金屬薄板成形模擬成形實驗報告(擴孔、錐杯、拉深、成形極限圖)

1、XXX薄板模擬成形性能試驗檢測報告測試人：軍哥審核人：軍哥日 期：2013年5月24日聯(lián)系電話Q：346594166北京航空航天大學飛行器制造工程系板料成形研究中心板材模擬成形性能測試1 引 言根據(jù)XXXX與北京航空航天大學簽定的合同協(xié)議，北京航空航天大學板料成形研究中心按照GB/T15825-2008金屬薄板成形性能與試驗方法標準和HB0-21-2008板材零件下陷標準，對提供的板料進行成形性能試驗的測試，材料的基本尺寸參數(shù)見表1。表1 檢測材料規(guī)格參數(shù)表牌號規(guī)格（厚度mm）強度級別（抗拉MPa）熱處理狀態(tài)備注XXX121.20412固溶-時效2 檢測方法試驗按照

2、金屬薄板成形性能與試驗方法（GB/T15825-2008）的相關(guān)技術(shù)標準，在本板料成形研究中心的通用板材成形性能試驗機BCS-30D (見圖1)上裝配相應(yīng)的模具進行試驗，本次試驗內(nèi)容有擴孔(Reaming)、拉深(Drwaing)、錐杯（CCV）、下陷等。圖1 BCS-30D通用板材成形性能試驗機3試驗類型3.1擴孔成形性能試驗本次擴孔試驗?zāi)＞哐b配結(jié)構(gòu)及成形過程示意圖如圖2所示。本次擴孔材料為XXX提供的鈦鋁復(fù)合板，經(jīng)過固溶-時效處理后，加工成圓形試樣，其尺寸為：中心孔直徑=mm，外圓直徑=104mm。模具的工作尺寸：凹模內(nèi)徑=51mm，凹模的圓角半徑=6mm,凸模頭部錐度為，直徑=50mm。

3、實驗原理：將中心帶有預(yù)制圓孔的試樣置于凹模與壓邊圈之間壓緊，錐頭凸模通過試驗機加力，以一定速度壓入預(yù)制的圓孔，直至圓孔在凸模作用下孔緣（豎緣）局部發(fā)生開裂停止試驗。 試驗潤滑采用黃油，涂抹在與凸模接觸的一面的試樣上，壓邊力為恒定壓邊力40KG，試驗速度為10mm/min,采用載荷下降法自動控制試驗停機，控制載荷為0.2KG。用游標卡尺（精度為0.01mm）測量開裂后的試樣孔徑的最大值和最小值，并根據(jù)GB/T15825.4-2008的公式（見公式1）計算其擴孔率。圖2 擴孔試驗?zāi)＞哐b配及試驗示意圖擴孔后的直徑測量結(jié)果見下表，試驗后試件如下圖所示。試驗材料的擴孔率的計算公式為： （1）其中D0為試

4、件初始中心孔徑，為試驗后所測平均中心孔徑。以下圖表為試件的測試結(jié)果。XX圖3 擴孔實驗效果圖表2 擴孔數(shù)據(jù)表編號中心孔直徑D0開裂時圓孔直徑D平均直徑擴孔率（%）平均擴孔率翻邊系數(shù)平均翻邊系數(shù)KD1D211013.50XXXX210Xx13.5431013.68XX410XX13.4051012.89XX附注：因為5#試驗件數(shù)據(jù)分散性比較大，故舍去3.2錐杯成形性能試驗實驗原理、試樣準備和模具尺寸見圖4和表3：圖4 錐杯試驗原理圖表3 本實驗作尺寸表名稱材厚模具類型0.500.800.801.001.001.301.301.60鋼球直徑Dp12.70 17.46 20.6426.99凸模桿直徑

5、dp=Dp=Dp=Dp=Dp試樣直徑Do36±0.0250±0.0260±0.0278±0.02凹?？字倍酥睆紻d14.60±0.0219.95±0.0224.40±0.0232.00±0.02凹模圓角半徑rd3.0 4.0 6.0 8.0 凹模孔錐角60°±0.05°60°±0.05°60°±0.05°60°±0.05°凹?？字倍擞行Ц叨萮d20202525凹?？字倍碎_口高度hd5555按每個試

6、樣的實測點數(shù)分別計算錐杯口的最大外徑和最小外徑的算術(shù)平均值max和min，按公式（1）計算每個試樣CCV CCV=（max+min）（1）按公式（2）計算重復(fù)試驗得到的平均錐杯值, =（2）本次試樣潤滑為黃油雙面潤滑，載荷下降法自動控制停機，控制載荷為0.5kg，成形速度為15mm/min。數(shù)據(jù)見下表。圖5 錐杯實驗效果圖表4 CCV數(shù)據(jù)表編號DMax1DMax2DMin1DMin2CCV1234567893.3 拉深試驗實驗原理：試驗時，將圓片試樣壓置到凹模與壓邊周之間，通過凸模對其進行拉深成形（見圖6 ）。本試驗需要采用不同直徑的試樣，并按照逐級改變直徑的操作程序進行拉深成形，以測定拉深底

7、部圓角附近的壁部不產(chǎn)生破裂時允許使用的最大試樣直徑（D0）max,試驗結(jié)束后用（D0）max計算極限拉深比（注：極限拉伸比與我國沖壓成形技術(shù)中的最小拉深系數(shù)或稱極限拉深系數(shù)近似呈倒數(shù)關(guān)系）。圖6拉深試驗原理圖表5 拉深試驗?zāi)＞叩某叽缭诒敬卫钤囼炛?，板料名義厚度t=1.2，故選用4.1.2中板材厚度（0.911.3.）這一欄中相應(yīng)的模具參數(shù)。同時在GB/T15825.3-1995金屬薄板成形性能與試驗方法-拉深試驗4.6.11中規(guī)定 a:一組試樣中，3個試樣破裂，3個試樣未破裂。則把試樣直徑記錄為（） b：當某一級試樣的破裂個數(shù)小于3，而增大一級后，試樣破裂的個數(shù)等于或大于4。，則把試樣直徑記

8、錄為（）。當出現(xiàn)上述兩種情況中任意一種時，結(jié)束試驗，并以之作為計算結(jié)果的根據(jù)。故最大試樣直徑的確定分4.6.11中a,b兩種情況：當出項a情況時試樣直徑記作，且 = （1）當出現(xiàn)b種情況時試樣直徑的確定由下面公式計算= （2） 極限拉深比（LDR）的確定按公式（3） LDR= （3）本次拉深試驗的成形參數(shù)：壓邊力8KN，試樣單面涂抹清漆（酒精加漆片融合制成）并用0.04mm厚的薄膜貼凹模作為潤滑，凸模速度為25mm/min。 圖7 拉深實驗效果圖表6 拉深實驗記錄表試樣直徑序號試樣直徑D0，mam破裂的試樣個數(shù)未破裂的試樣個數(shù)1100022101.25143102.5504103.7530510530由上表可知 =XX時，X=1 =XX時，Y=5，Z=0所以 =XX =XX于是由標準計算公式（2）得 =XX-+XX =XX于是該材料的極限拉深比LDR，按公式（3）LDR=計算結(jié)果保留兩位。 LDR=XX =XX極限拉深系數(shù)m=1/ LDR=1/1.97=XX3.4下陷試驗板材的下陷形式分為平面下陷和側(cè)面下陷，測試標準執(zhí)行HB0-21-2008。平面下陷試驗的原理圖如圖8所示，側(cè)面下陷試驗的原理圖如圖9所示。圖8 平面下陷實驗原理圖圖9 側(cè)面下陷實驗原理圖X 圖10 平面下陷效果圖X圖11 側(cè)面下陷效果圖表9 下陷試驗數(shù)據(jù)試樣編號板材厚度/m