CN117505588A - 一种材料冲压成形性能的多维评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材料冲压成形性能的的多维评价方法及系统，所述方法包括如下步骤：S1，准备由待测材料制成的坯料，坯料上加工有若干个特征部；S2，将坯料固定于冲压模具上，设定工艺参数对坯料进行冲压，得到冲压件；S3，计算出冲压件的不同应变特征区域的减薄率，观察特征部的开裂情况，以冲压件的不同应变特征区域的减薄率作为待测材料的第一评价指标，以冲压件的特征部的开裂尺寸作为待测材料的第二评价指标；若第一评价指标不大于设定阈值，且第二评价指标为0，则判定待测材料冲压成形性能满足要求，反之判定待测材料冲压成形性能不满足要求。其能够实现对材料冲压过程中拉深性能、边缘开裂性能以及翻边性能的综合评价。

Description

一种材料冲压成形性能的多维评价方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车车身结构件冲压成形技术领域，具体涉及材料冲压成形性能的多维评价方法及系统。

背景技术

随着当前汽车造型设计理念的不断发展，汽车车身结构件为满足造型需求也原来越复杂多变，同时在当前汽车轻量化和低碳排需求日益增加的背景下，汽车高强钢薄板的应用越来越广泛。但是，由于主机厂对零部件的尺寸精度和外观质量的要求标准不断提高，而汽车用薄板在冷冲压过程中大量存在开裂、回弹问题影响产品质量，阻碍了高强度钢板材的应用，进而影响了汽车轻量化水平。为推进高强度薄板在车身结构件上的应用，需要技术人员采用一系列成形性评价手段来评估应用风险。

目前，工程技术上评价高强度薄板的成形性能通常采用静态拉伸、弯曲、扩孔、杯突等试验方式来评定。通过上述实验获取材料的屈服和抗拉强度、延伸率、塑性应变比以及扩孔率、成型极限等性能指标，用于定量分析材料在某种单一工况或复合工况下材料的成形性能。上述实验的试样状态、实验环境和加载条件都比较理想化，对于实际冲压成形复杂应力条件下材料的成形性能无法进行准确的评价。此外，上述实验仅从材料角度对成形性进行了评价，未结合实际冲压加工的工艺条件如压力、摩擦系数等来综合评估。

针对复杂应力状态的材料成形性评价，CN109933925A公开了一种金属板材的冲压成形性能预测方法，该方法包括：制备金属板材的轴向拉伸样件；测量所述轴向拉伸样件的材料性能获得金属板材的材料参数和仿真参数；根据所述材料参数和所述仿真参数构建成形极限仿真模型；根据所述成形极限仿真模型对所述金属板材进行仿真获得成形极限仿真值；获得金属板材的成形极限测量值；根据所述成形极限仿真值和所述成形极限测量值两者之间的真实误差值修正所述成形极限仿真模型，直至所述真实误差值小于等于预设误差阈值，并获得成形极限仿真标准模型。通过建立的基于成型极限的仿真模型来预测材料成形性的方法。

针对不同变形条件下材料成形性评价，CN111855559A公开了一种冷轧板成形性能快速检测模具及其使用方法，CN113063680A公开了一种冷轧板成形性能快速检测装置及其检测方法，两者均是设计不同尺寸规格的锥杯模具，并结合自动化系统、视觉系统等，验证冷轧板在不同深度锥杯模具中的成形性，通过统计试样的破裂数量来评价材料的成形性优劣。

CN107796604A公开了一种汽车冲压件刚度性能评价方法，其具体方法和步骤为：1)冲压前，先利用化学腐蚀的方法在待冲压的金属薄板表面印制出边长为L0的正方形网格，然后对金属薄板进行冲压；2)冲压后，对变形的冲压件表面网格进行扫描并传输到计算机，计算机设定程序根据扫描出的网格线，计算出表面网格的应变值；通过应变值，得出网格面积的变化，并根据体积不变的金属变形理论，计算出冲压件在双向拉伸变形状态、平面应变状态及拉压变形后状态下的减薄率；3)将计算出的三种状态下的减薄率与标准减薄率进行比较，如果计算的减薄率在3％～20％范围内，则冲压件满足刚度性能要求；反之，若计算的减薄率不在3％～20％范围内，则冲压件不满足刚度性能要求。

CN112964579A公开了一种用极限破裂厚度减薄率判别汽车钢板冲压成形性能的方法。将汽车用钢板的应用性能与金属材料的应力应变联系起来，将汽车用钢板的冲压性能与厚度减薄率结合在一起。具体包括如下步骤：1)获得钢板极限破裂厚度减薄率，1.1按照GB/T 4156-2007《金属材料薄板和薄带埃里克森杯突试验》制作长度均为L，宽度为C的N个试样；1.2通过电化学腐蚀或者手绘的方法，在N个试样表面印制尺寸为H0×H0的方形网格，进行埃里克森试验；1.3利用图像采集系统实时观测试验过程中的网格变化，若网格尺寸变为H1×H2，设定方形网格长轴的应变为主应变ε1，短轴的应变为次应变ε2，则ε1＝ln(H1/H0)，ε2＝ln(H2/H0)；1.4将方形网格作为一个单元，其初始厚度为B0，其初始体积为H0×H0×B0；变形后厚度为B1，体积为H1×H2×B1；根据体积不变原理，可知B1＝(H0×H0×B0)/(H1×H2)；厚度减薄率ΔB按下列公式计算1.5使用网格应变分析法测定试样上的极限应变，用于测量和计算极限应变的网格称为临界网格，临界网格的选择是位于颈缩部位、但未破裂的网格，或是紧靠颈缩或裂纹的网格；进而确定N个试样每个的成形极限点，获得成形极限点的次应变ε2和极限破裂厚度减薄率；1.6将次应变ε2与极限破裂厚度减薄率进行曲线拟合，获得拟合曲线，从拟合曲线中，获得厚度减薄率最小值的点，即为该材料的极限破裂厚度减薄率Δt；2)获得同种钢板在实际冲压之后的最大厚度减薄率，2.1同种汽车钢板在实际冲压之前，在已经落料后的钢板上通过电化学腐蚀或者手绘的方法印制方形网格；方形网格尺寸为2mm～4mm；2.2将印制好网格的板料进行实际冲压，用网格应变分析仪对冲压后的板料进行表面网格扫描，并传输到计算机，利用计算机扫描出网格线，获得网格区域的主应变以及次应变，进而计算出网格区域的最大厚度减薄率，记为Δs；3)极限破裂厚度减薄率与实际冲压得到的最大厚度减薄率进行比较，将冲压件网格区域的最大厚度减薄率Δs与材料的极限破裂厚度减薄率Δt进行比较，若Δt﹣Δs≥5％，则判定该汽车板的冲压性能满足实际成形要求，并且差值越大，表明该汽车板的冲压性能越好。

上述申请从不同角度对材料的拉深性能进行评价，但是，板材冲压成形过程不仅包含拉深性能，也包括翻边性能和边缘开裂性能等，上述评价方法只从成形极限的角度考察了材料的拉深成形性，且实验操作复杂，对材料的成形性评价纬度比较单一，尤其对于高强钢的边缘开裂及翻边性能不能评价。

发明内容

本发明的目的是提供一种材料冲压成形性能的多维评价方法及系统，其通过对材料冲压过程中拉深性能、边缘开裂性能以及翻边性能的综合判断，评价冲压成形性能。

本发明所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其包括如下步骤：

S1，准备由待测材料制成的坯料，所述坯料上加工有若干个特征部；

S2，将坯料固定于冲压模具上，设定工艺参数对坯料进行冲压，得到冲压件；

S3，计算出冲压件的不同应变特征区域的减薄率，观察特征部的开裂情况，以冲压成形后的冲压件的不同应变特征区域的减薄率作为待测材料的第一评价指标，以冲压成形后的冲压件的特征部的开裂尺寸作为待测材料的第二评价指标；若第一评价指标不大于设定阈值，且第二评价指标为0，则判定待测材料冲压成形性能满足要求，反之判定待测材料冲压成形性能不满足要求。

进一步，所述S1中的特征部包括设于坯料上的第一孔和第二孔；所述第一孔位于坯料边缘，所述第二孔用于形成翻边；冲压时，冲压模具上的翻边组件伸入第二孔中，使得第二孔外扩下压形成翻边；冲压后，以第一孔边缘的开裂尺寸作为待测材料边缘开裂性能的评价指标，以第二孔形成的翻边的开裂尺寸作为待测材料翻边性能的评价指标。

进一步，所述第一孔的孔径≥10mm，所述第二孔的孔径≥5mm。

进一步，所述第一孔的数量至少为两个，依据实际产品的结构特征设计第一孔的布置位置。

进一步，所述S3中不同应变特征区域包括平面应变区域、拉-压应变区域和拉-拉应变区域，分别计算出平面应变区域、拉-压应变区域和拉-拉应变区域的减薄率并与设定阈值进行比较。

进一步，所述S3中的设定阈值为20％。

进一步，所述坯料的料厚为1.0～2.0mm。

进一步，还包括S4，比较待测材料与对比材料的冲压成形性，记录由S3得到的待测材料冲压件的不同应变特征区域的减薄率η₁、特征部开裂尺寸ε₁；

采用与待测材料相同的冲压方式对由对比材料制成的坯料进行冲压，记录对比材料冲压件的不同应变特征区域的减薄率η、特征部开裂尺寸ε；

若η₁＜η、ε₁≤ε，则判定待测材料的冲压成形性优于对比材料的冲压成形性，反之则判定待测材料的冲压成形性劣于对比材料的冲压成形性。

进一步，所述减薄率的计算式为：

进一步，所述待测材料为抗拉强度≥600MPa的钢材。

一种材料冲压成形性能的多维评价系统，能够实现本发明所述的材料冲压成形性能的多维评价方法的步骤，其系统包括：冲压模具，用于对由待测材料制成的坯料进行冲压；数据记录模块，用于采集冲压前的料厚、冲压后的料厚、冲压后特征部的开裂尺寸；数据分析模块，基于数据记录模块采集的数据进行分析，评价待测材料冲压成形性能。

进一步，所述冲压模具包括上模本体、压料芯、下模本体和翻边组件，所述上模本体和下模本体相对布置，所述压料芯高度可调地连接于上模本体下方，通过调整压料芯高度实现冲压深度的调节；所述下模本体上设有用于承载坯料的支撑部，所述翻边组件连接于上模本体的下方且翻边组件与坯料上的某个特征部位置相对应。

进一步，所述压料芯包括压料芯本体以及设于压料芯本体上方的若干个垫块，通过设定垫块厚度及垫块数量实现压料芯高度的调节。

进一步，所述压料芯本体厚度≥15mm，所述垫块厚度为1.0mm、1.5mm或2.0mm。

进一步，所述翻边组件包括基座和与芯轴，所述芯轴上部与基座螺纹连接，芯轴下部外侧壁与特征部对应配合，使得特征部形成翻边。

进一步，所述芯轴下部呈外径由下至上逐渐增大的台阶状。

进一步，所述下模本体上连接有压边圈，所述压边圈上连接有用于定位固定坯料的定位件。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明基于板材冲压成形的特征及原理，使用由待测材料制成的且包括若干个特征部的坯料，于冲压模具上对坯料进行冲压，以冲压成形后的冲压件的不同应变特征区域的减薄率作为待测材料的第一评价指标，以冲压成形后的冲压件的特征部的开裂尺寸作为待测材料的第二评价指标，通过一次冲压、多个评价指标综合评价待测材料的冲压成形性能，提高了评价效率。并且该方法操作方便快捷，评价结果更接近实际冲压工艺，适用于同种材料在不同工艺条下的冲压成形性能评价，也可用于不同材料在相同工艺条件下的冲压成形性能评价。

2、本发明以设于坯料上的第一孔和第二孔作为特征部，所述第一孔位于坯料边缘，所述第二孔用于形成翻边，在坯料上预加工制得第一孔和第二孔，操作简单，易于控制尺寸。冲压时，冲压模具上的翻边组件伸入第二孔中，使得第二孔外扩下压形成翻边；冲压后，以第一孔边缘的开裂尺寸作为待测材料边缘开裂性能的评价指标，以第二孔形成的翻边的开裂尺寸作为待测材料翻边性能的评价指标，结合减薄率实现对材料冲压过程中拉深性能、边缘开裂性能以及翻边性能的综合评价。相较于常规的静态拉伸、弯曲、扩孔、杯突等试验方式来评定材料冲压成形性能，本发明所述方法能够通过一次制料-冲压-评价完成材料冲压成形性能的评价，既提高了评价效率，又能够保证材料评价结果的准确性。

3、本发明所述材料冲压成形性能的多维评价系统能够实现所述材料冲压成形性能的多维评价方法，包括冲压模具、数据记录模和数据分析模块，结构简单，加工制造成本低，通用性好，评价结果快速准确，能够满足不同材质、不同料厚的材料的冲压成形性能评价，评价结果能够对车身结构件的开发设计起到一定的指导作用，降低了企业成本，提高了研发效率。

附图说明

图1是本发明所述材料冲压成形性能的多维评价方法的流程示意图；

图2是本发明所述冲压模具的结构示意图；

图3是本发明所述坯料的结构示意图；

图4是冲压件的结构示意图；

图5是冲压件的俯视图；

图6是本发明所述压料芯的结构示意图；

图7是本发明所述垫块的结构示意图；

图8是本发明所述翻边组件的结构示意图；

图9是本发明所述翻边组件的断面示意图；

图10是本发明所述翻边组件的仰视图；

图11是本发明所述芯轴的结构示意图。

图中，1—上模本体，11—上模板，12—凹模，2—压料芯，21—压料芯本体，22—垫块，3—下模本体，31—下模板，32—凸模，4—翻边组件，41—基座，42—芯轴，5—压边圈，6—定位件，7—坯料，71—第一孔，72—第二孔，8—冲压件，81—平面应变区域，82—拉-压应变区域，83—拉-拉应变区域，84—翻边。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的具体实施过程中，首先根据待评价的材料特性设计坯料；设定实验工装的闭合高度和翻边组件的高度并将工装固定在冲压模具的液压机上；坯料放入模腔内，启动液压机完成试样的冲压成形；测量冲压制得的冲压件三个不同应力特征区域的减薄率以及特征部的变形情况，以减薄率和特种部的开裂情况作为评价指标，评价同种材料在不同工艺条下的冲压成形性能，或评价不同材料在相同工艺条件下的冲压成形性能。

实施例一，参见图1，所示的材料冲压成形性能的多维评价方法，其包括如下步骤：

S1，准备由待测材料制成的坯料7，所述待测材料用于冲压加工制得某车身零部件。参见图3，所述坯料7的边缘设有两个第一孔71，坯料7中部设有一个第二孔72。所述坯料7为六边形板状结构，具体尺寸参数参见表1。

表1坯料尺寸参数

坯料的厚度为1.4mm，材料牌号为第一钢厂的HC600/980QP。

S2，将坯料固定于冲压模具上，参见图4和图5，设定工艺参数对坯料7进行冲压，得到冲压件8，所述冲压模具上的翻边组件4伸入第二孔72中，使得第二孔72外扩下压形成翻边84。工艺参数具体包括：冲压深度为20mm，翻边组件4入模深度为5mm，冲压模具闭合高度为650mm，主缸压力值为1200KN，顶缸压力为25KN。

S3，打开冲压模具，取出冲压件8，通过测厚仪分别测量冲压件8的平面应变区域81、拉-压应变区域82和拉-拉应变区域83的材料厚度，即冲压后材料料厚，统计输入到数据记录模块中。所述数据记录模块还会采集冲压前的坯料料厚即冲压前材料料厚、冲压后特征部的开裂尺寸，所述特征部的尺寸包括冲压后第一孔的开裂尺寸以及冲压后翻边的开裂尺寸。以冲压成形后的冲压件的不同应变特征区域的减薄率作为待测材料拉深性能的评价指标，以第一孔边缘的开裂尺寸作为待测材料边缘开裂性能的评价指标，以第二孔形成的翻边的开裂尺寸作为待测材料翻边性能的评价指标，通过三个评价指标的判断实现对待测材料冲压过程中拉深性能、边缘开裂性能以及翻边性能的综合评价。

数据分析模块依据计算式计算出平面应变区域81的减薄率为16.7％，拉-压应变区域82的减薄率为7.2％，拉-拉应变区域83的减薄率为14.6％。三个区域的减薄率均小于设定阈值20％，并且第一孔71边缘开裂尺寸为0，第二孔72的翻边84边缘开裂尺寸为0，即第一孔71边缘未发生开裂，第二孔72的翻边84边缘未发生开裂，判定该待测材料在冲压深度≤20mm，翻边高度≤8mm的范围内，冲压成形性能满足要求。

需要说明的是，本发明所述开裂尺寸为0表示在目视条件下，冲压件的第一孔71边缘和翻边84边缘未发现裂纹。

实施例二，一种材料冲压成形性能的多维评价方法，其包括如下步骤：

S1，准备由待测材料制成的坯料7，所述待测材料材质与实施例一相同，材料牌号为第一钢厂的HC600/980QP。坯料7的尺寸参数与实施例一相同，料厚为1.4mm。

S2，将坯料7固定于冲压模具上，设定工艺参数对坯料7进行冲压，得到冲压件8，所述冲压模具上的翻边组件4伸入第二孔72中，使得第二孔外扩下压形成翻边。工艺参数设定时，通过压料芯本体21与垫块22组合，使得冲压深度为30mm。通过调节芯轴42在基座41上的拧入深度，使得翻边组件4的入模深度为10mm，其他冲压工艺参数与实施例一相同。

S3，冲压完成后，打开冲压模具，取出冲压件8，通过测厚仪分别测量冲压件8的平面应变区域81、拉-压应变区域82和拉-拉应变区域83的材料厚度，即冲压后材料料厚，统计输入到数据记录模块中。所述数据记录模块还会采集冲压前的坯料料厚、冲压后第一孔的开裂尺寸以及冲压后翻边的开裂尺寸。数据分析模块依据减薄率的计算式计算出平面应变区域81的减薄率为24.7％，拉-拉应变区域82的减薄率为12.3％，拉-压应变区域83的减薄率为21.8％。平面应变区域81的减薄率和拉-压应变区域83的减薄率均大于设定阈值。第一孔71边缘观察到两条裂纹，第二孔72的翻边84边缘未发生开裂，判定该待测材料不满足冲压深度在30mm左右的产品的冲压成形性能要求。

实施例三，一种材料冲压成形性能的多维评价方法，其包括如下步骤：

S1，准备由待测材料制成的坯料7，所述待测材料材质与实施例一相同，材料牌号为第一钢厂的HC600/980QP。坯料7的尺寸参数与实施例一相同，料厚为1.6mm。

S2，将坯料7固定于冲压模具上，设定工艺参数对坯料7进行冲压，得到冲压件8，所述冲压模具上的翻边组件4伸入第二孔72中，使得第二孔外扩下压形成翻边。工艺参数设定时，首先利用凹模12、凸模32的快速换模接口，更换与1.6mm材料厚度相匹配的凹模12、凸模32和压边圈5，通过压料芯本体21与垫块22组合，使得冲压深度为30mm。通过调节芯轴42在基座41上的拧入深度，使得翻边组件4的入模深度为10mm，其他冲压工艺参数与实施例一相同。

S3，冲压完成后，打开冲压模具，取出冲压件8，通过测厚仪分别测量冲压件8的平面应变区域81、拉-压应变区域82和拉-拉应变区域83的材料厚度，即冲压后材料料厚，统计输入到数据记录模块中。所述数据记录模块还会采集冲压前的坯料料厚、冲压后第一孔的开裂尺寸以及冲压后翻边的开裂尺寸。数据分析模块依据减薄率的计算式计算出平面应变区域81的减薄率为25.2％，拉-拉应变区域82的减薄率为13.7％，拉-压应变区域83的减薄率为22.4％。平面应变区域81的减薄率和拉-压应变区域83的减薄率均大于设定阈值。第一孔71边缘观察到四条裂纹，第二孔72边缘观察到两条裂纹，翻边84边缘未发生开裂，判定该待测材料不满足冲压深度在30mm左右的产品的冲压成形性能要求。

实施例四，一种材料冲压成形性能的多维评价方法，对比第一钢厂的HC600/980QP和第二钢厂的HC600/980QP的冲压成形性能的优劣，即对不同材料在相同工艺条件下的冲压成形性能进行评价，具体为：坯料由第二钢厂的HC600/980QP制成，坯料的尺寸参数与实施例一相同，料厚为1.4mm。

采用与实施例一相同的冲压模具和冲压工艺参数对坯料进行冲压，冲压完成后，打开冲压模具，取出冲压件，通过测厚仪分别测量冲压件的平面应变区域、拉-压应变区域和拉-拉应变区域的材料厚度，即冲压后材料料厚，统计输入到数据记录模块中。所述数据记录模块还会采集冲压前的坯料料厚、冲压后第一孔的开裂尺寸以及冲压后翻边的开裂尺寸。数据分析模块依据减薄率的计算式计算出平面应变区域的减薄率为22.3％，拉-拉应变区域的减薄率为11.5％，拉-压应变区域的减薄率为20.7％。第一孔边缘观察到三条裂纹，第二孔的翻边边缘未发生开裂。

对比分析，记录实施例一中待测材料冲压件的不同应变特征区域的减薄率η₁、圆孔开裂尺寸ε₁以及翻边高度h；实施例一中待测材料冲压件的平面应变区域81的减薄率为16.7％，拉-压应变区域82的减薄率为7.2％，拉-拉应变区域83的减薄率为14.6％。第一孔开裂尺寸为0，翻边开裂尺寸为0。

以本实施例得到的冲压件作为对比材料，本实施例中冲压件的平面应变区域81的减薄率为22.3％，拉-压应变区域82的减薄率为11.5％，拉-拉应变区域83的减薄率为20.7％。第一孔开裂尺寸＞0，翻边开裂尺寸为0。

可见，待测材料冲压件的三个区域的减薄率η₁均小于对比材料对应区域的减薄率η，待测材料的第一孔开裂尺寸小于对比材料的第一孔开裂尺寸，待测材料翻边开裂尺寸与对比材料翻边开裂尺寸相同，即待测材料的特征部开裂尺寸ε₁≤待测材料的特征部开裂尺寸ε，判定待测材料的冲压成形性优于对比材料的冲压成形性，即第一钢厂的HC600/980QP的冲压成形性能优于第二钢厂的HC600/980QP的冲压成形性能。

实施例五，一种材料冲压成形性能的多维评价系统，能够实现上述的材料冲压成形性能的多维评价方法，包括：冲压模具，用于对由待测材料制成的坯料进行冲压；数据记录模块，用于采集冲压前的料厚、冲压后的料厚、冲压后特征部的开裂尺寸；数据分析模块，基于数据记录模块采集的数据进行分析，评价待测材料冲压成形性能。

参见图2，所述冲压模具包括上模本体1、压料芯2、下模本体3、翻边组件4，所述上模本体1和下模本体3相对布置。所述上模本体1包括上模板11和固定于上模板11下方的凹模12，所述下模本体3包括下模板31和固定于下模板31上的凸模32，所述凸模32和凹模12对应配合。

参见图6和图7，所述压料芯2高度可调地连接于上模本体1下方，通过调整压料芯2高度实现冲压深度的调节。所述压料芯2包括压料芯本体21以及设于压料芯本体21上方的若干个垫块22，通过设定垫块22厚度及垫块22数量实现压料芯2高度的调节。所述压料芯本体厚度≥15mm，所述垫块厚度为1.0mm、1.5mm或2.0mm。

所述下模本体3上设有用于承载坯料7的支撑部，所述翻边组件4连接于上模本体1下方且翻边组件4与坯料7上的第二孔72位置相对应。

参见图8至图10，所述翻边组件4包括基座41和与芯轴42，所述芯轴42上部与基座41螺纹连接，具体地，所述基座41底面设有朝下延伸的连接柱，所述连接柱上设有外螺纹，所述芯轴42上部轴向设有盲孔，该盲孔内壁上设有与所述连接柱的外螺纹对应配合的内螺纹，除此以外，所述芯轴42和基座41还能够采用其他常见的螺栓连接方式。芯轴42下部外侧壁与第二孔72内侧壁对应配合，且芯轴42下部外径大于第二孔72的孔径。

所述芯轴42下部呈外径由下至上逐渐增大的台阶状，参见图11，芯轴42下部设计为长度L＝8mm的五段台阶，各级台阶外径分别为：D1＝10mm，D2＝12.5mm，D3＝15mm，D4＝17.5mm，D5＝20mm，通过调节芯轴42在基座41上的拧入深度，实现了翻边组件4入模深度的调整。

为了保证坯料7冲压过程的稳定性，在所述下模本体3上连接有压边圈5，所述压边圈5上连接有用于定位固定坯料7的定位件6。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，准备由待测材料制成的坯料，所述坯料上加工有若干个特征部；

S2，将坯料固定于冲压模具上，设定工艺参数对坯料进行冲压，得到冲压件；

S3，计算出冲压件的不同应变特征区域的减薄率，观察特征部的开裂情况，以冲压成形后的冲压件的不同应变特征区域的减薄率作为待测材料的第一评价指标，以冲压成形后的冲压件的特征部的开裂尺寸作为待测材料的第二评价指标；若第一评价指标不大于设定阈值，且第二评价指标为0，则判定待测材料冲压成形性能满足要求，反之判定待测材料冲压成形性能不满足要求。

2.根据权利要求1所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述S1中的特征部包括设于坯料上的第一孔和第二孔；

所述第一孔位于坯料边缘，所述第二孔用于形成翻边，冲压时，冲压模具上的翻边组件伸入第二孔中，使得第二孔外扩下压形成翻边；冲压后，以第一孔边缘的开裂尺寸作为待测材料边缘开裂性能的评价指标，以第二孔形成的翻边的开裂尺寸作为待测材料翻边性能的评价指标。

3.根据权利要求2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述第一孔的孔径≥10mm，所述第二孔的孔径≥5mm。

4.根据权利要求2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述第一孔的数量至少为两个，依据实际产品的结构特征设计第一孔的布置位置。

5.根据权利要求1或2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述S3中不同应变特征区域包括平面应变区域、拉-压应变区域和拉-拉应变区域，分别计算出平面应变区域、拉-压应变区域和拉-拉应变区域的减薄率并与设定阈值进行比较。

6.根据权利要求1或2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述S3中的设定阈值为20％。

7.根据权利要求1或2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述坯料的料厚为1.0～2.0mm。

8.根据权利要求1或2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：还包括S4，比较待测材料与对比材料的冲压成形性，记录由S3得到的待测材料冲压件的不同应变特征区域的减薄率η₁、特征部开裂尺寸ε₁；

采用与待测材料相同的冲压方式对由对比材料制成的坯料进行冲压，记录对比材料冲压件的不同应变特征区域的减薄率η、特征部开裂尺寸ε；

若η₁＜η、ε₁≤ε，则判定待测材料的冲压成形性优于对比材料的冲压成形性，反之则判定待测材料的冲压成形性劣于对比材料的冲压成形性。

9.根据权利要求1或2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述减薄率的计算式为：

10.根据权利要求1或2所述的材料冲压成形性能的多维评价方法，其特征在于：所述待测材料为抗拉强度≥600MPa的钢材。

11.一种材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：能够实现权利要求1至10任一项所述的材料冲压成形性能的多维评价方法的步骤，其系统包括：

冲压模具，用于对由待测材料制成的坯料进行冲压；

数据记录模块，用于采集冲压前的料厚、冲压后的料厚、冲压后特征部的开裂尺寸；

数据分析模块，基于数据记录模块采集的数据进行分析，评价待测材料冲压成形性能。

12.根据权利要求11所述的材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：所述冲压模具包括上模本体、压料芯、下模本体和翻边组件，所述上模本体和下模本体相对布置，所述压料芯高度可调地连接于上模本体下方，通过调整压料芯高度实现冲压深度的调节；所述下模本体上设有用于承载坯料的支撑部，所述翻边组件连接于上模本体的下方且翻边组件与坯料上的某个特征部位置相对应。

13.根据权利要求12所述的材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：所述压料芯包括压料芯本体以及设于压料芯本体上方的若干个垫块，通过设定垫块厚度及垫块数量实现压料芯高度的调节。

14.根据权利要求13所述的材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：所述压料芯本体厚度≥15mm，所述垫块厚度为1.0mm、1.5mm或2.0mm。

15.根据权利要求12所述的材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：所述翻边组件包括基座和与芯轴，所述芯轴上部与基座螺纹连接，芯轴下部外侧壁与特征部内侧壁对应配合使得特征部形成翻边。

16.根据权利要求15所述的材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：所述芯轴下部呈外径由下至上逐渐增大的台阶状。

17.根据权利要求12所述的材料冲压成形性能的多维评价系统，其特征在于：所述下模本体上连接有压边圈，所述压边圈上连接有用于定位固定坯料的定位件。