CN103743622B - 电子万能试验机用板材拉深装置 - Google Patents

Abstract

电子万能试验机用板材拉深装置，它涉及一种板材拉深装置，以解决现有的拉深过程压边力不易控制及拉深件不易取出等问题。利用凸模定位销将凸模安装到凸模座内，凸模定位螺栓使凸模定位紧固，凹模采取对分形式设计，对分式定凹半模底端开有两个内螺孔，同时凹模座厚度方向开有螺纹通孔，利用凹模定位螺栓将对分式定半凹模固定到凹模座上，利用压边锁扣将对分式动半凹模与对分式定半凹模对中并锁死，压边锁扣的内壁开有内螺纹，通过将压边螺圈旋进压边锁扣内壁的内螺纹，可实现板料的压边，压边力可根据压边螺圈的旋进深度进行调节，同时在改变拉深系数时，只需要更换将两个半凹模和凸模即可。本发明用于拉深实验和板材拉深极限系数的测定。

Description

电子万能试验机用板材拉深装置

技术领域

本发明涉及一种板材拉深装置，具体涉及一种利用电子万能试验机进行金属板材拉深装置。

背景技术

拉深工艺广泛应用于板材成形领域，同时拉深实验也能很好的反映板材的成形能力。拉深过程中需要对板料施加一定的压边力，以控制板材的定向流动，消除起皱和拉裂等缺陷。施加压边力的常规方法包括双动压力机施加刚性压力，该方法虽然一定程度上保证压边力的恒定，但是稳定性差，结构复杂。利用弹簧和橡胶施加提供的压边力会随着拉深位移增加而发生变化，难以保证恒定的压边力。特别是板材拉深极限系数的测量需要多组模具，实验过程中需要多次调试安装，增加了试验周期和获得极限拉深系数的难度。此外，一般的拉深过程需要顶出机构以取出拉深件，增加了额外的工序和装备，而且也难以获得整个拉深过程中的载荷随行程或时间变化的曲线。

发明内容

本发明为解决现有的拉深过程压边力不易控制及拉深件不易取出的问题，而提供一种电子万能试验机用板材拉深装置。

本发明的电子万能试验机用板材拉深装置包括凸模座背紧螺母、凸模座、凸模定位销、凸模、压边螺母、压边锁扣、压边圈、对分式定半凹模、对分式动半凹模、凹模座、凹模座背紧螺母、两个凹模定位螺栓和四个凸模定位螺栓，凸模座由上螺栓和上圆桶组成，上圆桶的桶底位于上方，上螺栓沿上圆桶的轴线垂直设置在上圆桶的上端，上圆桶的侧壁上设有与轴线垂直且通过轴线的第一定位通孔，上圆桶的侧壁上沿同一高度均布设有四个螺纹孔，凹模座由模座板、半圆柱板、下螺栓、锁板和两个导向板组成，半圆柱板沿模座板的上端边缘设置，两个导向板对称设置在半圆柱板的弧度两端，导向板的外壁弧度与半圆柱板的外壁弧度相同，导向板的内壁设有由外向内的斜面，锁板设置在半圆柱板的径向中心处，锁板的外壁弧度与半圆柱板内壁弧度吻合，锁板的外壁上设有锁死凸台，锁死凸台的外壁弧度与半圆柱板的外壁弧度相同，下螺栓沿模座板的轴线垂直设置在模座板的下端，设置在模座板的下端面与下螺栓沿下圆桶的轴线垂直设置在下圆桶的下端，模座板的端面上设有两个螺纹通孔，对分式定半凹模与对分式动半凹模对合设置构成圆柱筒，对分式定半凹模的外壁设有与锁板相同的平面，圆柱筒设置在凹模座内，平面与锁板靠严，对分式定半凹模上设有与两个螺纹通孔一一正对的两个定位内螺孔，每个上下正对的定位内螺孔和螺纹通孔中螺纹连接一个凹模定位螺栓，圆柱筒的上端设有压边圈槽，压边圈设置在压边圈槽中，压边锁扣的下端侧壁上设有长孔和进入孔，进入孔与长孔相通，压边锁扣的内孔上端设有内螺纹孔，压边锁扣套装在圆柱筒和锁板上，且压边锁扣的下端面设置在半圆柱板的上端面上，锁死凸台位于长孔中，压边螺母的下端设有外螺纹，压边螺母下端的外螺纹与压边锁扣上的内螺纹孔螺纹连接，凸模的下端设置在压边螺母的内孔中，凸模的上端设置在凸模座的内孔中，凸模上设有与第一定位通孔正对的第二定位通孔，凸模定位销设置在第一定位通孔和第二定位通孔中，四个凸模定位螺栓分别设置在四个螺纹孔中，凸模座背紧螺母与上螺栓螺纹连接，凹模座背紧螺母与下螺栓螺纹连接。

本发明与传统技术相比具有以下有益效果：

一、本发明基于电子万能试验机，电机驱动提供拉深力，由压边螺母旋进压边锁扣的内螺纹孔的深度来调节压边力，压边力不会随着拉深位移增加而发生变化，因此，本发明的拉深压边力是恒定的。凹模采取对分形式设计，以实现拉深件的快速取出，省去了顶出装置。

二、整个拉深装置采用高温合金GH4169（高温镍基合金），即可实现不同环境下的拉深成形，最高温度可达1000℃左右。

二、在测量极限拉深系数时只需更换部分模具，减少了加工成本及试验周期，本发明装置用于高温环境中也可实现快速拆装模具和快速取件。

三、本发明装置体积小，与万能电子实验机相结合，节省模具材料成本，同时装卸方便，可实现拉深实验，通过更换不同孔径的拉深模具，可快速获得板材的极限拉深系数。

四、在不更换装置的其他部件情况下，改变拉深凸模和两个对分式凹模即可实现多种形状的板材拉深。通过压边螺母使板材紧固，可进行胀形实验。

五、在拉深过程中可持续测量拉深力，获得拉深力-时间（行程）等曲线。

六、凹模采用两个对分式半模，并可利用压边锁扣锁紧，可在高温环境下快速拆卸及快速取件。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构立体图；

图2是压边锁扣7、压边圈8、对分式动半凹模10、凹模座11、凹模定位螺栓12和凹模座背紧螺母13的连接位置示意图；

图3是压边圈8、对分式定半凹模9、对分式动半凹模10和凹模座11的连接位置示意图；

图4是凸模座2的立体图；

图5是凸模5的立体图；

图6是凹模座11的立体图；

图7是图6的后视立体图；

图8是圆柱筒A的立体图；

图9是圆柱筒A的主剖视图；

图10是对分式动半凹模10的立体图；

图11是对分式定半凹模9的立体图；

图12是压边锁扣7的立体图；

图13是压边螺母6的立体图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图13说明实施方式，本实施方式包括凸模座背紧螺母1、凸模座2、凸模定位销3、凸模5、压边螺母6、压边锁扣7、压边圈8、对分式定半凹模9、对分式动半凹模10、凹模座11、凹模座背紧螺母13、两个凹模定位螺栓12和四个凸模定位螺栓4，凸模座2由上螺栓2-1和上圆桶2-2组成，上圆桶2-2的桶底位于上方，上螺栓2-1沿上圆桶2-2的轴线垂直设置在上圆桶2-2的上端，上圆桶2-2的侧壁上设有与轴线垂直且通过轴线的第一定位通孔2-3，上圆桶2-2的侧壁上沿同一高度均布设有四个螺纹孔2-4，凹模座11由模座板11-1、半圆柱板11-2、下螺栓11-3、锁板11-4和两个导向板11-5组成，半圆柱板11-2沿模座板11-1的上端边缘设置，两个导向板11-5对称设置在半圆柱板11-2的弧度两端，导向板11-5的外壁弧度与半圆柱板11-2的外壁弧度相同，导向板11-5的内壁设有由外向内的斜面11-5-1，锁板11-4设置在半圆柱板11-2的径向中心处，锁板11-4的外壁弧度与半圆柱板11-2内壁弧度吻合，锁板11-4的外壁上设有锁死凸台11-4-1，锁死凸台11-4-1的外壁弧度与半圆柱板11-2的外壁弧度相同，下螺栓11-3沿模座板11-1的轴线垂直设置在模座板11-1的下端，设置在模座板11-1的下端面与下螺栓11-1沿下圆桶11-2的轴线垂直设置在下圆桶11-2的下端，模座板11-1的端面上设有两个螺纹通孔11-1-1，对分式定半凹模9与对分式动半凹模10对合设置构成圆柱筒A，对分式定半凹模9的外壁设有与锁板11-4相同的平面9-1，圆柱筒A设置在凹模座11内，平面9-1与锁板11-4靠严，见图3，对分式定半凹模9上设有与两个螺纹通孔11-1-1一一正对的两个定位内螺孔9-2，每个上下正对的定位内螺孔9-2和螺纹通孔11-1-1中螺纹连接一个凹模定位螺栓12，四个凸模定位螺栓4将凸模5紧固，圆柱筒A的上端设有压边圈槽A-1，压边圈8设置在压边圈槽A-1中，压边圈槽A-1的内径与压边圈8外径尺寸精确配合，可约束压边圈8的水平移动，压边锁扣7的下端侧壁上设有长孔7-1和进入孔7-2，进入孔7-2与长孔7-1相通，压边锁扣7的内孔上端设有内螺纹孔7-3，压边锁扣7套装在圆柱筒A和锁板11-4上，且压边锁扣7的下端面设置在半圆柱板11-2的上端面上，锁死凸台11-4-1位于长孔7-1中，压边锁扣7可旋转，依靠锁死凸台11-4-1将对分式定半凹模9与对分式动半凹模10锁住，压边螺母6的下端设有外螺纹6-1，压边螺母6下端的外螺纹6-1与压边锁扣7上的内螺纹孔7-3螺纹连接，凸模5的下端设置在压边螺母6的内孔中，凸模5的上端设置在凸模座2的内孔中，凸模5上设有与第一定位通孔2-3正对的第二定位通孔5-1，凸模定位销3设置在第一定位通孔2-3和第二定位通孔5-1中，四个凸模定位螺栓4分别设置在四个螺纹孔2-4中，四个凸模定位螺栓4将凸模5紧固，凸模座背紧螺母1与上螺栓2-1螺纹连接，凹模座背紧螺母13与下螺栓11-3螺纹连接。压边力大小可由压边螺母6旋进压边锁扣7的内螺纹孔7-3的深度来调节。

具体实施方式二：结合图5、图8和图9说明实施方式，本实施方式的圆柱筒A的内径与凸模5的外径差值为一个待拉深坯料14的厚度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4说明实施方式，本实施方式的上螺栓2-1与上圆桶2-2制成一体。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图6和图7说明实施方式，本实施方式的模座板11-1、半圆柱板11-2、下螺栓11-3、锁板11-4和两个导向板11-5制成一体。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明实施方式，本实施方式的凸模座背紧螺母1、凸模座2、凸模定位销3、凸模定位螺栓4、凸模5、压边螺母6、压边锁扣7、压边圈8、对分式定凹半模9、对分式动凹半模10、凹模座11、凹模定位螺栓12和凹模座背紧螺母13的材质均为GH4169。整个拉深装置采用高温合金GH4169，即可实现不同环境下的拉深成形，最高温度可达1000℃左右。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1说明实施方式，本实施方式的斜面11-5-1的斜度小于30°。斜面11-5-1起导向作用，便于对分式定半凹模9顺利进入半圆柱板11-2内。其它组成及连接关系与具体实施方式一或五相同。

具体实施方式七：结合图1说明实施方式，本实施方式的斜面11-5-1的斜度小于25°。斜面11-5-1起导向作用，便于对分式定半凹模9顺利进入半圆柱板11-2内。其它组成及连接关系与具体实施方式一或五相同。

具体实施方式八：结合图1说明实施方式，本实施方式的斜面11-5-1的斜度小于20°。斜面11-5-1起导向作用，便于对分式定半凹模9顺利进入半圆柱板11-2内。其它组成及连接关系与具体实施方式一或五相同。

具体实施方式九：结合图1说明实施方式，本实施方式的斜面11-5-1的斜度小于15°。斜面11-5-1起导向作用，便于对分式定半凹模9顺利进入半圆柱板11-2内。其它组成及连接关系与具体实施方式一或五相同。

具体实施方式十：结合图1说明实施方式，本实施方式的斜面11-5-1的斜度小于10°。斜面11-5-1起导向作用，便于对分式定半凹模9顺利进入半圆柱板11-2内。其它组成及连接关系与具体实施方式一或五相同。

本发明的安装方法：

首先分别将四个凸模定位螺栓4旋入螺纹孔2-4中少许深度，将压边螺母6下端的外螺纹6-1旋入内螺纹孔7-3少许深度。利用凹模定位螺栓12将对分式定凹模9与凹模座11固定在一起，将凸模座2旋入试验机的上压头中，用凸模座背紧螺母1固定，将凹模座11旋入试验机的下压头中，用凹模座背紧螺母13固定。然后将凸模5从凸模座2的下方置入，使凸模5的第二定位通孔5-1与凸模座2的第一定位通孔2-3重合对正，将凸模定位销3穿过凸模座2与凸模5，使凸模5竖直方向定位，将对分式动凹模10放入凹模座11中，与对分式定半凹模9对正，控制试验机，使上压头与下压头靠近合适距离，通过凸模定位螺栓4使凸模5与圆柱筒A对中，然后利用凸模定位螺栓4紧固凸模5，对齐后将待拉深坯料14放入压边圈槽A-1内，将压边圈8置于待拉深坯料14之上，利用压边锁扣7将对分式定半凹模9与分式动半凹模10紧固，通过压边锁扣7与凹模座11之间间隙、压边螺母6与压边圈8间隙来调节压边螺母6，通过压边螺母6的旋入量来调节压边力。

Claims (10)

1.电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述装置包括凸模座背紧螺母(1)、凸模座(2)、凸模定位销(3)、凸模(5)、压边螺母(6)、压边锁扣(7)、压边圈(8)、对分式定半凹模(9)、对分式动半凹模(10)、凹模座(11)、凹模座背紧螺母(13)、两个凹模定位螺栓(12)和四个凸模定位螺栓(4)，凸模座(2)由上螺栓(2-1)和上圆桶(2-2)组成，上圆桶(2-2)的桶底位于上方，上螺栓(2-1)沿上圆桶(2-2)的轴线垂直设置在上圆桶(2-2)的上端，上圆桶(2-2)的侧壁上设有与轴线垂直且通过轴线的第一定位通孔(2-3)，上圆桶(2-2)的侧壁上沿同一高度均布设有四个螺纹孔(2-4)，凹模座(11)由模座板(11-1)、半圆柱板(11-2)、下螺栓(11-3)、锁板(11-4)和两个导向板(11-5)组成，半圆柱板(11-2)沿模座板(11-1)的上端边缘设置，两个导向板(11-5)对称设置在半圆柱板(11-2)的弧度两端，导向板(11-5)的外壁弧度与半圆柱板(11-2)的外壁弧度相同，导向板(11-5)的内壁设有由外向内的斜面(11-5-1)，锁板(11-4)设置在半圆柱板(11-2)的径向中心处，锁板(11-4)的外壁弧度与半圆柱板(11-2)内壁弧度吻合，锁板(11-4)的外壁上设有锁死凸台(11-4-1)，锁死凸台(11-4-1)的外壁弧度与半圆柱板(11-2)的外壁弧度相同，下螺栓(11-3)沿模座板(11-1)的轴线垂直设置在模座板(11-1)的下端，设置在模座板(11-1)的下端面与下螺栓(11-1)沿下圆桶(11-2)的轴线垂直设置在下圆桶(11-2)的下端，模座板(11-1)的端面上设有两个螺纹通孔(11-1-1)，对分式定半凹模(9)与对分式动半凹模(10)对合设置构成圆柱筒(A)，对分式定半凹模(9)的外壁设有与锁板(11-4)相同的平面(9-1)，圆柱筒(A)设置在凹模座(11)内，平面(9-1)与锁板(11-4)靠严，对分式定半凹模(9)上设有与两个螺纹通孔(11-1-1)一一正对的两个定位内螺孔(9-2)，每个上下正对的定位内螺孔(9-2)和螺纹通孔(11-1-1)中螺纹连接一个凹模定位螺栓(12)，圆柱筒(A)的上端设有压边圈槽(A-1)，压边圈(8)设置在压边圈槽(A-1)中，压边锁扣(7)的下端侧壁上设有长孔(7-1)和进入孔(7-2)，进入孔(7-2)与长孔(7-1)相通，压边锁扣(7)的内孔上端设有内螺纹孔(7-3)，压边锁扣(7)套装在圆柱筒(A)和锁板(11-4)上，且压边锁扣(7)的下端面设置在半圆柱板(11-2)的上端面上，锁死凸台(11-4-1)位于长孔(7-1)中，压边螺母(6)的下端设有外螺纹(6-1)，压边螺母(6)下端的外螺纹(6-1)与压边锁扣(7)上的内螺纹孔(7-3)螺纹连接，凸模(5)的下端设置在压边螺母(6)的内孔中，凸模(5)的上端设置在凸模座(2)的内孔中，凸模(5)上设有与第一定位通孔(2-3)正对的第二定位通孔(5-1)，凸模定位销(3)设置在第一定位通孔(2-3)和第二定位通孔(5-1)中，四个凸模定位螺栓(4)分别设置在四个螺纹孔(2-4)中，凸模座背紧螺母(1)与上螺栓(2-1)螺纹连接，凹模座背紧螺母(13)与下螺栓(11-3)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：圆柱筒(A)的内径与凸模(5)的外径差值为一个待拉深坯料(14)的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述上螺栓(2-1)与上圆桶(2-2)制成一体。

4.根据权利要求3所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：模座板(11-1)、半圆柱板(11-2)、下螺栓(11-3)、锁板(11-4)和两个导向板(11-5)制成一体。

5.根据权利要求4所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：凸模座背紧螺母(1)、凸模座(2)、凸模定位销(3)、凸模定位螺栓(4)、凸模(5)、压边螺母(6)、压边锁扣(7)、压边圈(8)、对分式定凹半模(9)、对分式动凹半模(10)、凹模座(11)、凹模定位螺栓(12)和凹模座背紧螺母(13)的材质均为高温镍基合金，其牌号为GH4169。

6.根据权利要求1或5所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述斜面(11-5-1)的斜度小于30°。

7.根据权利要求1或5所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述斜面(11-5-1)的斜度为25°。

8.根据权利要求1或5所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述斜面(11-5-1)的斜度为20°。

9.根据权利要求1或5所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述斜面(11-5-1)的斜度为15°。

10.根据权利要求3所述的电子万能试验机用板材拉深装置，其特征在于：所述斜面(11-5-1)的斜度为10°。