一种板料冲压表面损伤快速模拟实验装置

摘要

本发明公开了一种板料冲压表面损伤快速模拟实验装置，所述实验装置由下底座、上底座、支架、齿条、齿轮和压头组成，其中下底座与上底座固定连接，支架由支撑圆柱、从动齿轮和横板组成，从动齿轮与下底座连接，齿条上方由支架横板固定、下方与齿轮相啮合，压头为中间由弹簧连接的圆筒形结构，压头一端与齿条固定连接。本发明可快速便捷地模拟不同冲压工艺条件下的板料拉毛现象以及对拉毛缺陷的定性评价，精准度与智能性高，操作简便，极大程度地节省了人力物力。

说明书

技术领域

本发明涉及金属板料冲压成形与检测领域，具体涉及一种板料冲压表面损伤快速模拟实验装置。

背景技术

随着汽车行业的蓬勃发展，对汽车的要求也越来越高，不仅要满足在安全性能上面的保证，同时也要体现节能环保这一理念。汽车更轻便是实现节能环保的最简便也是最有效的一条途径。其中使用高强度薄板是汽车轻量化的重要手段之一，其高强度提高了汽车的抗凹性、耐久强度和大变形冲击强度，保证了安全性能，还能有效地减轻汽车重量从而达到低耗油的目的。而在对板料进行制造之前，对板料冲压表面损伤测试能有效地规避冲压对板料造成的影响，降低生产中所产生的不必要的损失。

在板料冲压成形过程中，当板料处于滑动运动状态时，由于板料和模具间的强制接触可能发生粘着磨损，这时成形件表面会被严重损伤，被称为表面损伤，俗称拉毛缺陷，拉毛通常伴有板料转移或塑性流动。但是模具与板料间的接触压力、板料的变形方式及应力应变状态等都不断变化，模具与板料的接触条件也不断恶化，如接触温度升高、摩擦系数增大等，从而使得表面损伤现象的诱发因素众多。

模拟汽车板料表面拉毛缺陷的方法——林忠钦等（专利公开号：CN1818606A），该专利采用不等圆角半径的盒型件拉深来模拟板料冲压过程中的表面损伤现象，模具结构复杂，制造费用高，且需要较大吨位压机进行冲压变形；另外冲压过程中的表面损伤现象是模具-板料间相互滑动摩擦的累积结果，因此该专利技术还需要耗费大量的板料进行盒型件冲压实验，也需要大量时间和人力，造成极大的人力物力的浪费，而且由于拉毛缺陷分散，造成评价困难。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种板料冲压表面损伤快速模拟实验装置。

本发明的技术方案是：一种板料冲压表面损伤快速模拟实验装置，其特征在于：所述实验装置由下底座、上底座、支架、齿条、齿轮和压头组成，所述下底座与上底座固定连接；所述上底座为倒“凹”形结构，所述上底座上设有一个圆孔；所述支架由支撑圆柱、从动齿轮和横板组成，所述支撑圆柱一端与从动齿轮连接、另一端与横板连接，所述从动齿轮与下底座连接，所述支撑圆柱穿过所述上底座圆孔；所述齿条上方由支架横板固定、下方与齿轮相啮合，所述齿轮为两个，分别设置在横板两侧，所述压头为中间由弹簧连接的圆筒形结构，所述压头一端与所述齿条固定连接。

优化的；所述下底座与上底座通过螺栓固定连接。

优化的；所述下底座上设有凹槽，所述凹槽内设有马达Ⅰ、凹槽上方设有主动齿轮，所述主动齿轮由所述马达Ⅰ传动，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合。

优化的；所述支架横板两侧设有凸部，所述凸部内均设有马达Ⅱ，所述凸部分别与所述齿轮相对应，所述齿轮分别由设置在横板凸部的马达Ⅱ传动。

优化的；所述下底座上设有固定圆柱，所述支架从动齿轮一端的中心处设有与所述固定圆柱相匹配的孔槽，所述固定圆柱插入所述孔槽中与所述支架活动连接。

优化的；所述上底座两侧分别设有竖版，所述竖版中心设有螺孔和螺母，所述竖版内侧设有板料固定板，所述板料固定板中心设有盲孔，所述螺母穿过所述螺孔并插入所述盲孔内。

优化的；所述上底座上表面刻有刻度。

优化的；所述齿条上设有螺母孔，所述压头与齿条连接的一端设有螺母头，所述螺母头与所述螺母孔连接。

本发明的优点：本发明的实验装置可快速便捷地模拟板料冲压成形过程中的表面损伤现象以及对拉毛缺陷的定性评价，精准度与智能性高，操作简便，极大程度地节省了人力物力。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的后视图；

图4为支架主视图；

图5为支架右视图；

图6为上底座俯视图；

图7为下底座主视图；

图8为下底座主剖视图；

图9为下底座俯视图；

图10为板料固定板主视图；

图11为板料固定板右剖视图；

图12为图11中A的放大图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图1至图12所示，一种板料冲压表面损伤快速模拟实验装置，所述装置由下底座1、上底座2、支架3、齿条4、齿轮5和压头6组成，所述下底座1由钢材料制造，上底座2由铝合金材料制造，支架3由灰铸铁材料制造，齿条4由铝合金材料制造，压头6由铝材料制造，所述下底座1与上底座2通过螺栓11固定连接，所述下底座1上设有凹槽12和固定圆柱13，所述凹槽12内设有马达Ⅰ、凹槽12上方设有主动齿轮14，所述主动齿轮14由所述马达Ⅰ传动；所述上底座2为倒“凹”形结构，所述上底座2上设有一个圆孔21、两侧分别设有竖版22，所述竖版22中心设有螺孔和螺母24，所述竖版22内侧设有板料固定板23，所述板料固定板23中心设有盲孔25，所述螺母24穿过所述螺孔并插入所述盲孔25内，所述上底座上表面刻有刻度；所述支架3由支撑圆柱33、从动齿轮34和横板35组成，所述支撑圆柱33一端与从动齿轮34连接、另一端与横板35连接，所述从动齿轮34一端的中心处设有与所述固定圆柱13相匹配的孔槽，所述固定圆柱13插入所述孔槽中与所述支架3活动连接，所述主动齿轮14与从动齿轮34相啮合，所述横板35两侧设有凸部36，所述凸部36内均设有马达Ⅱ，所述支撑圆柱33穿过所述圆孔21；所述齿条4上方由横板35固定、下方与齿轮5相啮合，所述齿条4上设有螺母孔，所述齿轮5为两个，分别设置在横板35两侧并与所述凸部36相对应，所述齿轮5分别由设置在凸部36的马达Ⅱ传动；所述压头6为中间由弹簧61连接的圆筒形结构，所述压头6一端设有螺母头62，所述螺母头62与所述螺母孔连接。

实验时，将测试板料放在上底座上，通过螺母24的拧紧或拧松来推进或缩回板料固定板23从而固定测试板料，并根据上底座上表面上的刻度将板料固定板23固定在上底座中心。开启下底座1凹槽12内的马达Ⅰ，使其带动主动齿轮14转动，通过主动齿轮14与从动齿轮34的传动，带动支架3转动，从而带动压头7在测试板料上做圆周运动，同时开启横板35凸部36的马达Ⅱ，使其带动齿轮5转动，从而带动压头7在测试板料上做直线运动。由于压头7中间由弹簧连接，弹簧的弹性系数固定，压头7对测试板料的压力使弹簧压缩，从而得到弹簧的伸缩量，再根据弹簧的弹性系数得出弹簧产生的力，从而达到控制压头对测试板料表面压力的效果。马达Ⅰ和马达Ⅱ均为正反转电机，结合不同的转速，可以在测试板料上产生多种不同的划痕图案，因此通过不同压力不同转速下压头7在测试板料上留下的不同的划痕图案可以模拟不同冲压工艺条件对板料表面质量的影响，并可根据划痕的严重程度对表面损伤进行定性评价。