CN201463811U - 成形极限曲线检测用模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模具，具体应用于薄板类材料成形极限曲线的检测领域，公开了一种成形极限曲线检测用模具，包括冲头，其特征在于，所述冲头为椭球形状的结构，椭球形长轴方向为冲头工作方向，椭球形的长轴半径与短轴半径的比例范围为：大于1∶1，小于1.6∶1，满足以下数学模型：。本实用新型可以改善试样包住冲头的现象，减小试样破裂位置从冲头顶部向周围转移的程度，提高成形极限曲线检测试验对高塑性材料的适用性，减少试验数据无效现象的发生和不必要的检测材料的浪费，提高了检测的效率和准确性，本实用新型结构简单、制作方便、易于安装、成本低、操作简单、使用效果好。

Description

成形极限曲线检测用模具

技术领域

本实用新型涉及一种模具，具体应用于薄板类材料成形极限曲线的检测领域。

背景技术

冲头形状——成形极限曲线检测中所使用的拉深模具冲头的几何形状，有球形冲头、平冲头。

冲头模具是成形极限曲线检测设备的一个重要组成部分。成形极限曲线(FLC)是用于冲压成形类薄板材料的一个关键性能指标。成形极限曲线的检测可以采用胀形试验来进行，胀形试验中主要有两种方法来检测材料的成形极限曲线，分别是Nakajima试验和Marciniak试验(见ISO12004-2：“Metallic materials-Sheet and strip-Determination of forming-limit curves-Part 2：Determination offorming-limit curves in the laboratory”)。Nakajima试验采用球形冲头和压边模具，当材料的塑性很好且试样较宽时(平行部分＞100mm)，试样经过充分的变形后，往往破裂的位置没有出现在球形冲头的顶部，而是在顶部的附近位置，当距离顶部过远时就会导致试验数据无效而失败。

现有技术在实际应用中存在球形冲头在成形极限曲线检测过程中试样容易包住冲头而使得试样的破裂位置向冲头顶部周围转移，当距离顶部过远时就会导致试验数据无效而失败的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成形极限曲线检测用模具，它具有椭圆球面形状的冲头，可以改善试样包住冲头的现象，减小试样破裂位置从冲头顶部向周围转移程度的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种成形极限曲线检测用模具，包括冲头，其特征在于，所述冲头为椭球形状的结构，椭球形长轴方向为冲头工作方向，椭球形的长轴半径与短轴半径的比例范围为：大于1∶1，小于1.6∶1，满足以下数学模型：

优选的技术方案为，所述冲头的短轴半径为50mm，长轴半径大于50mm小于等于80mm。

更加优选的技术方案为，所述冲头的短轴半径为50mm，长轴半径为70mm。

本实用新型的优点在于：

1.采用椭球面形状的冲头可以改善试样包住冲头的现象，减小试样破裂位置从冲头顶部向周围转移的程度，提高成形极限曲线检测试验对高塑性材料的适用性，减少试验数据无效现象的发生和不必要的检测材料的浪费，提高了检测的效率和准确性。

2.本实用新型能够作为非标准试验装置用于成形极限曲线的检测。

本实用新型结构简单、制作方便、易于安装、成本低、操作简单、使用效果好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

图1为本实用新型Z-Y剖面结构示意图(Z-X剖面结构同样)。

图2为现有技术中采用球形冲头压边模具进行成形极限曲线检测的示意图。

其中，1-椭球形冲头长轴半径，2-椭球形冲头短轴半径，3-与夹具连接的夹持部分，4-冲头下部，5-球形冲头模具，6-凹模，7-压边模，8-试样。

具体实施方式

如图2所示的现有技术中采用球形冲头压边模具进行成形极限曲线检测的示意图，Nakajima试验采用球形冲头5和压边模具6、7。

球形冲头5的顶部过分平滑，当材料的塑性很好试样较宽的时候，拉深过程中材料会包住整个冲头，使得冲头顶部材料的受力条件转好，加上冲头和试样8之间的摩擦影响，试样8的破裂位置会从顶部向周围转移。破裂位置的变化会引起试样8应变路径的变化，应变路径的不唯一性会造成试验结果可比性的降低。当这种情况变得很严重时试验数据就无效，材料成形极限曲线右边部分就会出现缺失，即使重新取样试验也无济于事。

针对球形冲头5在成形极限曲线检测过程中试样容易包住冲头而使得试样8的破裂位置向冲头顶部周围转移的不足，本实用新型提供了一种成形极限曲线检测用冲头模具，能够有效改善上述问题。

如图1所示的本实用新型Z-Y剖面结构示意图(Z-X剖面结构同样)，冲头采用回转体结构，椭球面的长轴半径1与短轴半径2的比例为大于1∶1，小于1.6∶1，优选的取值范围为：椭球面的长轴半径1大于50mm，小于或等于80mm，两个短轴半径2都是50mm，其中长轴方向是冲头的工作方向。最优选的取值范围为：以长轴半径1为70mm，短轴半径2为50mm。

椭球形状的冲头的数学模型如下(以长轴半径1为70mm，短轴半径2为50mm为例)：

$\frac{x^2}{{50}^2}+\frac{y^2}{{50}^2}+\frac{z^2}{{70}^2}=1$

图1中虚线部分4所示的冲头下部与夹具连接的夹持部分3的设计，与现有技术中冲头与下部夹具连接部分的设计相一致，可以实现利用本实用新型提供的成形极限曲线检测用冲头模具直接替换现有的国产BCS-30D系列试验机的冲头。

冲头表面需要进行特殊处理，使硬度和粗糙度达到一定要求：冲头表面的粗糙度设置为小于0.2μ，能够使冲头表面光洁，减小冲头和试样之间的摩擦，从而进一步降低试样的破裂位置会从顶部向周围转移的程度；冲头表面的维氏硬度要设置为大于1200，使得冲头有较强的硬度，用以加强冲头的使用寿命。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中.

Claims (3)

1.一种成形极限曲线检测用模具，包括冲头，其特征在于，所述冲头为椭球形状的结构，椭球形长轴方向为冲头工作方向，椭球形的长轴半径与短轴半径的比例范围为：大于1∶1，小于1.6∶1，满足以下数学模型：

2.如权利要求1所述的一种成形极限曲线检测用模具，其特征在于，所述冲头的短轴半径为50mm，长轴半径大于50mm小于等于80mm。

3.如权利要求1或2所述的一种成形极限曲线检测用模具，其特征在于，所述冲头的短轴半径为50mm，长轴半径为70mm。

Images