PAGE1PAGE10實驗項目名稱：鈑料實驗機的結構原理和操作實驗項目性質：普通實驗所屬課程名稱：金屬沖壓工藝及模具實驗計劃學時：2一、實驗目的：了解試驗機的基本結構原理，掌握對它的基本操作。二、試驗設備：BHB-80A型鈑料試驗機。三、試驗機的功能該試驗機是國產的鈑料試驗機。其功能齊全，能進行液壓脹形，剛性模脹形，沖坯（拉深），擴孔（KWI），杯突（IE），錐杯（CCV）等實驗，還可以做雙向拉伸應力——應變曲線，成形極限圖（FLD）及液壓脹形應變分布等實驗。配合其他試驗手段可以對金屬薄板進行從“宏觀”到“微觀”的多種試驗研究工作。四、主要技術參數1、最大剛性模沖壓力300KN2、最大液壓脹形液壓32Mpa3、最大壓邊力500KN4、剛性模和沖壓模行程100mm5、系統最大液壓35Mpa6、最高壓力40Mpa五、執行機構（模具）結構介紹圖1是執行機構的結構示意圖，執行機構由模筒1、壓邊活塞2、中心活塞3、模底4及凹模組成。其中有液壓油的三個工作空間：Ⅰ－壓邊液壓工作空間工作時根據不同材料所需的不同壓邊力，調整壓邊減壓閥上的手柄，獲得所需的壓邊力，其間液壓在0～10Mpa范圍內。Ⅱ－工作液壓工作空間其間壓力在0～32Mpa范圍內。液壓脹形按此壓力計算應力，剛性模脹形和沖杯等試驗則以此壓力乘以中心活塞面積來計算沖壓力，中心活塞的底面積為95cm2。提供壓邊力109867Ⅲ51Ⅰ24Ⅱ311提供壓邊力109867Ⅲ51Ⅰ24Ⅱ311ⅠⅠ圓環面圓環面凹模提升進油凹模提升進油壓邊進油脹形進油凹模下降進油壓邊進油脹形進油凹模下降進油11—模筒2—壓邊活塞3—中心活塞4—模底5—半球凸模6—凹模座7—凹模8—凹模座提升盤9—懸臂10—手柄11—升降動作液缸Ⅰ—壓邊液壓腔Ⅱ—工作液壓腔Ⅲ—脹形等實驗空間圖1BHB－80A試驗機執行機構示意圖Ⅲ－液壓脹形、剛性模脹形、沖杯等試驗的工作空間。液壓脹形時可用螺絲刀擰開中心活塞（旋2～4圈），液壓油即從Ⅱ進入Ⅲ腔進行液壓脹形。此時應將剛性半球凸模卸下放置起來。在進行液壓脹形或剛性模脹形時，凹模座6應裝上如圖所示的帶梗凹模7。在進行沖杯等試驗時，則應換上相應的標準凹模，并在壓邊活塞上放上平滑的壓邊圈。在裝卸模具時，千萬注意不要損傷脹形凹模7的凸梗，否則將失去其油封功能。凹模升降機構由凹模底座提升盤8，懸臂9、升降動作筒11及定位銷等組成。在凹模底6的齒凸與模筒1的齒凹相對時，可將凹模底提起和放入。放入后，轉動手柄10使二者的齒凸對正（注意：一定要對正），即可通油進行壓邊。圖2臺面器件圖2臺面器件Ⅰ——儀表板Ⅱ——臺面Ⅲ——操縱臺1油泵開關2凹模座升開關開3凹模座降開關4壓邊開關5脹形開關6抽油回程開關開關7轉換開關綠鈕紅鈕Ⅱ壓力繼電器壓邊調壓器左右系統調壓閥脹形調壓閥12341234脹形壓力表壓邊壓力表系統壓力表抽油負壓表指示燈電液控制器ⅡⅠ

六、臺面、操縱臺及儀表板各器件和按鈕如圖2所示。ⅡⅠⅠ－儀表板。其上裝有系統壓力表1、壓邊壓力表2、脹形壓力表3、抽油負壓表4及電液操制器。Ⅱ－臺面板。在四角上分別裝有系統調壓閥1、脹形調壓閥2、壓力繼電器3和壓邊調壓閥4。Ⅲ－操縱臺。自右向左裝有油泵開關1、模座升開關2、模座降開關3、壓邊開關4、脹形開關5、抽油回程開關6和轉換開關7。各按鈕開關的綠鈕為起動鈕，紅鈕為停止鈕。七、操作步驟現以液壓脹形為例，說明試驗的操作過程。其它試驗的操作參照其進行。1準備好試件，試件必須經過清洗，用白布擦拭。2合上電源開關，打開鑰匙開關，電源（220v、6v）指示燈亮。3取在防塵擋油罩，旋動凹模座手柄10，使凹模座6的齒凸與模筒1的齒凹對正（見圖4-1）。4按下操縱臺的按鈕開關2的綠鈕，凹模座提起，推開凹模座，放上試件。5將凹模座6拉回，旋動手柄，使齒凸齒凹對正，按下操縱臺上開關2的紅鈕，再按下開關3的綠鈕，凹模座落下，再旋動手柄，使兩者齒凸對正。6若是第一次開車試驗，須將臺面上的手柄Ⅱ－1、Ⅱ－2、Ⅱ－4調松。避免使壓力沖到最大值。7按下操縱臺上開關3的紅鈕，再按下開關4的綠鈕，旋動手柄Ⅱ－1，使系統壓力達到需要值（由系統壓力表Ⅰ－1顯示）。8旋動手柄Ⅱ－4，使壓邊液壓達到需要值（由壓邊壓力表Ⅰ－2顯示），但壓邊液壓最大不得超過10Mpa。9打開電液控制器的電源開關，旋動旋鈕Ⅰ，使其電流表的值達到需要值。10按下開關5的綠鈕，旋動手柄Ⅱ－2，使脹形液壓達到需要值（由脹形壓力表Ⅰ－3顯示）。11在液壓脹形接近“失穩”前，或其他實驗產生裂紋前應緩慢加壓。達到試驗最后狀態后，按下操縱臺開關1的紅鈕，再按下開關4的紅鈕，系統全部卸壓。12按下操縱臺上開關6的綠鈕，壓邊及中心活塞回程，凹模座與模筒齒凸亦應脫離，旋動模座手柄，使凹、凸對正，再按下開關6的紅鈕。13按下操作臺上開關2的綠鈕，將模座提起，用手將其推開，取下試件。14試驗結束時，應將一個試件墊在模具中，再將凹模座放入，蓋上防塵擋油罩，關掉電源。八、操作中的幾點說明1壓力繼電器Ⅱ－3的調整手柄一般情況下不調動，當壓邊液壓達到0.3～0.8Mpa時。壓力表Ⅰ－2上方的大的紅指示燈亮時，表示此手柄位置適宜，并由鎖緊螺母鎖緊。2壓邊調壓閥Ⅱ－4用來調定壓邊的液壓，可以根據試驗要求選定。3停機時間較長時，模具的Ⅰ腔和Ⅱ腔中可能進入空氣。需反復升壓幾次，排除其間的空氣。4進行液壓脹形時，需把中心的螺釘擰松2~4圈。在進行其它試驗時，要把該螺釘擰緊，在放上其它相應的實驗模具。5脹形壓力和脹形速度可用兩種方法調整。一是電液控制器的輸出電流調到0.6A以上，然后用手柄Ⅱ按所需壓力和速度進行調整。或是將電流調到0.4～0.5之間，使調速閥對速度有節制作用，再用手柄Ⅱ調整。二是將電液控制器的電流調到零位，將手柄Ⅱ旋到關死位置，再調電液控制器的電流來控制升壓速度。6沖壓力算式：P沖＝P2式中P2為Ⅱ腔的液壓，MPa；F為中心活塞下部的面積，F＝95壓邊力算式：P壓＝P1S1+P2S2P1－壓邊（即Ⅰ腔）液壓，MPa；P2－漲形（即Ⅱ腔）液壓，MPaS1－壓邊活塞大環形面積，S1=336cm2，見圖１S2－脹形油腔壓邊活塞小環形面積，S2=59cm2見圖１材料材料代號液壓MPa壓邊力KN不銹鋼1Cr18Ni9Ti8316合金鋼30CrMnSi7276優碳素鋼206237優碳素鋼105197優碳素鋼084158硬鋁LY-12M1.559

實驗項目名稱：擠壓變形金屬流動規律研究及模具結構分析實驗項目性質：綜合性所屬課程名稱：擠壓工藝及模具設計實驗計劃學時：4一、實驗目的1了解金屬擠壓塑性變形的不均勻現象。2了解擠壓模結構、各零件名稱及其在模具中的作用。二、實驗內容和要求1利用坐標網格法對正擠壓實心件金屬流動情況進行分析，掌握正擠壓變形特點與變形分區，塑性變形區的位置及應力與應變狀態，正擠壓缺陷情況。2學習擠壓模具結構的一般知識，繪制擠壓模具裝配簡圖。三、實驗主要儀器設備和材料BHB－80A試驗機，擠壓模，鋼尺，卡尺等。圖1擠壓模具結構圖擠壓變形實驗在BHB－80A型鈑料實驗機上進行。為適應試驗機的成型空間和所提供的壓力，擠壓模具結構與尺寸如圖1所示。擠壓試樣材料為錫，試樣為圓柱體，其尺寸為φ20×20mm四、實驗方法1正擠壓實心件金屬流動分析（1）擠壓的概念與分類。擠壓是對將放在模具模腔（或擠壓筒）內的金屬坯施加外力，迫使金屬從模孔中擠出，獲得所需形狀、尺寸并具有一定力學性能的擠壓制件的塑性加工方法。擠壓變形的特點是由大截面向小截面的變形。按照擠壓坯料的溫度分為：冷擠壓、溫擠壓、熱擠壓。（2）擠壓的基本方法。擠壓的基本方法主要包括：正擠壓、反擠壓、復合擠壓、徑向擠壓、鐓擠復合法。（3）正擠壓的金屬流動變形與變形分區。為了解金屬正擠壓實心件金屬流動情況，實驗采用了坐標網格法。將圓柱體坯料切成兩塊，在其中的一塊剖面刻上均勻的網格，并在剖面上涂潤滑油，再與另一塊剖面拼合在一起放入擠壓凹模模腔內進行正擠壓，當擠壓至某一時刻時停止擠壓，取出試件，將試件沿拼合面分開，此時可觀察到網格變化情況。圖2正擠壓變形的網格示意圖a)變形前；b)理想變形；c)理想潤滑時的變形；d)實際變形圖2a)變形前的網格情況。圖2b)理想變形的網格，它是假定凹模出口形狀和潤滑狀態理想，擠壓的材料變形是均勻、無剪切變形，是理想變形。但是，在外部摩擦、工件形狀、變形程度及各種因素的影響下，實際情況與理想變形有一定的差別。理想潤滑時的擠壓金屬變形見圖2c)，可看出，坯料的邊緣接近凹模孔口時才發生變形。坯料的中心部分首先開始變形，橫格線向擠壓方向彎曲，接近模具孔口部分的彎曲程度最大。而與模具型腔表面的接觸部分，卻傾向于停留不動，表現為表層的橫格線間隔基本不變。由于錐面的推擠作用，縱向方格線向中心靠攏，發生不同程度的扭曲，位于模具孔口附近的扭曲變形最為顯著，變形主要集中在模具孔口附近。處于凹模下底面轉角處的那一小部分金屬很難變形或停留不動，被稱之為死區。死區的大小與摩擦、凹模錐角、變形程度有關。實際生產中，潤滑條件達不到理想的情況。由于坯料與模具表面之間的摩擦會使變形不均勻程度加劇，見圖2d)，表現為網格歪扭更嚴重，死區也相應變大。橫向網格線在出口處發生了較大的彎曲，且中間部分彎曲更劇烈，這是由于凹模與被擠壓坯料表面之間存在著接觸摩擦，使金屬在流動時外層滯后于中層的緣故。1待變形區2變形區3死區4已變形區圖3正擠壓變形分區正擠壓時坯料大致分為：變形區、不變形區（又分為待變形區、已變形區）和死區，見圖3。因為變形區始終處于凹模孔口附近，只要壓余量厚度不小于變形區的高度，變形的大小、位置都不變，所以正擠壓變形屬于穩定變形。變形區的應力狀態與應變狀態見圖3。正擠壓實心件的變形特點是：金屬進入變形區才發生變形，此區稱為劇烈變形區。進入此區以前或離開此區以后，金屬幾乎不變形，僅作剛性平移。在變形區內，金屬的流動是不均勻的，中心層流動快，外層流動慢；而當進入穩定變形階段以后，不均勻變形的程度是相同的。在凹模出口轉角處會產生程度不同的金屬“死區”。2擠壓變形程度的表示方法（1）斷面收縮率式中，、分別是擠壓變形前坯料和擠壓變形后工件的橫斷面積（mm2）a=b（2）擠壓比（3）對數變形程度五、實驗步驟1正擠壓實心件金屬流動分析實驗（1）分析正擠壓模具，了解其凸凹模的采用的結構形式。測量毛坯尺寸。（2）澆注擠壓毛坯5，由沿軸線剖開的兩個半塊，剖面磨平，并在其中的一塊剖面刻上均勻的網格，清洗干凈。用雙面膠將兩半擠壓毛坯粘成一圓柱體。（3）參見試驗機執行機構結構圖，把凸模8裝到實驗機的中心活塞上，再把壓邊圈放到壓邊活塞上。將擠壓毛坯5粘放在凸模8的工作端面，保證同軸性。（4）把由件1、2、3、4、6、7組成的凹模部件放在凸模8上，保證毛坯5在凹模腔內。（5）把凹模底坐放置于模筒中，置于鎖緊位置。（6）按下壓邊開關的按鈕。調整壓邊調壓閥的液壓手柄，調整壓邊力。（7）將頂桿9放入凹模孔中。按下脹型按鈕，凸模上升。當壓力較小時，凸模不再上升，此時觀察頂桿9外升高度。（8）升高中心液壓腔的液壓力，注意觀察頂桿9外升高度與壓力表的讀數值，當擠壓至某一時刻時停止擠壓，此時，可擰動電液控制器上面的旋鈕，使小電流表回零（或按下停止壓邊的按鈕；或按停機按鈕。）（9）按下操縱臺脹形停止、壓邊停止的紅色按鈕。（10）按下操縱臺抽油回開關程綠鈕，壓邊及中心活塞回程，凹模座與模筒齒凸亦應脫離，旋動模座手柄，使齒凹、齒凸對正，再按下抽油回程開關的紅鈕。（11）按下操作臺上凹模座升開關綠鈕，將模座提起，用手將其推開，取下試件。（12）將試件沿拼合面分開，觀察到網格變化和金屬流動情況。（13）更換一個擠壓毛坯，在其外周涂上潤滑劑，重復上述1至12步驟。（14）試驗結束時，再將凹模座放入，蓋上防塵擋油罩，關掉電源2擠壓結構分析（1）將模具從存放架上取下，放在鉗工臺上；（！注意：由于模具是由兩大部分組成，為防止下模部分滑落，造成傷害，必須雙手抬下模部分。）（2）觀察擠壓模