（模具方向）
瀋陽理工大學
材料科學與工程學院
李建軍2023年5月
沖壓工藝
實驗一衝裁模間隙及沖裁力的測定
1、實驗目的：
1.了解影響衝裁力大小的因素
2.學會測定衝裁力的方法
2、實驗原理
衝裁力是選擇沖壓裝置噸位和檢驗模具強度的乙個重要依據，影響衝裁力大小的因素很多，主要有材料的機械效能與厚度;衝裁件周邊長度；衝模刃口形式，平刃模的衝裁力也有一定得影響，在不破壞衝裁零件斷面質量的前提下，可適當擴大模具間隙降低衝裁力。
測定衝裁力大小的方法有很多，本實驗採用電測量方法。其原理是：彈性元件在外力作用下產生彈性變形，改變形使裝在彈性元件上的傳換器工作，把被測力轉換成電量，然後再進行測量。
在衝裁工程中，衝頭受壓力作用產生彈性變形，這種變形使貼上在衝頭上的應變片變形，衝頭上的應變片可將變形量轉換成電訊號輸出，由此測定應變數。
衝頭上應變片的貼上方法如圖1（a），兩豎片r1、r2作為測量片，兩橫片r1`、r2`作為補償片，然後將變應片接成半橋，如圖1（b），應該說明，貼上方法與接橋方法並不唯一，可自己設定。電橋輸出的電訊號在動態電阻應變儀上轉為應變，其應變值由光線示波儀輸出。由測得的應變可以計算衝頭的應力值，求出衝裁力啊。
具體如下：
r1=r2==
這裡：為電阻計算增量，為相對電阻增量，k為應變片靈敏係數，為應變片標定梁材料的泊松比，為應變，為儀器讀數應變，為衝頭受壓應力，e為衝頭彈性模量。p為衝裁力，f為衝頭橫截面積，d為衝頭直徑。
衝裁力理論計算式為p理論這裡d為落料（或沖孔）直徑，為材料抗剪強度。
附表1有關材料機械效能
圖1 應變片的貼上及接橋的方法
圖2 電阻法測試框圖
圖2為電阻法的測試框圖，紙帶上的為標定應變值，為讀數應變，h與h為兩應變波形與基準線距離，所以=
三、試驗裝置、儀器及材料
雙柱開式固定臺壓力機
2.動態電阻應變儀
3.光線示波器
4.電源供給箱
5.簡單落料模一套
6.游標卡尺
鋼板、h62黃銅
四、實驗步驟
1.將衝裁模安裝在曲柄壓力機上，試調模具，使衝裁件質量良好。
2．再衝頭上貼上應變片，並接橋。
3.將電橋盒，動態電阻應變儀、光線示波器及電源供給箱正確連線。
5.調節光線示波器，使之正常工作，選出合適的標定應變，然後輸出。
6.開啟曲柄壓力機進行衝裁，同時開啟光線示波器輸出紙帶。
7.計算理論估計的衝裁力p理論，並比較p與p理論大小，分析原因。
8.寫出實驗報告
實驗二冷沖模拆裝
一、 實驗目的
1. 了解和熟悉衝模結構、作用及拆裝工藝。
2. 了解衝模各零部件的用途及相互安裝關係。
3. 掌握模具的裝配及安裝除錯過程。
二、 試驗裝置及工具
1. j23-6.3開式雙柱可傾壓力機
2. 各種型別的衝模4套
3. 工具：扳手、內六角扳手、手捶、螺絲刀、銅棒、游標卡尺、鋼板尺
三、 實驗步驟和方法
（一） 拆裝模具（每組拆裝一套模具）
1. 首先對模具做仔細的觀察、判斷其各部分零件的功用及相互關係。
2. 將衝模各零件依次拆卸下來在拆卸過程中一定要記住各零件在模具中的位置及連線方式，以便隨後重新裝配。
3. 測量各部分零件的尺寸，並畫出衝模裝配草圖。
4. 將衝模重新裝配好。
注意：在拆裝過程中留心不要損壞模具零件，尤其對衝模的凸凹模刃口要注意保護，再重新裝配前各部分零件要擦拭乾淨。
（二） 模具安裝和除錯
1. 首先搞清楚該模具的用途及所加工零件的形狀、尺寸。
2. 測量模具的閉合高度、了解並測量壓力機的閉合高度，模柄孔尺寸，工作台檯面尺寸，台孔尺寸等。
3. 將閉合狀態的模具置於工作台中心，使模柄對準模組中心的模柄孔，然後用手搬動飛輪。調節滑塊至下死點後在調整連桿長度，使滑塊底面與模具上模板平面接觸，即裝置的閉合高度等於模具的閉合高度，再用螺母、壓板等緊固上、下模板。
4. 用手搬動飛輪，使滑塊運動乙個衝程，檢查模具安裝是否有問題。
5. 開啟電機進行試衝。
實驗三拉延係數及拉延力的測定
一． 試驗目的
1．理解毛坯尺寸變化對板材變形趨向性的影響
2．通過理論分析及相關計算確定具體實驗方案
3.了解極限拉延係數的測定方法及拉延係數的計算方法
4.了解拉延模具間隙及凹模圓角半徑對拉延力的影響
5.測量一種材料的極限拉延係數、拉延力、壓邊力
6.降實驗結果與理論分析結果進行對比，驗證理論計算的準確性
二．實驗原理
極限拉延係數：材料未發生破裂所能得到的最小拉延係數
拉深也稱拉延：利用模具衝裁後得到平面毛坯變成空心零件的沖壓工藝方法。
拉深過程如圖3所示，其凸模與凹模與衝裁時有所不同，他們工作部分都沒有鋒利的刃口，而是做成有一定圓角半徑，其間隙也稍大於板料的厚度，在凸模的作用下，原始直徑d0的毛坯在凹模端麵和壓邊圈之間的縫隙中變形，並被拉進凸模與凹模之間的間隙裡形成空心零件的直壁。零件高度為h的直徑部分是有毛坯的環形部分（外徑為d0，內徑未d）轉化而成的。
所以拉深時的毛坯的外部環形部分是變形區，而底部通常是不參加變形的不變區。拉深後零件的直徑d與拉深前毛坯直徑d0之比稱為拉深係數m，並用下式表示
m=d/d0
從上式可以看出，拉深係數表示了拉深前後毛坯直徑的變化量，不同的拉深係數所需要的拉深力也不同。影響拉深力的因素很多。它不僅與拉深係數有關。
而且與材料的機械效能，零件尺寸，凹模圓角半徑，潤滑等有關，計算拉深力的經驗公式很多，這裡介紹一種常用的公式：
p1=π×d1×t×σb×k1
式中 p1—第一次拉深力（n）
d1—第一次拉深後的零件直徑（mm）
t—材料厚度（mm）
b—材料抗拉強度（mpa）
k1—第一次拉深力係數
壓邊圈的壓力必須適當，如果過大就要增加拉深力因而使工件拉裂，二壓邊圈的壓力過小會使工件側壁或者凸緣起皺。
三． 實驗裝置、材料及工具
1. bt6杯突實驗機
2. 拉延模具：凹模三種：r=1, r=3, r=5
3. 拉延毛坯若干：ф1、ф2、ф2 材料為a3鋼板，厚度為1mm
4. 游標卡尺
四． 實驗步驟和方法
(一) 步驟
1. 將拉深凸凹模分別安裝在杯突實驗機上下模座上
2. 分局毛坯直徑選用定位圈，然後將定位圈放穩，使毛坯放置在定位圈中
3. 旋轉壓力手柄施加壓力，並注意觀察壓邊力的指示表，使壓邊力不宜過大。
4. 載入速度手柄選用中速，啟動電機進行拉深。並注意觀察拉深力指示表，直到拉深完畢，記錄拉深力、壓邊力。
5. 反向扳動載入手柄進行解除安裝，反向旋轉壓邊圈手柄，取出工件進行觀察拉深件的表面質量並測量直徑。
注意：載入速度吧不宜過大，拉深力不允許超過裝置額定噸位。
（二）方法
1.選用一套凸凹模和一套材料直徑不同毛坯進行拉深，直到工件拉破，計算其極限拉深係數。
2.選定一定尺寸的凸模，再換不同圓角半徑的凹模，觀察拉深力的變化情況。
3.選定一定尺寸的凹模，更換不同尺寸的凸模，觀察模具間隙對拉深力及工件質量的影響。
五實驗要求
根據給出的模具尺寸，坯料的種類、尺寸進行理論分析，確定實驗方案
並完成如下實驗要求：
（一）操作並計算
1．計算a3鋼板的極限拉延係數。
2.通過實驗記錄a3鋼板使用不同凹模圓角半徑的模具進行拉延的拉延力。
（二）分析
1.影響極限l拉延係數的因素有哪些？
2.影響拉深力的因素有哪些？
3.實驗結果與理論計算進行對比分析。
鍛造工藝
實驗一自由鍛拔長變形工序研究
一． 實驗目的
1. 分析型砧上圓形毛坯拔長時，型砧形狀變形程度對拔長效率的影響。
2. 通過理論分析，看哪種型砧拔長效率高，並進行拔長實驗，根據拔長後的長度計算其拔長效率。
二．實驗原理
在拔長工序中，毛坯形狀、型砧形狀、變形程度（送進量、壓下量）等因素是影響拔長效率及鍛件質量的主要原因。
1. 送進量的影響
當送進量較小時（l0/h0＜0.5）拔長變形區出現鼓形，中心部分不易鍛透，並且出現軸向拉應力，容易引起內部橫向裂紋；在金屬流動方面，拔長量大，展寬量小，所以有利於提高拔長效率。當送進量較大時（l0/h0＞0.
5），拔長變形區出現單鼓形，中心部分能鍛透，但側面和角部受拉應力，易引起角部裂紋；在金屬流動方面，拔長量小，展寬量大，不利於拔長效率。
2. 壓下量的影響
增大壓下量，可強化心部變形，有利於鍛合內部缺陷，提高鍛件質量，同時提高拔長效率。
3. 砧子形狀的影響
利用型砧拔長圓形毛坯時，型砧的側表面阻止了金屬的橫向流動，迫使金屬沿軸向伸長，同時可防止金屬內部縱向裂紋的產生，所以，合理的使用型砧可以提高鍛件質量及拔長效率。
三．實驗裝置、工具及材料
1.裝置：100噸油壓力機
2.工具：1) 型砧四種：v形、圓弧形、上平下v形、平形等
2) 游標卡尺、直尺、劃規
3.材料：鉛規格ф50×60
四．實驗步驟
1.測量坯料原始尺寸，並在試件端麵畫出2×2網格
2.對四種型砧進行選擇，並分別用各種型砧在油壓機上進行送進量為40，壓下量分別為5、15的拔長變形。
3.測量拔長後坯料長度，分析型砧形狀、變形程度對拔長效率的影響。
4.根據毛坯端麵網格變化情況，分析型砧形狀、變形程度對鍛件質量的影響。
實驗二環形件模鍛摺疊研究
一． 實驗目的
1. 了解環形鍛件形成摺疊的原因。
2. 學會正確選擇毛坯尺寸的方法。
二． 實驗原理
圖1為環形鍛件的熱鍛件圖
圖2為所用鍛模
圖3為在不同模具圓角半徑情況下，坯料與型槽的相對尺寸對產生摺疊的影響。毛坯尺寸、型槽尺寸、衝頭邊緣圓角半徑對摺疊的產生有很大的影響。
1. 毛坯直徑d與衝頭直徑d1的比例。
d/d1愈大，不易產生摺疊，即大直徑的毛坯不易產生摺疊。
2. 模具型槽尺寸的比例。
如果d1/d2愈大，h1/h2愈大，不易產生摺疊，即窄而深的型槽不易產生摺疊
3. 衝頭邊緣圓角半徑尺寸。
r愈大，不易產生摺疊。但r只對高試樣影響明顯。
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