擠壓工藝及模具實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

PAGE1PAGE10實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：鈑料實(shí)驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和操作實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：普通實(shí)驗(yàn)所屬課程名稱：金屬?zèng)_壓工藝及模具實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庠囼?yàn)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)原理，掌握對(duì)它的基本操作。二、試驗(yàn)設(shè)備：BHB-80A型鈑料試驗(yàn)機(jī)。三、試驗(yàn)機(jī)的功能該試驗(yàn)機(jī)是國(guó)產(chǎn)的鈑料試驗(yàn)機(jī)。其功能齊全，能進(jìn)行液壓脹形，剛性模脹形，沖坯（拉深），擴(kuò)孔（KWI），杯突（IE），錐杯（CCV）等實(shí)驗(yàn)，還可以做雙向拉伸應(yīng)力——應(yīng)變曲線，成形極限圖（FLD）及液壓脹形應(yīng)變分布等實(shí)驗(yàn)。配合其他試驗(yàn)手段可以對(duì)金屬薄板進(jìn)行從“宏觀”到“微觀”的多種試驗(yàn)研究工作。四、主要技術(shù)參數(shù)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(tǒng)最大液壓35Mpa6、最高壓力40Mpa五、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（模具）結(jié)構(gòu)介紹圖1是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(gè)工作空間：Ⅰ－壓邊液壓工作空間工作時(shí)根據(jù)不同材料所需的不同壓邊力，調(diào)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(nèi)。Ⅱ－工作液壓工作空間其間壓力在0～32Mpa范圍內(nèi)。液壓脹形按此壓力計(jì)算應(yīng)力，剛性模脹形和沖杯等試驗(yàn)則以此壓力乘以中心活塞面積來(lái)計(jì)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(huán)面圓環(huán)面凹模提升進(jìn)油凹模提升進(jìn)油壓邊進(jìn)油脹形進(jìn)油凹模下降進(jìn)油壓邊進(jìn)油脹形進(jìn)油凹模下降進(jìn)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(dòng)作液缸Ⅰ—壓邊液壓腔Ⅱ—工作液壓腔Ⅲ—脹形等實(shí)驗(yàn)空間圖1BHB－80A試驗(yàn)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖Ⅲ－液壓脹形、剛性模脹形、沖杯等試驗(yàn)的工作空間。液壓脹形時(shí)可用螺絲刀擰開(kāi)中心活塞（旋2～4圈），液壓油即從Ⅱ進(jìn)入Ⅲ腔進(jìn)行液壓脹形。此時(shí)應(yīng)將剛性半球凸模卸下放置起來(lái)。在進(jìn)行液壓脹形或剛性模脹形時(shí)，凹模座6應(yīng)裝上如圖所示的帶梗凹模7。在進(jìn)行沖杯等試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)換上相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)凹模，并在壓邊活塞上放上平滑的壓邊圈。在裝卸模具時(shí)，千萬(wàn)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(jī)構(gòu)由凹模底座提升盤8，懸臂9、升降動(dòng)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(duì)時(shí)，可將凹模底提起和放入。放入后，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄10使二者的齒凸對(duì)正（注意：一定要對(duì)正），即可通油進(jìn)行壓邊。圖2臺(tái)面器件圖2臺(tái)面器件Ⅰ——儀表板Ⅱ——臺(tái)面Ⅲ——操縱臺(tái)1油泵開(kāi)關(guān)2凹模座升開(kāi)關(guān)開(kāi)3凹模座降開(kāi)關(guān)4壓邊開(kāi)關(guān)5脹形開(kāi)關(guān)6抽油回程開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)7轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)綠鈕紅鈕Ⅱ壓力繼電器壓邊調(diào)壓器左右系統(tǒng)調(diào)壓閥脹形調(diào)壓閥12341234脹形壓力表壓邊壓力表系統(tǒng)壓力表抽油負(fù)壓表指示燈電液控制器ⅡⅠ

六、臺(tái)面、操縱臺(tái)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(tǒng)壓力表1、壓邊壓力表2、脹形壓力表3、抽油負(fù)壓表4及電液操制器。Ⅱ－臺(tái)面板。在四角上分別裝有系統(tǒng)調(diào)壓閥1、脹形調(diào)壓閥2、壓力繼電器3和壓邊調(diào)壓閥4。Ⅲ－操縱臺(tái)。自右向左裝有油泵開(kāi)關(guān)1、模座升開(kāi)關(guān)2、模座降開(kāi)關(guān)3、壓邊開(kāi)關(guān)4、脹形開(kāi)關(guān)5、抽油回程開(kāi)關(guān)6和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)7。各按鈕開(kāi)關(guān)的綠鈕為起動(dòng)鈕，紅鈕為停止鈕。七、操作步驟現(xiàn)以液壓脹形為例，說(shuō)明試驗(yàn)的操作過(guò)程。其它試驗(yàn)的操作參照其進(jìn)行。1準(zhǔn)備好試件，試件必須經(jīng)過(guò)清洗，用白布擦拭。2合上電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)鑰匙開(kāi)關(guān)，電源（220v、6v）指示燈亮。3取在防塵擋油罩，旋動(dòng)凹模座手柄10，使凹模座6的齒凸與模筒1的齒凹對(duì)正（見(jiàn)圖4-1）。4按下操縱臺(tái)的按鈕開(kāi)關(guān)2的綠鈕，凹模座提起，推開(kāi)凹模座，放上試件。5將凹模座6拉回，旋動(dòng)手柄，使齒凸齒凹對(duì)正，按下操縱臺(tái)上開(kāi)關(guān)2的紅鈕，再按下開(kāi)關(guān)3的綠鈕，凹模座落下，再旋動(dòng)手柄，使兩者齒凸對(duì)正。6若是第一次開(kāi)車試驗(yàn)，須將臺(tái)面上的手柄Ⅱ－1、Ⅱ－2、Ⅱ－4調(diào)松。避免使壓力沖到最大值。7按下操縱臺(tái)上開(kāi)關(guān)3的紅鈕，再按下開(kāi)關(guān)4的綠鈕，旋動(dòng)手柄Ⅱ－1，使系統(tǒng)壓力達(dá)到需要值（由系統(tǒng)壓力表Ⅰ－1顯示）。8旋動(dòng)手柄Ⅱ－4，使壓邊液壓達(dá)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(guò)10Mpa。9打開(kāi)電液控制器的電源開(kāi)關(guān)，旋動(dòng)旋鈕Ⅰ，使其電流表的值達(dá)到需要值。10按下開(kāi)關(guān)5的綠鈕，旋動(dòng)手柄Ⅱ－2，使脹形液壓達(dá)到需要值（由脹形壓力表Ⅰ－3顯示）。11在液壓脹形接近“失穩(wěn)”前，或其他實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生裂紋前應(yīng)緩慢加壓。達(dá)到試驗(yàn)最后狀態(tài)后，按下操縱臺(tái)開(kāi)關(guān)1的紅鈕，再按下開(kāi)關(guān)4的紅鈕，系統(tǒng)全部卸壓。12按下操縱臺(tái)上開(kāi)關(guān)6的綠鈕，壓邊及中心活塞回程，凹模座與模筒齒凸亦應(yīng)脫離，旋動(dòng)模座手柄，使凹、凸對(duì)正，再按下開(kāi)關(guān)6的紅鈕。13按下操作臺(tái)上開(kāi)關(guān)2的綠鈕，將模座提起，用手將其推開(kāi)，取下試件。14試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將一個(gè)試件墊在模具中，再將凹模座放入，蓋上防塵擋油罩，關(guān)掉電源。八、操作中的幾點(diǎn)說(shuō)明1壓力繼電器Ⅱ－3的調(diào)整手柄一般情況下不調(diào)動(dòng)，當(dāng)壓邊液壓達(dá)到0.3～0.8Mpa時(shí)。壓力表Ⅰ－2上方的大的紅指示燈亮?xí)r，表示此手柄位置適宜，并由鎖緊螺母鎖緊。2壓邊調(diào)壓閥Ⅱ－4用來(lái)調(diào)定壓邊的液壓，可以根據(jù)試驗(yàn)要求選定。3停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，模具的Ⅰ腔和Ⅱ腔中可能進(jìn)入空氣。需反復(fù)升壓幾次，排除其間的空氣。4進(jìn)行液壓脹形時(shí)，需把中心的螺釘擰松2~4圈。在進(jìn)行其它試驗(yàn)時(shí)，要把該螺釘擰緊，在放上其它相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞摺?脹形壓力和脹形速度可用兩種方法調(diào)整。一是電液控制器的輸出電流調(diào)到0.6A以上，然后用手柄Ⅱ按所需壓力和速度進(jìn)行調(diào)整?；蚴菍㈦娏髡{(diào)到0.4～0.5之間，使調(diào)速閥對(duì)速度有節(jié)制作用，再用手柄Ⅱ調(diào)整。二是將電液控制器的電流調(diào)到零位，將手柄Ⅱ旋到關(guān)死位置，再調(diào)電液控制器的電流來(lái)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(xiàn)＝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(huán)形面積，S1=336cm2，見(jiàn)圖１S2－脹形油腔壓邊活塞小環(huán)形面積，S2=59cm2見(jiàn)圖１材料材料代號(hào)液壓MPa壓邊力KN不銹鋼1Cr18Ni9Ti8316合金鋼30CrMnSi7276優(yōu)碳素鋼206237優(yōu)碳素鋼105197優(yōu)碳素鋼084158硬鋁LY-12M1.559

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：擠壓變形金屬流動(dòng)規(guī)律研究及模具結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性所屬課程名稱：擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解金屬擠壓塑性變形的不均勻現(xiàn)象。2了解擠壓模結(jié)構(gòu)、各零件名稱及其在模具中的作用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1利用坐標(biāo)網(wǎng)格法對(duì)正擠壓實(shí)心件金屬流動(dòng)情況進(jìn)行分析，掌握正擠壓變形特點(diǎn)與變形分區(qū)，塑性變形區(qū)的位置及應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)，正擠壓缺陷情況。2學(xué)習(xí)擠壓模具結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)，繪制擠壓模具裝配簡(jiǎn)圖。三、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料BHB－80A試驗(yàn)機(jī)，擠壓模，鋼尺，卡尺等。圖1擠壓模具結(jié)構(gòu)圖擠壓變形實(shí)驗(yàn)在BHB－80A型鈑料實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。為適應(yīng)試驗(yàn)機(jī)的成型空間和所提供的壓力，擠壓模具結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)方法1正擠壓實(shí)心件金屬流動(dòng)分析（1）擠壓的概念與分類。擠壓是對(duì)將放在模具模腔（或擠壓筒）內(nèi)的金屬坯施加外力，迫使金屬?gòu)哪？字袛D出，獲得所需形狀、尺寸并具有一定力學(xué)性能的擠壓制件的塑性加工方法。擠壓變形的特點(diǎn)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?cái)D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(fù)合擠壓、徑向擠壓、鐓擠復(fù)合法。（3）正擠壓的金屬流動(dòng)變形與變形分區(qū)。為了解金屬正擠壓實(shí)心件金屬流動(dòng)情況，實(shí)驗(yàn)采用了坐標(biāo)網(wǎng)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(wǎng)格，并在剖面上涂潤(rùn)滑油，再與另一塊剖面拼合在一起放入擠壓凹模模腔內(nèi)進(jìn)行正擠壓，當(dāng)擠壓至某一時(shí)刻時(shí)停止擠壓，取出試件，將試件沿拼合面分開(kāi)，此時(shí)可觀察到網(wǎng)格變化情況。圖2正擠壓變形的網(wǎng)格示意圖a)變形前；b)理想變形；c)理想潤(rùn)滑時(shí)的變形；d)實(shí)際變形圖2a)變形前的網(wǎng)格情況。圖2b)理想變形的網(wǎng)格，它是假定凹模出口形狀和潤(rùn)滑狀態(tài)理想，擠壓的材料變形是均勻、無(wú)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(shí)際情況與理想變形有一定的差別。理想潤(rùn)滑時(shí)的擠壓金屬變形見(jiàn)圖2c)，可看出，坯料的邊緣接近凹?？卓跁r(shí)才發(fā)生變形。坯料的中心部分首先開(kāi)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(dòng)，表現(xiàn)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(fā)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(zhuǎn)角處的那一小部分金屬很難變形或停留不動(dòng)，被稱之為死區(qū)。死區(qū)的大小與摩擦、凹模錐角、變形程度有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)中，潤(rùn)滑條件達(dá)不到理想的情況。由于坯料與模具表面之間的摩擦?xí)棺冃尾痪鶆虺潭燃觿?，?jiàn)圖2d)，表現(xiàn)為網(wǎng)格歪扭更嚴(yán)重，死區(qū)也相應(yīng)變大。橫向網(wǎng)格線在出口處發(fā)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(dòng)時(shí)外層滯后于中層的緣故。1待變形區(qū)2變形區(qū)3死區(qū)4已變形區(qū)圖3正擠壓變形分區(qū)正擠壓時(shí)坯料大致分為：變形區(qū)、不變形區(qū)（又分為待變形區(qū)、已變形區(qū)）和死區(qū)，見(jiàn)圖3。因?yàn)樽冃螀^(qū)始終處于凹?？卓诟浇?，只要壓余量厚度不小于變形區(qū)的高度，變形的大小、位置都不變，所以正擠壓變形屬于穩(wěn)定變形。變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)見(jiàn)圖3。正擠壓實(shí)心件的變形特點(diǎn)是：金屬進(jìn)入變形區(qū)才發(fā)生變形，此區(qū)稱為劇烈變形區(qū)。進(jìn)入此區(qū)以前或離開(kāi)此區(qū)以后，金屬幾乎不變形，僅作剛性平移。在變形區(qū)內(nèi)，金屬的流動(dòng)是不均勻的，中心層流動(dòng)快，外層流動(dòng)慢；而當(dāng)進(jìn)入穩(wěn)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(zhuǎn)角處會(huì)產(chǎn)生程度不同的金屬“死區(qū)”。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(duì)數(shù)變形程度五、實(shí)驗(yàn)步驟1正擠壓實(shí)心件金屬流動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)（1）分析正擠壓模具，了解其凸凹模的采用的結(jié)構(gòu)形式。測(cè)量毛坯尺寸。（2）澆注擠壓毛坯5，由沿軸線剖開(kāi)的兩個(gè)半塊，剖面磨平，并在其中的一塊剖面刻上均勻的網(wǎng)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(jiàn)試驗(yàn)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖，把凸模8裝到實(shí)驗(yàn)機(jī)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(nèi)。（5）把凹模底坐放置于模筒中，置于鎖緊位置。（6）按下壓邊開(kāi)關(guān)的按鈕。調(diào)整壓邊調(diào)壓閥的液壓手柄，調(diào)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(dāng)壓力較小時(shí)，凸模不再上升，此時(shí)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(shù)值，當(dāng)擠壓至某一時(shí)刻時(shí)停止擠壓，此時(shí)，可擰動(dòng)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(jī)按鈕。）（9）按下操縱臺(tái)脹形停止、壓邊停止的紅色按鈕。（10）按下操縱臺(tái)抽油回開(kāi)關(guān)程綠鈕，壓邊及中心活塞回程，凹模座與模筒齒凸亦應(yīng)脫離，旋動(dòng)模座手柄，使齒凹、齒凸對(duì)正，再按下抽油回程開(kāi)關(guān)的紅鈕。（11）按下操作臺(tái)上凹模座升開(kāi)關(guān)綠鈕，將模座提起，用手將其推開(kāi)，取下試件。（12）將試件沿拼合面分開(kāi)，觀察到網(wǎng)格變化和金屬流動(dòng)情況。（13）更換一個(gè)擠壓毛坯，在其外周涂上潤(rùn)滑劑，重復(fù)上述1至12步驟。（14）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，再將凹模座放入，蓋上防塵擋油罩，關(guān)掉電源2擠壓結(jié)構(gòu)分析（1）將模具從存放架上取下，放在鉗工臺(tái)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