挤压工艺及模具实验指导书

PAGE1PAGE10实验项目名称：钣料实验机的结构原理和操作实验项目性质：普通实验所属课程名称：金属冲压工艺及模具实验计划学时：2一、实验目的：了解试验机的基本结构原理，掌握对它的基本操作。二、试验设备：BHB-80A型钣料试验机。三、试验机的功能该试验机是国产的钣料试验机。其功能齐全，能进行液压胀形，刚性模胀形，冲坯（拉深），扩孔（KWI），杯突（IE），锥杯（CCV）等实验，还可以做双向拉伸应力——应变曲线，成形极限图（FLD）及液压胀形应变分布等实验。配合其他试验手段可以对金属薄板进行从“宏观”到“微观”的多种试验研究工作。四、主要技术参数1、最大刚性模冲压力300KN2、最大液压胀形液压32Mpa3、最大压边力500KN4、刚性模和冲压模行程100mm5、系统最大液压35Mpa6、最高压力40Mpa五、执行机构（模具）结构介绍图1是执行机构的结构示意图，执行机构由模筒1、压边活塞2、中心活塞3、模底4及凹模组成。其中有液压油的三个工作空间：Ⅰ－压边液压工作空间工作时根据不同材料所需的不同压边力，调整压边减压阀上的手柄，获得所需的压边力，其间液压在0～10Mpa范围内。Ⅱ－工作液压工作空间其间压力在0～32Mpa范围内。液压胀形按此压力计算应力，刚性模胀形和冲杯等试验则以此压力乘以中心活塞面积来计算冲压力，中心活塞的底面积为95cm2。提供压边力109867Ⅲ51Ⅰ24Ⅱ311提供压边力109867Ⅲ51Ⅰ24Ⅱ311ⅠⅠ圆环面圆环面凹模提升进油凹模提升进油压边进油胀形进油凹模下降进油压边进油胀形进油凹模下降进油11—模筒2—压边活塞3—中心活塞4—模底5—半球凸模6—凹模座7—凹模8—凹模座提升盘9—悬臂10—手柄11—升降动作液缸Ⅰ—压边液压腔Ⅱ—工作液压腔Ⅲ—胀形等实验空间图1BHB－80A试验机执行机构示意图Ⅲ－液压胀形、刚性模胀形、冲杯等试验的工作空间。液压胀形时可用螺丝刀拧开中心活塞（旋2～4圈），液压油即从Ⅱ进入Ⅲ腔进行液压胀形。此时应将刚性半球凸模卸下放置起来。在进行液压胀形或刚性模胀形时，凹模座6应装上如图所示的带梗凹模7。在进行冲杯等试验时，则应换上相应的标准凹模，并在压边活塞上放上平滑的压边圈。在装卸模具时，千万注意不要损伤胀形凹模7的凸梗，否则将失去其油封功能。凹模升降机构由凹模底座提升盘8，悬臂9、升降动作筒11及定位销等组成。在凹模底6的齿凸与模筒1的齿凹相对时，可将凹模底提起和放入。放入后，转动手柄10使二者的齿凸对正（注意：一定要对正），即可通油进行压边。图2台面器件图2台面器件Ⅰ——仪表板Ⅱ——台面Ⅲ——操纵台1油泵开关2凹模座升开关开3凹模座降开关4压边开关5胀形开关6抽油回程开关开关7转换开关绿钮红钮Ⅱ压力继电器压边调压器左右系统调压阀胀形调压阀12341234胀形压力表压边压力表系统压力表抽油负压表指示灯电液控制器ⅡⅠ

六、台面、操纵台及仪表板各器件和按钮如图2所示。ⅡⅠⅠ－仪表板。其上装有系统压力表1、压边压力表2、胀形压力表3、抽油负压表4及电液操制器。Ⅱ－台面板。在四角上分别装有系统调压阀1、胀形调压阀2、压力继电器3和压边调压阀4。Ⅲ－操纵台。自右向左装有油泵开关1、模座升开关2、模座降开关3、压边开关4、胀形开关5、抽油回程开关6和转换开关7。各按钮开关的绿钮为起动钮，红钮为停止钮。七、操作步骤现以液压胀形为例，说明试验的操作过程。其它试验的操作参照其进行。1准备好试件，试件必须经过清洗，用白布擦拭。2合上电源开关，打开钥匙开关，电源（220v、6v）指示灯亮。3取在防尘挡油罩，旋动凹模座手柄10，使凹模座6的齿凸与模筒1的齿凹对正（见图4-1）。4按下操纵台的按钮开关2的绿钮，凹模座提起，推开凹模座，放上试件。5将凹模座6拉回，旋动手柄，使齿凸齿凹对正，按下操纵台上开关2的红钮，再按下开关3的绿钮，凹模座落下，再旋动手柄，使两者齿凸对正。6若是第一次开车试验，须将台面上的手柄Ⅱ－1、Ⅱ－2、Ⅱ－4调松。避免使压力冲到最大值。7按下操纵台上开关3的红钮，再按下开关4的绿钮，旋动手柄Ⅱ－1，使系统压力达到需要值（由系统压力表Ⅰ－1显示）。8旋动手柄Ⅱ－4，使压边液压达到需要值（由压边压力表Ⅰ－2显示），但压边液压最大不得超过10Mpa。9打开电液控制器的电源开关，旋动旋钮Ⅰ，使其电流表的值达到需要值。10按下开关5的绿钮，旋动手柄Ⅱ－2，使胀形液压达到需要值（由胀形压力表Ⅰ－3显示）。11在液压胀形接近“失稳”前，或其他实验产生裂纹前应缓慢加压。达到试验最后状态后，按下操纵台开关1的红钮，再按下开关4的红钮，系统全部卸压。12按下操纵台上开关6的绿钮，压边及中心活塞回程，凹模座与模筒齿凸亦应脱离，旋动模座手柄，使凹、凸对正，再按下开关6的红钮。13按下操作台上开关2的绿钮，将模座提起，用手将其推开，取下试件。14试验结束时，应将一个试件垫在模具中，再将凹模座放入，盖上防尘挡油罩，关掉电源。八、操作中的几点说明1压力继电器Ⅱ－3的调整手柄一般情况下不调动，当压边液压达到0.3～0.8Mpa时。压力表Ⅰ－2上方的大的红指示灯亮时，表示此手柄位置适宜，并由锁紧螺母锁紧。2压边调压阀Ⅱ－4用来调定压边的液压，可以根据试验要求选定。3停机时间较长时，模具的Ⅰ腔和Ⅱ腔中可能进入空气。需反复升压几次，排除其间的空气。4进行液压胀形时，需把中心的螺钉拧松2~4圈。在进行其它试验时，要把该螺钉拧紧，在放上其它相应的实验模具。5胀形压力和胀形速度可用两种方法调整。一是电液控制器的输出电流调到0.6A以上，然后用手柄Ⅱ按所需压力和速度进行调整。或是将电流调到0.4～0.5之间，使调速阀对速度有节制作用，再用手柄Ⅱ调整。二是将电液控制器的电流调到零位，将手柄Ⅱ旋到关死位置，再调电液控制器的电流来控制升压速度。6冲压力算式：P冲＝P2式中P2为Ⅱ腔的液压，MPa；F为中心活塞下部的面积，F＝95压边力算式：P压＝P1S1+P2S2P1－压边（即Ⅰ腔）液压，MPa；P2－涨形（即Ⅱ腔）液压，MPaS1－压边活塞大环形面积，S1=336cm2，见图１S2－胀形油腔压边活塞小环形面积，S2=59cm2见图１材料材料代号液压MPa压边力KN不锈钢1Cr18Ni9Ti8316合金钢30CrMnSi7276优碳素钢206237优碳素钢105197优碳素钢084158硬铝LY-12M1.559

实验项目名称：挤压变形金属流动规律研究及模具结构分析实验项目性质：综合性所属课程名称：挤压工艺及模具设计实验计划学时：4一、实验目的1了解金属挤压塑性变形的不均匀现象。2了解挤压模结构、各零件名称及其在模具中的作用。二、实验内容和要求1利用坐标网格法对正挤压实心件金属流动情况进行分析，掌握正挤压变形特点与变形分区，塑性变形区的位置及应力与应变状态，正挤压缺陷情况。2学习挤压模具结构的一般知识，绘制挤压模具装配简图。三、实验主要仪器设备和材料BHB－80A试验机，挤压模，钢尺，卡尺等。图1挤压模具结构图挤压变形实验在BHB－80A型钣料实验机上进行。为适应试验机的成型空间和所提供的压力，挤压模具结构与尺寸如图1所示。挤压试样材料为锡，试样为圆柱体，其尺寸为φ20×20mm四、实验方法1正挤压实心件金属流动分析（1）挤压的概念与分类。挤压是对将放在模具模腔（或挤压筒）内的金属坯施加外力，迫使金属从模孔中挤出，获得所需形状、尺寸并具有一定力学性能的挤压制件的塑性加工方法。挤压变形的特点是由大截面向小截面的变形。按照挤压坯料的温度分为：冷挤压、温挤压、热挤压。（2）挤压的基本方法。挤压的基本方法主要包括：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压、镦挤复合法。（3）正挤压的金属流动变形与变形分区。为了解金属正挤压实心件金属流动情况，实验采用了坐标网格法。将圆柱体坯料切成两块，在其中的一块剖面刻上均匀的网格，并在剖面上涂润滑油，再与另一块剖面拼合在一起放入挤压凹模模腔内进行正挤压，当挤压至某一时刻时停止挤压，取出试件，将试件沿拼合面分开，此时可观察到网格变化情况。图2正挤压变形的网格示意图a)变形前；b)理想变形；c)理想润滑时的变形；d)实际变形图2a)变形前的网格情况。图2b)理想变形的网格，它是假定凹模出口形状和润滑状态理想，挤压的材料变形是均匀、无剪切变形，是理想变形。但是，在外部摩擦、工件形状、变形程度及各种因素的影响下，实际情况与理想变形有一定的差别。理想润滑时的挤压金属变形见图2c)，可看出，坯料的边缘接近凹模孔口时才发生变形。坯料的中心部分首先开始变形，横格线向挤压方向弯曲，接近模具孔口部分的弯曲程度最大。而与模具型腔表面的接触部分，却倾向于停留不动，表现为表层的横格线间隔基本不变。由于锥面的推挤作用，纵向方格线向中心靠拢，发生不同程度的扭曲，位于模具孔口附近的扭曲变形最为显著，变形主要集中在模具孔口附近。处于凹模下底面转角处的那一小部分金属很难变形或停留不动，被称之为死区。死区的大小与摩擦、凹模锥角、变形程度有关。实际生产中，润滑条件达不到理想的情况。由于坯料与模具表面之间的摩擦会使变形不均匀程度加剧，见图2d)，表现为网格歪扭更严重，死区也相应变大。横向网格线在出口处发生了较大的弯曲，且中间部分弯曲更剧烈，这是由于凹模与被挤压坯料表面之间存在着接触摩擦，使金属在流动时外层滞后于中层的缘故。1待变形区2变形区3死区4已变形区图3正挤压变形分区正挤压时坯料大致分为：变形区、不变形区（又分为待变形区、已变形区）和死区，见图3。因为变形区始终处于凹模孔口附近，只要压余量厚度不小于变形区的高度，变形的大小、位置都不变，所以正挤压变形属于稳定变形。变形区的应力状态与应变状态见图3。正挤压实心件的变形特点是：金属进入变形区才发生变形，此区称为剧烈变形区。进入此区以前或离开此区以后，金属几乎不变形，仅作刚性平移。在变形区内，金属的流动是不均匀的，中心层流动快，外层流动慢；而当进入稳定变形阶段以后，不均匀变形的程度是相同的。在凹模出口转角处会产生程度不同的金属“死区”。2挤压变形程度的表示方法（1）断面收缩率式中，、分别是挤压变形前坯料和挤压变形后工件的横断面积（mm2）a=b（2）挤压比（3）对数变形程度五、实验步骤1正挤压实心件金属流动分析实验（1）分析正挤压模具，了解其凸凹模的采用的结构形式。测量毛坯尺寸。（2）浇注挤压毛坯5，由沿轴线剖开的两个半块，剖面磨平，并在其中的一块剖面刻上均匀的网格，清洗干净。用双面胶将两半挤压毛坯粘成一圆柱体。（3）参见试验机执行机构结构图，把凸模8装到实验机的中心活塞上，再把压边圈放到压边活塞上。将挤压毛坯5粘放在凸模8的工作端面，保证同轴性。（4）把由件1、2、3、4、6、7组成的凹模部件放在凸模8上，保证毛坯5在凹模腔内。（5）把凹模底坐放置于模筒中，置于锁紧位置。（6）按下压边开关的按钮。调整压边调压阀的液压手柄，调整压边力。（7）将顶杆9放入凹模孔中。按下胀型按钮，凸模上升。当压力较小时，凸模不再上升，此时观察顶杆9外升高度。（8）升高中心液压腔的液压力，注意观察顶杆9外升高度与压力表的读数值，当挤压至某一时刻时停止挤压，此时，可拧动电液控制器上面的旋钮，使小电流表回零（或按下停止压边的按钮；或按停机按钮。）（9）按下操纵台胀形停止、压边停止的红色按钮。（10）按下操纵台抽油回开关程绿钮，压边及中心活塞回程，凹模座与模筒齿凸亦应脱离，旋动模座手柄，使齿凹、齿凸对正，再按下抽油回程开关的红钮。（11）按下操作台上凹模座升开关绿钮，将模座提起，用手将其推开，取下试件。（12）将试件沿拼合面分开，观察到网格变化和金属流动情况。（13）更换一个挤压毛坯，在其外周涂上润滑剂，重复上述1至12步骤。（14）试验结束时，再将凹模座放入，盖上防尘挡油罩，关掉电源2挤压结构分析（1）将模具从存放架上取下，放在钳工台上；（！注意：由于模具是由两大部分组成，为防止下模部分滑落，造成伤害，必须双手抬下模部分。）（2）观察挤压模