板材成形试验模具设计及仿真

北京航空航天大学毕业设计（论文） 第 13 页

同时也降低模具寿命。确定间隙时需考虑板料本身公差，圆筒形件口部的增厚及拉深件的精度要求。 2、扩孔试验

根据国家标准《金属薄板成形性能与试验方法扩孔试验》GB/T 15825.4-1995中的试验原理：试验时，将中心带有预制圆孔的试样置于凹模与压边圈之间压紧，通过凸模将其下部的试样材料压入凹模，迫使预制圆孔直径不断扩大（见图2.5），直至孔缘局部发生开裂停止凸模运动测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算扩孔率λ作为金属板料的扩孔性能指标。将试样通过预制圆孔和导销套放在凸模顶端，施加压力后启动凸模运动进行扩孔试验，至试样孔缘上任意一个局部开始破裂时立即停机，取出试样。测量试样孔径时，应避开孔缘上的局部裂纹，分别测出空径的最大值dfmax和最小值dfmin，测量精确到0.05mm。对同种材料进行10次有效重复试验，当预制圆孔胀大后，明显偏离试样中心；试样起皱或孔缘裂纹沿试样边缘缺陷或伤痕方想发展时试验无效。

图2.5 扩孔试验原理

凸模、凹模及试样的尺寸见表2.3。

北京航空航天大学毕业设计（论文） 第 14 页

表2.3 凸、凹模及试样尺寸 mm 板料基本厚

度t0

凸模 圆角半

直径dp

径rp 250-0.05

3±0.1

凹模

内径Dd 270+0.05

圆角半

径rd 1±0.1

预制圆

孔初始直径d0 7.050+0.05 6.250+0.05 5.000+0.05 12.00+0.05 10.00+0.05 8.00+0.05 16.50+0.05

导销直径d'0 7.50-0.05 6.250-0.05 5.000-0.05 12.00-0.05 10.00-0.05 8.00-0.05 16.50-0.05

圆形试样直径D0

方形试样边长l0

0.20~1.00 ≥45~70

＞1.00~2.00 ＞2.00~4.00

400-0.05 550-0.05

5±0.1 8±0.1

440+0.05 630+0.05

1±0.1 1±0.1

≥70~100 ≥100

扩孔试验，本着节约材料的原则，对同一凸模尺寸中不同导销直径的，我在这用了个台阶轴来接决这个问题，就是我在凸模上开一个直径是该凸模直径中导销直径最大的孔，再做一个由该直径凸模倒销直径的台阶轴，在台阶轴的底部来一个M3的螺纹孔，用来控制台阶轴在凸模孔中的深度。如图2.6所示。扩孔试验凹模见图2.7所示

图2.6 扩孔凸模（凸模直径为40mm）

（a）凹模内径为63mm （b）凹模内径为44mm

图2.7 扩孔凹模

北京航空航天大学毕业设计（论文） 第 15 页

扩孔模具装配见图2.8

图2.8扩孔模装配（凹模尺寸为44mm）

3、锥杯试验

根据国家标准《金属薄板成形性能与试验方法锥杯试验》GB/T 15825.6-1995中的试验原理：试验时，圆盘片试样平放在锥形凹模孔内，通过钢球对试验进行“拉深+胀形”符合成形，即锥杯成形（见图2.9），直到杯底侧壁发生破裂时停机，然后测量锥杯口部的最大外径Dmax和最小外径Dmin，并用它们计算锥杯值CCV（或相对锥杯值η）作为金属板的“拉深+胀形”复合成形性能指标。将试样平放在凹模孔内，启动试验装置进行锥杯成形，直至杯体侧壁发生破裂为止，对同种材料进行6次有效重复试验。当锥杯形状明显不对称，锥杯口部起皱或锥杯底度进入凹模直端部分时仍未发生破裂时试验无效。以锥杯口处相对的两个凸耳峰点为基准测量锥杯口的最大外径Dmax；以锥杯口处相对的两个凸耳谷点为基准测量锥杯口的最小外径Dmin；测量精度不低于0.05mm。

北京航空航天大学毕业设计（论文） 第 16 页

图2.9 锥杯试验原理

模具的工最尺寸见表2.4

表2.4 模具工作尺寸

名称 板料基本厚度 钢球直径Dp 凸模直径dp 试样直径D0 凹模孔直端直径Dd 凹模孔圆角半径rd 凹模孔锥角γ 凹模孔直端有效高度hd 凹模孔直端开口高度h'd Ⅰ 0.50～＜0.80 12.7 =Dp 36±0.02 14.60±0.02 3.0 60°±0.05° ＞20 ＞5 Ⅱ 0.80～＜1.00 17.46 =Dp 50±0.02 19.95±0.02 4.0 60°±0.05° ＞20 ＞5 Ⅲ 1.00～＜1.30 20.64 =Dp 60±0.02 24.40±0.02 6.0 60°±0.05° ＞25 ＞5 Ⅳ 1.30～＜1.60 26.99 =Dp 78±0.02 32.00±0.02 8.0 60°±0.05° ＞25 ＞5 在锥杯试验中，首先是了解保平块的形状及作用使保平块的倒角与凸模上锥形凹定的角度一致。在根据凸模直径与钢球的直径确定保平块的两个内径。还有就是凹模口直端开口的高度也需要注意。

图2.10 为锥杯试验的凹模