一种金属板成形能力检测装置及方法

技术领域

本申请属于材料性能检测技术领域，具体涉及一种金属板成形能力检测装置及方法。

背景技术

冲压开裂是薄金属板使用过程中较为普遍的现象，当材料的成形能力不足以满足零件几何尺寸的要求时，往往会出现减薄开裂的问题，特别是对于一些形状结构复杂的零件，如汽车门内板、油底壳、仪表壳、空调外罩风口等，而近年来随着家电产品等零件的高强减薄，其结构的复杂化也较容易导致零件开裂的出现。因此，为了根据材料成形性能决定其使用去向，以避免材料加工后批量开裂导致的浪费问题，需要在现场对材料成形性能进行快速检测分级。

现有技术中，薄金属板的成形性能检测方法包括拉伸试验、弯曲试验、杯突试验、胀形试验、扩孔试验、极限拉深试验、成形极限曲线检测试验等标准试验方法，这些标准试验方法过程繁琐，且试验结果多为数值形式，不够直观，不能实现对金属板成形能力进行快速检测分级，从而不能根据其性能决定其使用去向，以避免材料加工后批量开裂导致的浪费问题。

发明内容

为解决目前不能实现对金属板成形能力进行快速检测分级，从而不能根据其性能决定其使用去向，以避免材料加工后批量开裂导致的浪费问题的技术问题，本申请提供一种金属板成形能力检测装置及方法。

本申请的第一方面实施例，提供一种金属板成形能力检测装置，包括凹模座、压边模、冲模座、多个连接柱、多个凹模和多个冲头，其中：

多个所述连接柱与所述凹模座的顶面固定连接；

多个所述凹模安装于所述凹模座的顶面上，且位于所述凹模座和所述压边模之间，所述凹模上设置有第一模压孔，金属板试样位于所述凹模和所述压边模之间；

所述压边模和所述冲模座滑动安装于多个所述连接柱上，所述压边模位于所述凹模座和所述冲模座之间，所述压边模上贯穿设置有多个与所述第一模压孔同轴的第二模压孔；

多个冲头，所述冲头安装于所述冲模座的底面，用于在冲模座的带动下进入第二模压孔直至所述冲模座的底面与所述压边模抵接，以将金属板试样冲压至第一模压孔中，每个所述冲头的冲压端与所述底面之间的距离不同。

在一些可选的实施方式中，还包括多个垫片，所述垫片放置于所述冲头和所述冲模座的底面之间，且每个所述冲头与所述冲模座的底面之间放置的所述垫片的厚度不同，或者每个所述冲头与所述冲模座的底面之间放置的所述垫片的数量不同。

在一些可选的实施方式中，所述冲头包括冲压部、定位部和连接部，所述定位部的两端分别与所述冲压部和所述连接部连接，所述连接部设置有外螺纹，所述冲模座上设有多个与所述外螺纹配合的第一螺纹孔，所述连接部旋入所述第一螺纹孔中，直至所述垫片压紧于所述定位部和所述冲模座的底面之间。

在一些可选的实施方式中，所述冲压部远离所述定位部的一端为半球面。

在一些可选的实施方式中，所述定位部的截面为六边形，便于拧紧所述连接部，以将连接部的外螺纹和第一螺纹孔配合。

在一些可选的实施方式中，所述第二冲模孔为阶梯孔，所述第二冲模孔包括第一阶梯孔和第二阶梯孔，所述第一阶梯孔靠近所述冲模座设置且直径大于所述第二阶梯孔，所述第二阶梯孔的直径小于所述定位部的外接圆的直径，以对所述定位部进行限位。

在一些可选的实施方式中，还包括套设于所述连接柱上的两个复位件，其中一个所述复位件位于所述凹模座和所述压边模之间，另一个所述复位件位于所述压边模和所述冲模座之间。

在一些可选的实施方式中，所述凹模座上设置有安装槽，所述凹模放置于所述安装槽中。

在一些可选的实施方式中，还包括连接螺栓，所述安装槽的底面设置有第二螺纹孔，所述第一模压孔为盲孔，所述第一模压孔的底部设置有第三螺纹孔，所述连接螺栓置于所述第一模压孔中且分别与第二螺纹孔和第三螺丝孔连接。

本申请的第二方面实施例，提供一种金属板成形能力检测方法，使用所述的金属板成形能力装置，包括：

将金属板试样放置于所述压边模和所述凹模之间，压边模对金属板试样施加预设数值的压紧力，将金属板试样夹紧；

所述冲模座带动冲头向靠近压边模的方向运动，直至抵压压边模，完成对金属板试样的胀形；

冲模座和压边模复位，取下金属板试样，检查金属板试样表面各胀形部位的开裂缩颈情况；

取金属板试样不开裂且不缩颈的胀形部位对应的胀形深度的最大值为该金属板试样的成形能力指标。

根据本申请一个或多个实施例提供的一种金属板成形能力检测装置，相较于现有技术具有以下有益效果：

通过冲模座带动冲头向压边模的方向运动，冲头进入第二模压孔直至所述冲模座的底面与所述压边模抵接，完成对金属板试样的胀形，每个所述冲头的冲压端与所述底面之间的距离不同，可以快速的对金属板试样进行胀形试验，得出该金属板试样的成形能力，取金属板试样不开裂且不缩颈的胀形部位对应的胀形深度的最大值为该金属板试样的成形能力指标，在胀形试验的同时可以快速的对金属板试样的成形能力进行分级。

附图说明

图1示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的剖视图；

图2示出了本申请图1中A部的局部放大图；

图3示出了本申请图1中B部的局部放大图；

图4示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的凹模座的俯视视角下的结构示意图；

图5示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的凹模座的主视视角下的剖视图；

图6示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的压边模的俯视视角下的结构示意图；

图7示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的压边模的主视视角下的剖视图；

图8示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的冲模座的俯视视角下的结构示意图；

图9示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的凹模的主视视角下的剖视图；

图10示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测装置的冲头的主视视角下带局部剖视图的结构示意图；

图11示出了本申请的实施例中金属板成形能力检测方法的流程示意图。

附图标记说明：100-金属板试样；1-凹模座，11-安装槽，111-第二螺纹孔；2-压边模，21-第二模压孔，211-第一阶梯孔，212-第二阶梯孔；3-冲模座，31-第一螺纹孔；4-连接柱；5-凹模，51-第一模压孔，511-第三螺纹孔；6-冲头，61-冲压部，611-半球面，62-定位部，63-连接部，631-外螺纹；7-垫片；8-连接螺栓。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1-图8，本申请的第一方面实施例，提供一种金属板成形能力检测装置，包括凹模5座1、压边模2、冲模座3、多个连接柱4、多个凹模5和多个冲头6，其中：

多个连接柱4与凹模5座1的顶面固定连接；

多个凹模5安装于凹模5座1的顶面上，且位于凹模5座1和压边模2之间，凹模5上设置有第一模压孔51，金属板试样100位于凹模5和压边模2之间；

压边模2和冲模座3滑动安装于多个连接柱4上，压边模2位于凹模5座1和冲模座3之间，压边模2上贯穿设置有多个与第一模压孔51同轴的第二模压孔21；

多个冲头6，冲头6安装于冲模座3的底面，用于在冲模座3的带动下进入第二模压孔21直至冲模座3的底面与压边模2抵接，以将金属板试样100冲压至第一模压孔51中，每个冲头6的冲压端与底面之间的距离不同。

本申请实施例提出的金属板成形能力检测装置，通过冲模座3带动冲头6向压边模2的方向运动，冲头6进入第二模压孔21直至冲模座3的底面与压边模2抵接，完成对金属板试样100的胀形，每个冲头6的冲压端与底面之间的距离不同，可以快速的对金属板试样100进行胀形试验，得出该金属板试样100的成形能力，取金属板试样100不开裂且不缩颈的胀形部位对应的胀形深度的最大值为该金属板试样100的成形能力指标，在胀形试验的同时可以快速的对金属板试样100的成形能力进行分级；另外，在得到金属板试样100的成形能力后，结合零件现场的实际冲压情况可以快速确定该零件所需材料的成形能力级别，经过材料使用前的成形能力确认，可以避免因材料性能波动导致的批量冲废问题。

在一些可选的实施例中，金属板成形能力检测装置还包括多个垫片7，垫片7放置于冲头6和冲模座3的底面之间，且每个冲头6与冲模座3的底面之间放置的垫片7的厚度不同，或者每个冲头6与冲模座3的底面之间放置的垫片7的数量不同。实际使用时，可以在每个冲头6与冲模座3的底面之间放置一个垫片7，但每个垫片7的厚度不同，从而使得冲头6的冲压端与底面之间的距离不同；或者在每个冲头6与冲模座3的底面之间放置不同数量的垫片7，每个垫片7的厚度相同，通过设置垫片7的数量，使得冲头6的冲压端与底面之间的距离不同，从而可以快速的对金属板试样100进行胀形试验，得出该金属板试样100的成形能力。

在一些可选的实施例中，冲头6包括冲压部61、定位部62和连接部63，定位部62的两端分别与冲压部61和连接部63连接，连接部63设置有外螺纹631，冲模座3上设有多个与外螺纹631配合的第一螺纹孔31，连接部63旋入第一螺纹孔31中，直至垫片7压紧于定位部62和冲模座3的底面之间。每个冲头6的连接部63的长度相同，连接部63旋入第一螺纹孔31中，垫片7压紧于定位部62和冲模座3的底面之间，通过不同厚度的垫片7或者不同数量的等厚垫片7，可以确保冲压部61远离定位部62的一端与底面之间的距离不同，且实现等量的增减，从而方便快速的对金属板试样100进行胀形试验，得出该金属板试样100的成形能力。

在一些可选的实施例中，冲压部61远离定位部62的一端为半球面611。通过冲压部61远离定位部62的一端设置为半球面611，使得金属板试样100在胀形后，接触面逐渐变大，最终保持接触面不变，模拟真实加工过程中的胀形过程，使得试验的结果更加接近真实值，提高试验装置的试验结果的准确性和可靠性。

在一些可选的实施例中，定位部62的截面为六边形，便于拧紧连接部63，以将连接部63的外螺纹631和第一螺纹孔31配合。定位部62抵靠冲模座3的底面可以实现定位的同时，通过定位部62的截面为六边形，便于拧紧连接部63时施加扭力，以快速的将外螺纹631与第一螺纹孔31的内螺纹配合连接，提高装配效率的同时，提高装置的可靠性和稳定性。

在一些可选的实施例中，第二冲模孔为阶梯孔，第二冲模孔包括第一阶梯孔211和第二阶梯孔212，第一阶梯孔211靠近冲模座3设置且直径大于第二阶梯孔212，第二阶梯孔212的直径小于定位部62的外接圆的直径，以对定位部62进行限位。通过第二阶梯孔212的直径小于定位部62的外接圆的直径，第一螺纹孔31与外螺纹631螺纹连接到位时，定位部62无法接触到第一阶梯孔211的底面，但第一螺纹孔31与外螺纹631的螺纹连接没有拧到位，定位部62会抵接第一阶梯孔211的底面，可以对定位部62进行限位，使得冲模座3的底面与压边模2之间存在间隙始终无法抵接，就需要对外螺纹631和第一螺纹孔31的连接进行检查，使所有冲头6的第一螺纹孔31与外螺纹631的螺纹连接全部拧到位，再进行胀形操作，使得基准统一，提高试验结果的准确性。

在一些可选的实施例中，金属板成形能力检测装置还包括套设于连接柱4上的两个复位件，其中一个复位件位于凹模5座1和压边模2之间，另一个复位件位于压边模2和冲模座3之间。通过在凹模5座1和压边模2之间设置一个复位件，在压边模2不受外力时，使得凹模5座1与压边模2之间存在一定间距，便于放置和取下金属板试样100，压边模2和冲模座3之间设置一个复位件，在冲模座3不受外力时，使得压边模2和冲模座3之间存在一定间距，使得冲头6与金属板试样100之间保持一定的距离，便于施加冲压力。复位件可以采用弹簧。

在一些可选的实施例中，凹模5座1上设置有安装槽11，凹模5放置于安装槽11中。通过凹模5座1上设置有安装槽11，可以对凹模5的安装进行定位，提高安装的效率，从而提高试验效率。

在一些可选的实施例中，金属板成形能力检测装置还包括连接螺栓8，安装槽11的底面设置有第二螺纹孔111，第一模压孔51为盲孔，第一模压孔51的底部设置有第一模压孔511，连接螺栓8置于第一模压孔51中且分别与第二螺纹孔111和第三螺丝孔连接。通过连接螺栓8置于第一模压孔51中且分别与第二螺纹孔111和第三螺丝孔连接，实现凹模5与凹模5座1的连接，便于安装和拆卸，进行安装和维护时，效率较高，可以提高试验效率。

本申请的第二方面实施例，提供一种金属板成形能力检测方法，使用的金属板成形能力装置，包括：

步骤S1：将金属板试样100放置于压边模2和凹模5之间，压边模2对金属板试样100施加预设数值的压紧力，将金属板试样100夹紧；

步骤S2：冲模座3带动冲头6向靠近压边模2的方向运动，直至抵压压边模2，完成对金属板试样100的胀形；

步骤S3：冲模座3和压边模2复位，取下金属板试样100，检查金属板试样100表面各胀形部位的开裂缩颈情况；

步骤S4：取金属板试样100不开裂且不缩颈的胀形部位对应的胀形深度的最大值为该金属板试样100的成形能力指标。

步骤S4中，胀形深度的定义具体为：冲头6采用统一规格尺寸，通过调整垫片7厚度或者调整等厚垫片7的数量，改变每个冲头6的的冲压高度，冲压高度为冲压部61远离定位部62的一端与冲模座3的底面之间的距离，每个冲头6的胀形深度等于该冲头6的冲压高度减去压边模2的厚度，按照等间距设定冲头6的冲压高度h，形成等差数列h1、h2、h3、…、hn，分别对应金属板试样100的成形能力级别为1级、2级、3级、…、n级。

本申请实施例提出的金属板成形能力检测方法，通过冲模座3带动冲头6向压边模2的方向运动，冲头6进入第二模压孔21直至冲模座3的底面与压边模2抵接，完成对金属板试样100的胀形，每个冲头6的冲压端与底面之间的距离不同，可以快速的对金属板试样100进行胀形试验，得出该金属板试样100的成形能力，取金属板试样100不开裂且不缩颈的胀形部位对应的胀形深度的最大值为该金属板试样100的成形能力指标，在胀形试验的同时可以快速的对金属板试样100的成形能力进行分级。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。