《塑性成型原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2010年復(fù)習(xí)課程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。塑性成型原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2010年-塑性成型原理課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院材料加工工程系20102011年實(shí)驗(yàn)須知上試驗(yàn)課前，必須預(yù)習(xí)課程試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)及相關(guān)的講課內(nèi)容，明確試驗(yàn)?zāi)康募安襟E，并做好進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)備（試驗(yàn)指導(dǎo)教師有檢查預(yù)習(xí)情況的責(zé)任，對(duì)未預(yù)習(xí)者，不得進(jìn)行試驗(yàn)）。進(jìn)入試驗(yàn)室后，必須聽(tīng)從試驗(yàn)指導(dǎo)老師及相關(guān)人員的指導(dǎo)，遵守試驗(yàn)室有關(guān)制度。進(jìn)入試驗(yàn)室后，必須聽(tīng)從試驗(yàn)指導(dǎo)教師或相關(guān)人員介紹設(shè)備使用情況，待熟悉設(shè)備后，經(jīng)指導(dǎo)教師同意方能開(kāi)動(dòng)設(shè)備。使用試驗(yàn)設(shè)備前，必須按照試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中所規(guī)

2、定的試驗(yàn)步驟進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，思想必須集中，要安全操作試驗(yàn)設(shè)備，避免實(shí)事故發(fā)生。實(shí)驗(yàn)完畢后，必須整理試驗(yàn)場(chǎng)地（須將試驗(yàn)設(shè)備擦拭干凈，上油，打掃試驗(yàn)場(chǎng)地等）。學(xué)生必須愛(ài)護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)，如有損壞儀器、設(shè)備、工具、量具等物，應(yīng)立即報(bào)告實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師及相關(guān)人員。屬自然損壞，酌情處理；屬故意損壞，除責(zé)令其檢查外，應(yīng)呈報(bào)學(xué)校進(jìn)行處理。試驗(yàn)試樣原則上不準(zhǔn)拿出實(shí)驗(yàn)室，如確實(shí)因測(cè)量未完成或其他情況，須得到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師同意，方能辦理借出手續(xù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，步驟，使用儀器設(shè)備、工、模具以及測(cè)量數(shù)據(jù)及其結(jié)果分析等各方面。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需用曲線(xiàn)表示出來(lái)時(shí)，一律用方格紙描繪。實(shí)驗(yàn)報(bào)告一律用學(xué)校所規(guī)定的統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)報(bào)

3、告紙撰寫(xiě)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后一周內(nèi)交給課程指導(dǎo)教師。實(shí)驗(yàn)一真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的測(cè)定與繪制實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定和繪制加強(qiáng)對(duì)真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)物理意義及用途的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)用材料、使用工具及儀器設(shè)備試樣：20鋼，其尺寸如圖1所示圖1試樣尺寸工具：游標(biāo)卡尺、鋼皮尺、沖子、光滑墊板儀器設(shè)備：600KN萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)反映了試樣隨著塑性變形程度增加，流動(dòng)應(yīng)力也相應(yīng)不斷上升，因此真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)又稱(chēng)為硬化曲線(xiàn)。真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的變化主要與實(shí)驗(yàn)材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、變形溫度、應(yīng)變速度等因素的影響有關(guān)?，F(xiàn)在把一些相關(guān)的影響因素固定下來(lái)，在室溫條件下拉深中碳鋼（退火狀態(tài)）標(biāo)準(zhǔn)試樣，由

4、拉力傳感器、行程儀及有關(guān)儀器記錄下“拉伸力行程曲線(xiàn)”，并在拉伸時(shí)實(shí)測(cè)瞬時(shí)載荷下試樣的瞬時(shí)直徑，記錄與之相對(duì)應(yīng)的拉伸力；特別要注意在縮頸開(kāi)始時(shí)的載荷及直徑，縮頸后的瞬時(shí)載荷和瞬時(shí)直徑的測(cè)量、記錄；然后計(jì)算真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)SKIPIF10。實(shí)驗(yàn)步驟用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣原始尺寸，將拉伸試樣用沖子標(biāo)定標(biāo)距。裝夾試樣并調(diào)整試樣機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)。進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)瞬時(shí)載荷SKIPIF10及對(duì)應(yīng)的試樣瞬時(shí)直徑SKIPIF10，直至拉斷為止。測(cè)量拉斷后的試樣尺寸SKIPIF10，SKIPIF10。從材料試驗(yàn)機(jī)記錄裝置上取得拉伸圖SKIPIF10曲線(xiàn)。將記錄值和計(jì)算值填入表1，表2中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理通過(guò)記錄的

5、瞬時(shí)載荷SKIPIF10及對(duì)應(yīng)的試樣瞬時(shí)直徑SKIPIF10，求出下列數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)列于表1中。瞬時(shí)截面積：SKIPIF10真實(shí)應(yīng)力（實(shí)測(cè)）：SKIPIF10相對(duì)伸長(zhǎng)（實(shí)測(cè)）：SKIPIF10（至縮頸點(diǎn)）；斷裂點(diǎn)：SKIPIF10表1實(shí)測(cè)瞬時(shí)載荷SKIPIF10、試樣瞬時(shí)直徑SKIPIF10求真實(shí)應(yīng)力（換算）SKIPIF10、相對(duì)伸長(zhǎng)SKIPIF10%瞬時(shí)載荷SKIPIF10瞬時(shí)直徑SKIPIF10SKIPIF10瞬時(shí)截面積SKIPIF10真實(shí)應(yīng)力（實(shí)測(cè)）SKIPIF10相對(duì)伸長(zhǎng)SKIPIF10（%）拉伸圖SKIPIF10曲線(xiàn)上取點(diǎn)SKIPIF10求名義應(yīng)力SKIPIF10、真實(shí)應(yīng)力（換算）SK

6、IPIF10、相對(duì)伸長(zhǎng)SKIPIF10%名義應(yīng)力：SKIPIF10真實(shí)應(yīng)力（換算）：SKIPIF10（至縮頸點(diǎn)）相對(duì)伸長(zhǎng)（換算）：SKIPIF10表2SKIPIF10曲線(xiàn)上取點(diǎn)SKIPIF10求名義應(yīng)力SKIPIF10、真實(shí)應(yīng)力（換算）SKIPIF10、相對(duì)伸長(zhǎng)SKIPIF10%載荷SKIPIF10試樣伸長(zhǎng)SKIPIF10名義應(yīng)力SKIPIF10真實(shí)應(yīng)力SKIPIF10相對(duì)伸長(zhǎng)SKIPIF10實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容說(shuō)明實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)試樣、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程等，求出相關(guān)數(shù)據(jù)，作出如下曲線(xiàn)：拉伸圖SKIPIF10曲線(xiàn)（從拉伸試驗(yàn)機(jī)上取得）；條件應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)SKIPIF10；真實(shí)應(yīng)力（換算）應(yīng)變曲線(xiàn)SKIPIF1

7、0-SKIPIF10；真實(shí)應(yīng)力（實(shí)測(cè)）應(yīng)變曲線(xiàn)SKIPIF10-SKIPIF10；并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)體會(huì)實(shí)驗(yàn)思考題什么是真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)，真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)有什么用途？真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)如何與條件應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)換算？實(shí)驗(yàn)二杯突試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)確定板料脹形性能的實(shí)驗(yàn)方法。2.了解杯突試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造及操作。二、實(shí)驗(yàn)材料、使用工具與儀器設(shè)備1.材料：08、H62、Al板材。尺寸：80801mm2.工具：杯突試驗(yàn)?zāi)＞?、沖頭半徑R10、凹模27、墊板333.設(shè)備：BT-6型杯突試驗(yàn)機(jī)一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容它是測(cè)定板材沖壓性能的一種試驗(yàn)。在杯突機(jī)上用一定規(guī)格的鋼球或球狀沖頭向夾緊于規(guī)定的環(huán)形凹模內(nèi)的試樣施加壓力,直至

8、試樣產(chǎn)生微細(xì)裂紋為止。此時(shí)沖頭的壓人深度稱(chēng)為材料的杯突深度（IE）值。該值反映了板材在脹形成形時(shí)的沖壓性能，IE值越大，脹形成形性能就越好。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.先將手柄轉(zhuǎn)到反和慢的位置上。2.在試樣與沖頭接觸的一面和沖頭球面上涂上一層潤(rùn)滑油。3.夾緊試樣,使壓邊力控制在2KN左右。4.將手柄轉(zhuǎn)到正,并逐步轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速手柄向快移，速度在10mm/min左右,在接近破裂時(shí)降速,見(jiàn)裂紋出現(xiàn)即停機(jī),讀出其數(shù)值,記錄杯突深度、最大沖壓力及壓邊力于實(shí)驗(yàn)記錄表內(nèi)。5.手柄轉(zhuǎn)到反,啟動(dòng)按鈕,取出試樣。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.簡(jiǎn)述杯突深度值與板料沖壓性能的關(guān)系。2.填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄表。3.實(shí)驗(yàn)體會(huì)。實(shí)驗(yàn)記錄表：材料08H62純A1

9、杯突試驗(yàn)第一次第二次第三次第四次平均最大沖壓力第一次第二次第三次第四次平均壓邊力第一次第二次第三次第四次平均試驗(yàn)三、板料沖壓成形的CAE分析（杯突試驗(yàn)驗(yàn)證）試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)采用專(zhuān)業(yè)板料沖壓成形CAE分析軟件，對(duì)板料進(jìn)行杯突脹形試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，通過(guò)數(shù)值模擬試驗(yàn)，重點(diǎn)掌握各種材料力學(xué)性能參數(shù)對(duì)板料沖壓成形性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)材料及試驗(yàn)設(shè)備1試驗(yàn)用材料：08鋼、H62黃銅、純AL板料材料規(guī)格：80801mm本試驗(yàn)材料通過(guò)單向拉深試驗(yàn)，以及查找相關(guān)材料手冊(cè)確定進(jìn)行計(jì)算機(jī)CAE分析時(shí)的關(guān)鍵材料力學(xué)性能參數(shù)（SKIPIF10），2.工具：杯突試驗(yàn)?zāi)＞?、沖頭半徑R10、凹模27、墊板33本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)

10、杯突試驗(yàn)?zāi)＞哌M(jìn)行UG建模，確定計(jì)算機(jī)CAE分析試驗(yàn)的FEM模型。試驗(yàn)中采用的工藝參數(shù)與實(shí)際杯突試驗(yàn)的相關(guān)參數(shù)吻合。3.設(shè)備：PC機(jī)，并安裝專(zhuān)業(yè)軟件ETA/DYNAFORM。試驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)材料單向拉伸試驗(yàn)，以及相關(guān)材料手冊(cè)，對(duì)實(shí)際杯突脹形試驗(yàn)所采用的材料08鋼、H62黃銅、純AL板料的相關(guān)材料力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)CAE分析，著重了解在杯突試驗(yàn)中，主要的材料力學(xué)性能參數(shù)（SKIPIF10）；壓邊力在合理變化范圍內(nèi)對(duì)整個(gè)板料沖壓成形性能的影響規(guī)律。（重點(diǎn)考察對(duì)成形工件應(yīng)力、應(yīng)變以及最大沖壓力，IE值的變化規(guī)律。試驗(yàn)內(nèi)容及步驟根據(jù)杯突試驗(yàn)的模具及材料幾何參數(shù)，采用UG軟件進(jìn)行3D建模，并導(dǎo)入件ETA/

11、DYNAFORM軟件中，建立合理的FEM分析模型。對(duì)試驗(yàn)用板料進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：分別材料08鋼、AL、H62黃銅，對(duì)材料參數(shù)菜單中的相應(yīng)的材料參數(shù)進(jìn)行數(shù)值設(shè)置。不同材料根據(jù)材料參數(shù)的取值范圍，重點(diǎn)對(duì)影響板料沖壓成形具有顯著作用的材料參數(shù)：SKIPIF10，根據(jù)具體材料分別進(jìn)行數(shù)值三等分取值設(shè)置。并根據(jù)數(shù)據(jù)的設(shè)定進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算機(jī)CAE分析，通過(guò)調(diào)整壓邊力大小，以及沖壓深度，最終獲得杯突試驗(yàn)時(shí)材料脹形的臨界狀態(tài)的FLD圖。并對(duì)此狀態(tài)下材料的各種成形性能進(jìn)行分析：應(yīng)力、應(yīng)變的變化規(guī)律，最大沖壓力的大小以及IE值等的變化規(guī)律。將計(jì)算機(jī)CAE分析的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際杯突試驗(yàn)獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，填寫(xiě)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，并報(bào)告撰寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)報(bào)告要求1根據(jù)學(xué)校試驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)規(guī)范進(jìn)行具體試驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。2對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方