本发明专利技术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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构
本专利技术适用于金属板材成形
，具体涉及一种用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术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。本专利技术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；所述下模结构包括压边圈、底板、拉延凸模、下模镶块；所述压边圈与所述上模座能够上下相对运动；所述拉延凸模设置所述压边圈中心，所述拉延凸模底部穿过所述压边圈固定在所述压边圈下方的所述底板上；所述下模镶块固定在所述压边圈上，拉延实验时，所述下模镶块与所述凹模镶块配合压紧所述板材；进行胀形实验时，所述下模结构还包括胀形凸模，所述胀形凸模安装在所述拉延凸模中心内部，伸出所述拉延凸模对所述板材胀形；所述力传感器Ⅰ固定在所述压边圈的底部，用于实时输出板材胀形时的胀形力；所述力传感器Ⅱ在所述底板底部中心与所述拉延凸模相接触，实时输出拉延实验时所述板材对所述拉延凸模的反作用力；所述位移传感器与所述压边圈相接，输出对应时间的所述压边圈的位移；根据时间、力与位移曲线，获得所述板材进行拉延及胀形实验时不发生开裂的最大高度。进一步地，所述拉延凸模包括拉延凸模圆柱和拉延凸模扇形柱；所述胀形凸模在拉延凸模圆柱中心内部上下运动；所述拉延凸模圆柱安装在所述拉延凸模扇形柱上；所述压边圈具有型腔，所述拉延凸模扇形柱穿过所述型腔固定在所述底板上。进一步地，所述胀形凹模底部具有凸起结构，所述拉延凸模圆柱顶部具有内凹结构；胀形实验时，所述胀形凹模的凸起结构与所述拉延凸模圆柱的内凹结构配合形成拉延坎结构，共同阻止两端所述板材流入所述胀形凹模内。进一步地，所述模具结构还包括导板，多个所述导板分别对称固定在所述上模座的相对侧部，对所述上模座相对所述压边圈的上下运动进行导向。进一步地，所述压边圈侧部设有挡板，所述位移传感器具有能够伸缩的导杆，所述导杆顶端与所述挡板接触，所述挡板带动所述导杆伸长或收缩。进一步地，所述压边圈上设有行程限位块，所述行程限位块根据所述板材的料厚进行相应的更换。进一步地，多个所述行程限位块均布在所述压边圈上。进一步地，在所述下模镶块的前后、左右侧端部分别设有板材定位器。进一步地，所述压边圈通过导柱组件固定在所述底板上；所述导柱组件高度能够随所述压边圈与所述底板的相对运动而改变。进一步地，所述上模结构还包括顶盖安装块，所述胀形凹模顶部通过所述顶盖安装块固定在所述上模座底部中心。本专利技术的有益效果：本专利技术通用性强，以拆卸胀形凹模13与胀形凸模15的方式，通过上下机台的相对运动实现各模块工作位置或工作状态的快速切换，利用一套模具结构实现不同板料板材的拉延及胀形实验，充分利用了资源并大大提高实验效率，避免了制作多套模具而造成的资源浪费，降低了制造成本；同时本专利技术的各凸模和凹模在模具结构中心安装，具有对中性，且精度高，通过行程限位块可在一套模具结构内实现板材不同料厚的拉延及胀形实验，保证了整个实验结果的精准性，避免了因不同的模具加工精度而造成实验误差；通过本专利技术获得的力与位移的曲线，能直观的反应板材在拉延及胀形实验下的开裂情况及成形性能。附图说明图1为本专利技术用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构的轴测图；图2为本专利技术用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构的剖视图；图3为本专利技术中上模结构图；图4为本专利技术中上模结构正向剖视图；图5为本专利技术中上模结构俯视图；图6为本专利技术中胀形凹模与顶盖安装板结构示意图；图7为本专利技术中下模结构图；图8为本专利技术中下模结构正向剖视图；图9为本专利技术中压边圈结构图；图10为本专利技术中拉延凸模结构图；图11为本专利技术中胀形凸模结构图；图12为本专利技术中导柱组件结构图；图13为本专利技术中模具底板以下结构示意图；图14为本专利技术模具仰视图；图15为本专利技术胀形初始状态示意图；图16为本专利技术胀形闭合状态示意图；图17为本专利技术拉延初始状态示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一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(5)、力传感器Ⅱ(7)和位移传感器(10)；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；/n所述上模结构包括上模座(1)和凹模镶块(14)；所述凹模镶块(14)固定在所述上模座(1)底部中心，所述凹模镶块(14)中心为空心圆；在胀形实验时，在所述凹模镶块(14)空心圆上方还设有固定在所述上模座(1)底部的胀形凹模(13)；/n所述下模结构包括压边圈(4)、底板(8)、拉延凸模、下模镶块(18)；所述压边圈(4)与所述上模座(1)能够上下相对运动；所述拉延凸模设置所述压边圈(4)中心，所述拉延凸模底部穿过所述压边圈(4)固定在所述压边圈(4)下方的所述底板(8)上；所述下模镶块(18)固定在所述压边圈(4)上，拉延实验时，所述下模镶块(18)与所述凹模镶块(14)配合压紧所述板材；进行胀形实验时，所述下模结构还包括胀形凸模(15)，所述胀形凸模(15)安装在所述拉延凸模中心内部，伸出所述拉延凸模对所述板材胀形；/n所述力传感器Ⅰ(5)固定在所述压边圈(4)的底部，用于实时输出板材胀形时的胀形力；所述力传感器Ⅱ(7)在所述底板(8)底部中心与所述拉延凸模相接触，实时输出拉延实验时所述板材对所述拉延凸模的反作用力；所述位移传感器(10)与所述压边圈(4)相接，输出对应时间的所述压边圈(4)的位移；根据时间、力与位移曲线，获得所述板材进行拉延及胀形实验时不发生开裂的最大高度。/n...
【技术特征摘要】
1.一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(5)、力传感器Ⅱ(7)和位移传感器(10)；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(1)和凹模镶块(14)；所述凹模镶块(14)固定在所述上模座(1)底部中心，所述凹模镶块(14)中心为空心圆；在胀形实验时，在所述凹模镶块(14)空心圆上方还设有固定在所述上模座(1)底部的胀形凹模(13)；
所述下模结构包括压边圈(4)、底板(8)、拉延凸模、下模镶块(18)；所述压边圈(4)与所述上模座(1)能够上下相对运动；所述拉延凸模设置所述压边圈(4)中心，所述拉延凸模底部穿过所述压边圈(4)固定在所述压边圈(4)下方的所述底板(8)上；所述下模镶块(18)固定在所述压边圈(4)上，拉延实验时，所述下模镶块(18)与所述凹模镶块(14)配合压紧所述板材；进行胀形实验时，所述下模结构还包括胀形凸模(15)，所述胀形凸模(15)安装在所述拉延凸模中心内部，伸出所述拉延凸模对所述板材胀形；
所述力传感器Ⅰ(5)固定在所述压边圈(4)的底部，用于实时输出板材胀形时的胀形力；所述力传感器Ⅱ(7)在所述底板(8)底部中心与所述拉延凸模相接触，实时输出拉延实验时所述板材对所述拉延凸模的反作用力；所述位移传感器(10)与所述压边圈(4)相接，输出对应时间的所述压边圈(4)的位移；根据时间、力与位移曲线，获得所述板材进行拉延及胀形实验时不发生开裂的最大高度。
2.根据权利要求1所述的用于板材拉延及胀形性能实验的模具结构，其特征在于，所述拉延凸模包括拉延凸模圆柱(16)和拉延凸模扇形柱(17)；所述胀形凸模(15)在拉延凸模圆柱(16)中心内部上下运动；所述拉延凸模圆柱(16)安装在所述拉延凸模扇形柱(17)上；所述压边圈(4)具有型腔，所述拉延凸模扇形柱(17)穿过所述型腔固定在所述底板8上。
3.根据权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂昕，何寿新，李汶哲，齐建群，杨昕宇，张杰，
申请(专利权)人：湖南大学，河钢股份有限公司唐山分公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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