[发明专利]柔性拉伸弯曲成形断裂特征模具

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑性成形技术领域的模具，具体地涉及一种柔性拉伸弯曲成形断裂特征模具。

背景技术

先进高强度钢具有较低的屈强比，较好的应变分布能力，和较高的应变硬化特性；同时，这类钢还具有更好的碰撞特性和更高的疲劳寿命。因此，先进高强度钢在汽车工业的轻量化中具有广阔的应用前景。然而，实验发现先进高强度钢拉弯成形过程中靠近凸凹模圆角位置容易发生剪切断裂，这种断裂模式的断口没有明显的减薄和颈缩，与中碳钢和低合金高强度钢种观察到的颈缩断裂明显不同，是先进高强度钢所独有的特点。基于材料颈缩失稳理论建立的成形极限曲线无法预测该种断裂，目前缺乏有效的手段对成形剪切断裂极限进行准确评价。由于先进高强度钢的剪切断裂一般发生在小半径圆角的拉伸弯曲受力状态下，并且其成形断裂模式与模具半径和板料的比值关系密切；同时，先进高强度钢板料受到的拉伸比例也会影响其成形断裂模式。因此，有必要发明一套具有可变圆角半径、能够实现各种拉弯受力状态的具有数据采集装置的柔性成形断裂实验台，进行先进高强度钢的成形断裂研究，建立能够预测剪切断裂的判据，减少剪切断裂的发生。

经对现有技术的文献检索发现，Ji Hoon Kim等人2011年在期刊《International Journal of Plasticity》上发表论文“The shear fracture of dual-phase steel”（“双相钢的剪切断裂”），该文利用热力学有限元模型对几种不同强度级别的高强度双相钢的draw-bend实验结果进行了仿真分析，该研究主要考虑温度因素对成形结果的影响，但所用实验设备不仅体积大，且过于复杂，与传统冲压成形工艺所用的设备差别较大。B.S.Levy和C.J.Van Tyne采用基于应力的成形极限曲线对几种高强度双钢的成形结果进行了预测，并用ASB（Angular stretch bend）试验对上述结果进行了验证，但ASB试验装置的镶块高度较大，更换不便；并且难以准确测量试样的成形深度（相关文献：B.S.Levy,C.J.Van Tyne. Predicting breakage on a die radius with a straight bend axis during sheet forming. Journal of Materials Processing Technology,2009,209:2038-2046.）。Danielle Zeng、Z.Cedric Xia等对于高强度双相钢的剪切断裂机理进行了研究，并通过实验和仿真结果的对比，分析了高强度双相钢剪切断裂相对于颈缩断裂的特点，但是其实验设备较大,导致实验试样的尺寸较大，实验的经济性和方便性不高，并且实验设备的对称性较差(相关文献：Danielle Zeng, Z. Cedric Xia, Hua-Chu Shih,Ming F.Shi. Development of Shear Fracture Criterion for Dual-Phase Steel Stamping. SAE2009-01-1172.)。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种柔性的具有位移和压力数据采集装置的拉伸弯曲成形断裂特征模具，可以实现板料的不同拉伸弯曲状态，通过数据采集装置能够分析板料在不同拉弯状态下的变形和受力情况，能够满足研究先进高强钢剪切断裂规律的要求，同时本发明还具有体积小、对中性强、以及镶块更换方便等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括凸模镶块、凸模镶块座、镶块座固定围板、下底板、导块、压边圈、凹模、拉深筋、位移传感器固定槽、以及位移传感器拉线定位销，其中，所述凸模镶块可拆卸地镶嵌在所述凸模镶块座上，所述凸模镶块座固定于所述镶块座固定围板，所述镶块座固定围板安装在所述下底板上，所述凸模镶块连同所述凸模镶块座固定于所述下底板，所述下底板安装在机座上。所述导块安装在所述下底板的两侧，所述压边圈位于所述凸模镶块外侧且搁置于所述凸模镶块座的上表面，所述压边圈上有拉深筋凹槽，所述拉深筋安装在所述凹模的下表面，位于所述凸模镶块上方的所述凹模安装在机座上的主缸部分，所述位移传感器固定槽以及镶块座固定围板安装在所述下底板上，所述凹模上安装有所述位移传感器拉线定位销，所述凹模的圆角半径大于所述凸模镶块的圆角半径。

优选地，所述凸模镶块的圆角半径包括如下尺寸中的任一种尺寸：1mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、或者15mm。所述凸模镶块体积小，安装在所述凸模镶块座上。