CN201511076U - 一种扩孔试验用板材冲孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种扩孔试验用板材冲孔装置，包括一上模和一下模；所述上模包括：一冲模；一冲模固定板，其上设有一孔，所述冲模上端部嵌入该冲模固定板的孔中；一装配连接板，压在冲模固定板上方并与其固定连接，将冲模固定在冲模固定板内；所述下模包括：一底板；一凹模，固定于底板上；一冲模导向板，设在凹模上方并保持一定距离，冲模导向板上设有一孔，所述冲模穿过该孔；所述冲模固定板和冲模导向板之间设有一弹性缓冲装置。本实用新型装置可采用手动锤击加载，也可装配在试验机上提供更大载荷的冲压力，以适应高强钢板的扩孔试验所需，因而具备良好的推广及应用前景。

Description

一种扩孔试验用板材冲孔装置

技术领域

本实用新型属于金属材料力学性能试验领域，特别是涉及厚度为0.2～4.0mm与1.2～6mm的金属板、条、带料在实施扩孔试验时，需预先对板材冲制初始圆孔时应用的一种扩孔试验用板材冲孔装置。

背景技术

扩孔是表征金属板材成形性能的基本试验之一，使用锥头凸模14、压边圈12对试样1上的冲制圆孔进行扩孔(翻边)试验，并在孔缘(竖缘)发生开裂，出现孔缘裂纹15时检测和计算扩孔(翻边)变形量，扩孔试验示例如图1a)和图1b)所示。

随着先进高强钢与铝镁合金材料在汽车轻量化设计中所占的比重日益增强，以及辊压成形等先进加工工艺的广泛应用，准确表征与评价高强钢材料的加工成形特性已成为钢铁冶金企业与下游汽车制造企业共同关注的课题。由于高强钢普遍存在较强的内应力状态，使用过程中的剪切、冲裁与材料固有的回弹作用会加剧冲剪边缘部位的损伤与局部加工硬化的产生，在后续的冲压成形过程中特别是在受拉变形时，这些部位会过早地产生裂纹而导致破坏。因此，建立并准确实施扩孔试验将是评价高强板钢成形性能的有效手段，而在钢板上制备符合标准要求的初始圆孔，则是扩孔试验的技术关键。

为在实验室中尽可能贴近工业实际条件模拟板材在在冲剪过程中形成的加工硬化以及冲制毛刺等缺陷，GB/T 15825.4-2008《金属薄板成形性能与试验方法第4部分：扩孔(翻边)试验》(修改采用ISO/TS 16630：2003《金属材料—扩孔试验方法》)规定预制在板材上的圆孔需采用机械冲压的方式冲制，而不能采用钻孔、镗孔等方式。此外，标准严格规定了冲制圆孔直径为10mm，以及根据试样厚度所设置的冲孔凸模17、冲孔凹模13之间的相对间隙、冲孔模具的制造公差等技术要求，如图2a)和图2b)所示。

除冲孔示意图外，标准并未给出详细的冲孔模具设计图，这为扩孔试验用板材冲孔装置的开发留下了设计空间。经检索，与本实用新型相近的现有技术如下：

中国专利，专利公开号CN2043168，专利名称“多用冲孔器”，是一种用于金属或非金属薄板打孔的手持式工具，根据杠杆原理并利用曲线运动，将手压力转变为垂直剪切力以达到冲孔的目的。如图3所示，由于此实用新型冲孔作用力来源压轮①-穿销④-压头③的相互作用，穿销起到固定与传递载荷的作用，故此实用新型普遍存在冲孔作用力不高，制孔规格较小的缺陷。据其介绍可用于加工Φ1～5毫米的金属板(钢厚度低于1mm，铝低于2mm)和Φ1～8毫米的塑料板(厚度低于5mm)，无法满足标准要求的10mm孔径且厚度1-6mm高强钢板冲孔要求，一例常见的使用缺陷即是穿销脱位而压头无法压入钢板；

中国专利，专利公开号CN88201084，专利名称“冲孔器”，是一种手动冲孔工具，利用冲头、冲模间的配合，以手旋转冲头，将孔冲出。根据技术原理，采用此装置其本质上属于一类慢速钻孔，不符合标准规定的一次冲孔保留毛刺等缺陷的技术要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种扩孔试验用板材冲孔装置，通过冲模的机械运动以及冲模与凹模形成的剪切力，可在金属板材上快速冲制出符合GB/T15825.4-2008标准的初始圆孔。

本实用新型的目的是这样实现的：一种扩孔试验用板材冲孔装置，包括一上模和一下模；

所述上模包括：

一冲模；

一冲模固定板，其上设有一孔，所述冲模上端部嵌入该冲模固定板的孔中；

一装配连接板，压在冲模固定板上方并与其固定连接，将冲模固定在冲模固定板内；

所述下模包括：

一底板；

一凹模，固定于底板上；

一冲模导向板，设在凹模上方并保持一定距离，冲模导向板上设有一孔，所述冲模穿过该孔；

所述冲模固定板和冲模导向板之间设有一弹性缓冲装置。

圆柱形凹模采用可更换设计，并通过三根装配螺栓与底板固定，凹模上的冲孔内孔径根据板料的厚度规格按照GB/T 15825.4-2008标准公差加工制造。根据板料的厚度设计凹模的高度，使凹模上表面与冲模导向板的下表面形成进料间隙，防止冲孔过程中板料受中央剪切力作用翘曲。

由于凹模采用可更换式设计，根据板料厚度规格可选用特定高度与孔径的凹模件，凹模高度与上盖板配合可提供进料间隙，防止冲压时板料翘曲。凹模孔径与冲模配合，可适应不同厚度试样的冲孔需求。本装置可采用手动锤击加载，也可装配在试验机上提供更大载荷的冲压力，以适应高强钢板的扩孔试验所需。

优选地，所述冲模与所述冲模固定板通过热机械装配紧密形成一体。所述冲模固定板可通过螺栓连接至试验机，也可为手动锤击加载提供作用部。

优选地，所述装配连接板与冲模固定板通过螺栓连接。

优选地，所述弹性缓冲装置为一塑胶缓冲块和一弹簧，套在冲模上。

为避免冲孔装置过载毁损并便于冲孔落料后上模回程归位，在上模与下模之间设计可变形塑胶缓冲块与弹簧起平衡加载与保护作用。

冲模导向板与底板通过两侧的支架形成固定式螺栓连接，底板与两边侧垫块也通过螺栓连接。其中冲模导向板与底板中央均开有导向圆孔。导向圆孔孔径取冲模直径的正公差，便于冲模的上下冲压行程与冲压后小圆片落料。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

1)本实用新型的凹模采用可更换式设计，并具有若干不同规格的内径与高度组合，根据板料厚度规格可选用特定高度与内径的凹模，凹模上表面与导向板下表面配合可提供进料间隙，防止冲压时板料翘曲。凹模内径与冲模配合，可适应不同厚度试样的冲孔需求。

2)本实用新型通过冲模与凹模相对运动所形成的剪切力对金属板材冲孔落料，冲模可手动加载，也可以使用压力机加载。

3)本实用新型在冲模与凹模之间设置冲模导向板，导向板中央开设导向孔，可确保冲模与凹模的对中性要求。

4)在上模与下模之间设置缓冲块与弹簧起平衡加载与保护作用，可避免装置过载毁损并便于冲孔落料后上模回程归位。

附图说明

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型作进一步说明。

图1a)为扩孔(翻边)试验成形前示意图。

图1b)为扩孔(翻边)试验成形后示意图。

图2a)为冲孔示例冲孔前示意图。

图2b)为冲孔示例冲孔后示意图。

图3为中国专利公开号CN2043168实用新型构造图。

图4为本实用新型结构示意图。

图5为本实用新型冲模示意图。

图6a)为本使用实用新型冲模固定板示意图。

图6b)为图6a)的A-A向视图。

图7a)为本实用新型装配连接本示意图。

图7b)为图7a)的A-A向视图。

图8a)为本实用新型冲模导向板示意图。

图8b)为图8a)的B-B向视图。

图9a)为本实用新型底板示意图。

图9b)为图9a)的C-C向视图。

图10为本实用新型凹模示意图。

图中：

1-上模           2-冲模固定板   3-装配连接板

4-凹模           5-底板         6-冲模导向板

7-垫块           8-支架         9-弹簧

10-塑胶缓冲块    11-试样        12-压边圈

13-冲孔凹模      14-锥头凸模    15-孔缘裂纹

17-冲孔凸模      18-装配螺纹    19-导向圆孔

21-挂台        22-挂台让位

具体实施方式

如图5所示的冲模1，为一长圆柱体，一端有一挂台21。

如图6a)和图6b)所示的冲模固定板2，为一圆柱体，圆柱体的一面上有若干螺纹孔(本实施例中采用三个螺纹孔)，冲模让位孔和挂台让位22。

冲模1安装在冲模固定板2上，挂台21与冲模固定板2的挂台让位22配合，冲模与冲模固定板的冲模让位孔通过热机械装配的方式紧密装配形成一体。

如图7a)和图7b)所示的装配连接板3，为一圆柱体，圆柱体的外圈跟内圈上有若干沉头螺纹孔(本实施例中圆柱体外圈有两个沉头螺纹孔，内圈上有三个沉头螺纹孔)，使用螺钉，通过装配连接板3内圈上的三个沉头螺纹孔与冲模固定板2上的螺纹孔，使之连接。

如图4所示，上模包括冲模1，冲模固定板2，装配连接板3，通过装配螺栓固定在压力机压板上。

如图8a)和图8b)所示的冲模导向板6，上有一冲模导向圆孔19，和四个沉头螺纹孔，通过这四个沉头螺纹孔与支架8相连接。

如图9a)和图9b)所示的底板5，外圈的四个螺纹用来连接垫块7，中间的四个沉头螺纹，用来连接支架8，内圈有三个沉头螺纹孔，通过这三个沉头螺纹孔，与图10所示的凹模4上的装配螺纹18连接，使凹模实现可更换的安装在底板上。

冲模导向板6和底板5上有都一导向圆孔19，孔径取冲模直径的正公差，便于冲模1的上下冲压行程与冲压后的小圆片落料。

如图4所示，下模包括冲模导向板6、底板5、支架8、两侧垫块7，水平放置在压力机底座上，调整下模位置使得冲模能够在冲模导向板中央导向孔内无阻力移动，并以此确定工作位置。实际冲压前，将由塑胶缓冲块10与弹簧9构成的保护套包围在冲模1周围。

在冲孔过程中，启动压力机使压板下移，冲模1经过导向孔接触凹模4上的金属板料，并在冲模1与凹模4相互剪切作用下完成冲孔，小圆片落料经过凹模4与底板5中央落料孔落出，冲模1在压力机压板与弹簧9的平衡作用下回程归位。

根据板料厚度按照GB/T 15825.4-2008标准选择合适的凹模4装配在底板5上。可供选择的一组最佳实施例如表1所示，对应冲头直径10mm。

表1 模具尺寸与公差的最佳实施例   单位为mm

综上所述，本实用新型的凹模采用可更换式设计，可适应不同厚度试样的冲孔需求；本实用新型装置可采用手动锤击加载，也可装配在试验机上提供更大载荷的冲压力，以适应高强钢板的扩孔试验所需，因而具备良好的推广及应用前景。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种扩孔试验用板材冲孔装置，包括一上模和一下模，其特征在于：

所述上模包括：

一冲模(1)；

一冲模固定板(2)，其上设有一孔，所述冲模(1)上端部嵌入该冲模固定板(2)的孔中；

一装配连接板(3)，压在冲模固定板(2)上方并与其固定连接，将冲模(1)固定在冲模固定板(2)内；

所述下模包括：

一底板(5)；

一凹模(4)，固定于底板(5)上；

一冲模导向板(6)，设在凹模(4)上方并保持一定距离，冲模导向板(6)上设有一孔，所述冲模(1)穿过该孔；

所述冲模固定板(2)和冲模导向板(6)之间设有一弹性缓冲装置。

2.如权利要求1所述的扩孔试验用板材冲孔装置，其特征在于：所述冲模(1)与所述冲模固定板(2)通过热机械装配紧密形成一体。

3.如权利要求1所述的扩孔试验用板材冲孔装置，其特征在于：所述装配连接板(3)与冲模固定板(2)通过螺栓连接。

4.如权利要求1所述的扩孔试验用板材冲孔装置，其特征在于：所述弹性缓冲装置为一塑胶缓冲块(10)和一弹簧(9)，套在冲模(1)上。

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