一种汽车薄板扩孔试验用冲孔装置及方法与流程

本发明属于钢板检验技术领域，尤其涉及一种汽车薄板扩孔试验用的试样冲孔装置及方法。

背景技术：

随着汽车轻量化越来越受到汽车生产企业的重视，一些轻量化新材料如高强钢、铝镁合金以及复合材料等在汽车设计中的比重日益加强，同时一些新工艺如辊压成形、液压成形等先进加工工艺也被广泛使用。作为目前使用量仍占据主导地位的高强钢产品，准确评价其加工成形性能已经成为钢铁企业和汽车生产企业共同关注的课题。

一些汽车零件在制备过程中，往往需要在冲压成形之前完成工艺孔的加工，而高强钢作为零件材料时，由于高强钢普遍存在较强的内应力，导致工艺孔的边缘部位产生局部加工硬化，在后续的冲压成形过程中特别是在拉伸变形时，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是评价高强钢成形性能的有效手段，而在钢板上制备符合扩孔试验标准要求的初始圆孔，则是扩孔试验的技术关键。

传统的方法主要有采用麻花钻进行初始圆孔加工，这会使圆孔周围的加工痕迹明显，毛刺显著，加工硬化大，特别是对于机械加工性比较敏感的高强钢，扩孔率会产生非常大的波动，造成实验数据精度低，经常需要重复试验，这样又浪费了大量的人力物力资源，实验成本也比较高。而最新的扩孔试验国标(GB/T15825.4-2008《金属薄板成形性能与试验方法第4部分：扩孔试验》)规定，制备扩孔试验初始圆孔需采用机械冲压的方式，而不能采用钻孔等方式。

技术实现要素：

本发明提供一种汽车薄板扩孔试验用试样冲孔装置及方法，其目的旨在克服现有扩孔试验初始圆孔存在的精度低、加工方法粗等缺陷，从而能够准确加工初始圆孔，在保证试验效率的同时，提高钢板扩孔率测定的准确性。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种汽车薄板扩孔试验用冲孔装置，包括试验机固定平台、升降平台及导轨，其特征在于，增设上模和下模；所述上模包括上模座、凸模、导柱、螺柱、冲头、弹簧及压边圈，凸模通过螺栓固定在上模座下面，凸模中间装有冲头，凸模与压边圈之间分别等间距分布有导柱、螺柱及弹簧，压边圈中心设有冲头导向孔，边部分别设有导柱孔和螺柱孔，上模座通过螺栓固定在试验机固定平台下面；所述下模由下模座和凹模组成，凹模通过螺栓固定在下模 座上，下模座的凹模外侧对称设有两个板料固定台，凹模与下模座中心对应设有冲孔，下模座通过螺栓连接在试验机升降平台上面。

所述冲孔直径为6～20mm。

所述凸模与压边圈之间等间距分布的导柱、螺柱及弹簧的数量均为3个。

一种汽车薄板扩孔试验用冲孔方法，其具体过程和步骤为：

1、选用厚度为1～6mm的汽车薄板，分别加工直径为100mm的圆形试样，并去除试样边部的加工毛刺；同时用钢板制作一正方形卡环，卡环中间加工一直径为101mm的试样孔。

2、将装好的上模、下模用螺栓分别固定在试验机固定平台和升降平台上。

3、将试样放置在凹模上，并用卡环套住试样后，将卡环放置在下模座的板料固定台上。

4、提升试验机升降平台，升降平台将试样压紧在凹模与压边圈之间，然后继续提升升降平台，利用凹模冲孔与冲头之间的剪切力完成试样冲孔。

5、下降升降平台，使冲头脱离冲孔，直至升降平台回程归位。

6、改变试样厚度，重复步骤1～5，冲制出符合GB/T15825.4-2008标准要求的不同厚度扩孔试验用板料试件。

本发明的有益效果为：

本发明克服了现有扩孔试验初始圆孔存在的精度低、加工方法粗等缺陷，能够准确加工初始圆孔，冲制出符合GB/T15825.4-2008标准要求的不同厚度扩孔试验用板料，在提高试验效率的同时，可以准确地测定钢板的扩孔率。

附图说明

图1是冲孔装置结构示意图；

图2是上模主视图；

图3是上模仰视图；

图4下模立体图；

图5是卡环立体图。

图中：下模座1、凹模2、压边圈3、导柱4、冲头5、凸模6、上模座7、固定平台8、弹簧9、螺柱10、冲孔11、升降平台12、导轨13、板料固定台14、卡环15、试样孔16。

具体实施方式

本发明汽车薄板扩孔试验用冲孔装置，是在材料试验机的基础上，又增设上模和下模。材料试验机包括固定平台8、升降平台12及导轨13，升降平台12沿导轨13上下运行。

上模包括压边圈3、导柱4、冲头5、凸模6、上模座7、弹簧9及螺柱10。凸模6通过 螺栓固定在上模座7下面，凸模6中间装有冲头5，冲头5的直径与冲孔11应对应选取，均为6～20mm。凸模6与压边圈3之间分别等间距(间隔120°)分布有3个导柱4、3个螺柱10及3个弹簧9，压边圈3的中心位置上设有冲头导向孔，压边圈3的边部分别设有导柱孔和螺柱孔，用于导柱4和螺柱10的导向和穿行，实现压边圈3的上下移动。上模座7通过螺栓固定在试验机固定平台8的下面。

下模由下模座1和凹模2组成，凹模2通过螺栓固定在下模座1上，在凹模2外侧对称设有两个板料固定台14，板料固定台14通过螺栓连接在下模座1上。凹模2与下模座1的中心位置上对应设有冲孔11，用于与冲头5配合进行剪切冲孔，同时用于落料。下模座1通过螺栓连接在试验机升降平台12上面。

本发明汽车薄板扩孔试验用冲孔方法的具体过程和步骤为：

1、选用厚度为1～6mm的汽车薄板，分别加工直径为100mm的圆形试样，并去除试样边部的加工毛刺。

同时用钢板制作一正方形卡环15，并在卡环15中间加工一直径为101mm的试样孔16。

2、将装好的上模、下模用螺栓分别固定在试验机固定平台8和升降平台12上。

3、将试样放置在凹模2上，并用卡环15套住试样后，将卡环15放置在下模座1的板料固定台14上。

4、提升试验机升降平台12，升降平台12将试样压紧在凹模2与压边圈3之间；然后继续提升升降平台12，利用凹模2的冲孔11与冲头5之间的剪切力完成试样冲孔。

5、下降升降平台12，使冲头5脱离冲孔11，直至升降平台12回程归位。

6、改变试样厚度，重复步骤1～5，冲制出符合GB/T15825.4-2008标准要求的不同厚度扩孔试验用板料试件备用。