，使其预制孔直径d0扩大，测定孔缘局部发生开裂时的预制孔的最大直径dfmax和最小直径dfmin，然后计算扩孔率λ作为板材的扩孔成形性能指标。15三，实验设备和用具（1）BT6型杯突试验机（2）标准模具：凸模直径dp＝25mm；凹模直径Dd＝27mm。（3）试片：预制孔直径d0＝7.5mm的65mm×65mm×1mm的低碳板。四，实验方法和步骤（1）将凸模、凹模和压边圈装到试验机上。（2）测量试片预制孔初始直径d0并填入表中，同时测量试片厚度t0，精确到0.01mm。（3）将试片夹紧于模具中，压边力调到1000kgf。（4）开动试验机，使凸模以5－20mm/min的速度压制试片，并逐渐降低速度，在试片接近破裂时速度应降到下限值。（5）观察试片预制孔孔缘，当其发生局部开裂时立即停机。（6）取下试片，测量出预制孔最大直径dfmax和最小直径dfmin，精确到0.01mm，并填入表中。测量时应避开孔缘周围的局部裂纹。（7）同一种材料进行五次实验，并记录数据于表中。（8）实验完毕，卸下模具，涂油保护。（9）清理实验现场，擦拭实验设备。（10）计算实验结果并填入表中：（11）平均直径df1＝（dfmax＋dfmin）/2扩孔率λ＝[(df1－d0)/d0]×100％平均扩孔率λ1＝∑λi/n式中，λi－各次实验所测得的扩孔率；n－重复实验次数。16试件序号料厚t0（mm）d0（mm）dfmax（mm）dfmin（mm）df1λ（％）λ1（％）12345五，实验报告要求（1）简述实验原理及方法。（2）简述扩孔率λ与板材冲压成形性能的关系。（3）本实验方法有何实用意义？（4）你对本实验还有什么建议要求？