精冲模具材料的抗磨损性能测试装置的制作方法

本发明涉及的是一种金属材料物理性能测试领域的技术，具体是一种精冲模具材料的抗磨损性能测试装置。

背景技术：

精冲是一种先进的板料精密塑性成形技术，可直接获得剪切面光洁、尺寸精度高的零件，目前被广泛应用于汽车制造、航空器制造、通用机械等各部门。相比于普通冲裁，精冲模具成本高，结构更为复杂。由于冲裁间隙小，单边间隙一般为板厚的0.5～1％，成形过程中板料局部剧烈塑性变形现象明显，致使模具磨损严重，寿命偏低。因此，定量评价精冲模具材料抗磨损性能，有助于合理选取模具材料，减少模具磨损，降低模具成本。

目前常用模具材料磨损性能评测主要采用销盘实验和实际工况实验。销盘实验主要原理是通过磨损销和磨损盘的摩擦接触，测量磨损销的质量损失来评估模具材料的抗磨损性能。但是在整个实验过程中，作为磨损盘的零件板料未发生明显的塑性应变，磨损环境与精冲局部大变形区别很大，无法保证测试结果的准确性。而实际工况实验需要采用精冲压力机进行大批量实验，周期长、成本高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种精冲模具材料的抗磨损性能测试装置，通过使测试样轴与设置于工作台上的测试板料发生相对运动，从而产生磨损，并采用压力传感器和位移传感器控制测试样轴的压力大小和压入深度，实现对模具材料磨损的定量测评；测试样轴的前端工作部分设计成v字形旋转结构，且压入测试板料，以模拟实际磨损环境，提高抗磨损测试的准确性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：工作台、驱动总成、滑动总成和测试样轴总成，其中：驱动总成驱动滑动总成使设置于工作台上的测试板料往复运动，测试样轴总成施加压力使测试样轴压入测试板料通过相对运动产生磨损。

所述的滑动总成包括：导轨、滑动垫板、力传感器、安全挡块和滑块，其中：安全挡块分别设置于导轨的两端，滑动垫板、力传感器和滑块依次相连，并沿导轨往复滑动。

所述的导轨设置于工作台上。

所述的滑动垫板上固定设置固定块和锁紧夹。

所述的固定块连接放置于滑动垫板中间的测试板料，锁紧夹成列设置于测试板料的两侧锁紧测试板料，并且两侧的锁紧夹错开设置。

所述的测试样轴通过模具材料加工而成。

所述的驱动总成包括：通过联轴器相连的丝杆和伺服电机。

所述的丝杆与滑块相连。

所述的测试样轴总成包括：测试样轴、压力传感器、三层支架和液压机构，其中：液压机构、压力传感器和测试样轴依次相连，并从上而下逐层设置于三层支架上。

所述的三层支架横跨导轨固定设置于工作台的中间位置。

所述的三层支架的底层一侧设有位移传感器。

所述的测试样轴的前端部分压入测试板料。

所述的测试样轴的前端工作部分为剖面为v字形的半圆结构。

所述的v字形的前端倒小圆角。

技术效果

与现有技术相比，本发明的测试样轴压入测试板料，在测试过程中材料发生塑性变形，与模具的实际磨损环境更为接近，所测的模具材料的抗磨损性能也更符合实际；测试样轴的前端工作部分为v字形旋转形状，在测试过程中可以近似模拟实际精冲过程中模具刃口处的材料流动，提高测试的准确性；三层支架上的位移传感器可以精确调整测试样轴在测试板料上的压入深度，便于测量评测不同材料塑性变形下的模具材料的磨损。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为测试样轴结构示意图；

图中：(a)为正视图，(b)、(c)为侧视图；

图3为测试样轴的前端截面图；

图4为实施过程中不同施加压力下测试样轴上的最大接触应力示意图；

图5为与图4同条件下精冲过程中不同压入深度下凸模上的最大接触应力示意图；

图中：1为工作台、2为安全挡块、3为滑动垫板、4为固定块、5为锁紧夹、6为测试板料、7为测试样轴、8为压力传感器、9为三层支架、10为液压机构、11为位移传感器、12为滑块、13为导轨、14为丝杆、15为伺服电机。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括：工作台1、驱动总成、测试板料6、滑动总成和测试样轴总成，其中：驱动总成驱动滑动总成使设置于工作台1上的测试板料6往复运动，测试样轴总成施加压力使测试样轴7压入测试板料6通过相对运动产生磨损。

所述的滑动总成包括：导轨13、滑动垫板3、力传感器、安全挡块2和滑块12，其中：安全挡块2分别设置于导轨13的两端，滑动垫板3、力传感器和滑块12依次相连，并沿导轨13往复滑动。

所述的安全挡块2可避免滑动垫板3移出导轨13等意外发生。

所述的导轨13设置于工作台1上。

所述的滑动垫板3上固定设置固定块4和锁紧夹5。

所述的固定块4连接放置于滑动垫板3上的测试板料6，锁紧夹5成列设置于测试板料6的两侧锁死测试板料6，并且两侧的锁紧夹5错开设置。

所述的测试样轴7通过模具材料加工而成。

所述的驱动总成包括：通过联轴器相连的丝杆14和伺服电机15。

所述的丝杆14与滑块12相连。

所述的测试样轴7总成包括：测试样轴7、压力传感器8、三层支架9和液压机构10，其中：液压机构10、压力传感器8和测试样轴7依次相连，并从上而下逐层设置于三层支架9上。

所述的三层支架9横跨导轨13固定设置于工作台1的中间位置。

所述的三层支架9的底层一侧设有位移传感器11。

所述的测试样轴7通过夹具固定在三层支架9的下层。

所述的测试样轴7的前端部分压入测试板料6。

如图2所示，所述的测试样轴7的前端为剖面为v字形的半圆结构，为v字形旋转180°得到，v字形角度可根据需要调整。

所述的v字形的前端倒小圆角。

如图3所示，所述的测试样轴7的前端的v字形旋转r为3mm，前端倒角半径r为0.05mm，v字形角度α为150°。

所述的液压机构10向测试样轴7施加压力，测试样轴7下移压入滑动垫板3上的测试板料6，压力大小通过压力传感器8检测，压入深度即下压量通过位移传感器11可以准确保证。

所述的力传感器用于测试样轴7在测试板料6上相对运动时测量所受力大小。

所述的伺服电机15带动滑块12运动，实现测试样轴7与测试板料6的相对运动，从而使两者产生较大的接触磨损；并且伺服电机15的速度可调，可测量不同运动速度下的模具材料的磨损。

测试前，将待测试的零件板材剪切成50mm*1200mm的测试板料6，方便置于滑动垫板3上固定，待测试的模具材料按图2所示结构加工成测试样轴7。

测试时，首先将测试板料6通过固定块4和锁紧夹5固定在滑动垫板3上，滑动垫板3位于导轨13左端，测试样轴7通过夹具固定在三层支架9上，通过液压机构10施加压力使测试样轴7下移，并通过位移传感器11控制测试样轴7下压至测试板料6的指定深度；然后启动伺服电机15，设置滑动垫板3的运动速度和滑动距离，通过驱动滑块12带动滑动垫板3向右移动，使测试样轴7在测试板料6上发生相对滑动，形成接触磨损，并同时在滑动过程中记录力传感器的数值；滑动结束后，卸掉液压机构10的液压力，升起测试样轴7，伺服电机15反向运动使滑动垫板3恢复到起始位置，更换测试板料6重复上述操作，每测试10块板料便卸下测试样轴7，测量磨损量并对其进行磨损表征，直到磨损深度达到0.1mm。

如图4所示，本实施例的磨损环境与实际精冲近似，达到预期效果。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。