USM-120B USM-120B板材成形試驗(yàn)機(jī)

USM-120B

一.概述：

板材成形試驗(yàn)機(jī)為用于測(cè)定金屬板材塑性成形(沖壓)性能的工藝試驗(yàn)設(shè)備。是控制板材軋制質(zhì)量、合理選擇沖壓工藝的 試驗(yàn)儀器。同時(shí)也是評(píng)定金屬薄板模擬成形性能指標(biāo)和特定成形性能指標(biāo)的力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備。

板材成形試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行金屬薄板和薄帶埃里克森杯突試驗(yàn),測(cè)定材料的塑性變形性能;配備相關(guān)附具,還可進(jìn)行金屬板材的拉深、沖杯、錐杯、沖孔、擴(kuò)孔、翻邊、彎曲等多種成形性能試驗(yàn), 測(cè)定金屬板材的成形性能指標(biāo)和特定成形性能指標(biāo).

1.USM-120B板材成形試驗(yàn)機(jī)的適用范圍:

USM-120B板材成形試驗(yàn)機(jī)用來進(jìn)行金屬板材和帶材的埃里克森（Erichen）杯突試驗(yàn)和金屬板材的拉深成形（Swift）試驗(yàn).

所謂埃里克森杯突試驗(yàn)，是用一定規(guī)格的鋼球或球狀沖頭，向周邊具有一定夾緊力(限制試樣在試驗(yàn)過程中向內(nèi)流動(dòng))的試樣施加壓力，直到試樣產(chǎn)生穿透裂縫為止，此時(shí)沖頭壓入深度(mm)為被試板材的埃里克森杯突值(E),此杯突值用來判斷材料的塑性變形性能.

所謂金屬板材拉深試驗(yàn),是用一定規(guī)格的圓柱形沖頭,將壓緊于夾模與沖模之間并使其在試驗(yàn)過程中能夠向內(nèi)滑動(dòng)而不起皺折的一定外徑的圓片形試樣壓于夾模與沖模之間,通過柱形沖頭對(duì)其拉深成形.本試驗(yàn)采用不同直徑的試樣并按照逐級(jí)改變直徑的操作程序進(jìn)行拉深成形，用以測(cè)定拉深杯體底部圓角附近不產(chǎn)生破裂時(shí)允許使用的試樣直徑，試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算極限拉深比。此極限拉深比值用來判斷材料的成形性能.

2.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

GB4156-84《金屬杯突試驗(yàn)方法》

GB4156-2007 《金屬材料 薄板和薄帶埃里克森杯突試驗(yàn)》

GB/T15825.1~15825.8--2008《金屬薄板成形性能與試驗(yàn)方法》
GB/T 5125-2008 《有色金屬?zèng)_杯試驗(yàn)方法》

YS-T419-2000_《鋁及鋁合金杯突試驗(yàn)方法》

JIS B7729-2005 《埃氏杯凸試驗(yàn)機(jī)》
GB2611-92《試驗(yàn)機(jī)通用技術(shù)要求》

二、主要技術(shù)參數(shù)：

(1)杯突試驗(yàn)板材厚度： 0.2-2.0 mm

拉深試驗(yàn)板材厚度： 0.45-2.0 mm

(2)試樣板材寬度： 100mm

(3)沖頭行程： 80mm

(4)夾緊活塞行程： 21-31mm

(5)沖壓力： 120KN

(6)夾緊力： 40KN

(7)杯突值分辨率： 0.01 mm

(8)沖壓力測(cè)量精度： ±≤2%KN

（9）壓邊力測(cè)量精度： ±≤5% KN

（10）凸模上升速度： 0-180 mm/min

（11）電源： 50HZ、三相四線380V/220V

(12）液壓油： 220號(hào)壓縮機(jī)油

(13)外形尺寸： 1300 mm(長(zhǎng))×800 mm（寬）×1300 mm(高)

(14)整機(jī)重量: 800公斤

三.組成和工作原理

本試驗(yàn)機(jī)由電動(dòng)液壓加荷，采用自動(dòng)或手動(dòng)兩種操縱方式。主機(jī)由復(fù)合油缸、高壓油泵、溢流閥、節(jié)流閥、電磁液壓閥等組成。通過

控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)試驗(yàn)操作或從夾緊試樣到杯突值顯示的自動(dòng)試驗(yàn)的全過程。如工作原理圖所示，啟動(dòng)右邊油泵，輸出的高壓油經(jīng)電磁閥（二位四通電磁閥）和調(diào)速閥流向夾緊油缸，推動(dòng)大活塞上升，使夾模將試樣夾緊，調(diào)節(jié)壓力閥使夾緊力控制在某一定值，多余的油則經(jīng)壓力閥流向沖壓油池：然后啟動(dòng)左邊油泵，高壓油經(jīng)電磁閥（三位四通電磁換向閥）經(jīng)調(diào)速閥流向沖壓油缸，推動(dòng)小活塞上升，使沖頭壓入試樣，旋動(dòng)調(diào)速閥改變節(jié)流孔的通道面積，便可改變油流大小而達(dá)到調(diào)速的目的。多余的油則經(jīng)溢流閥流回油池。調(diào)速閥采用差壓力方式控制，維持油泵油壓與工作缸油壓為一恒定值，調(diào)速較穩(wěn)定。

板材的變形深度（E值）為沖頭壓入試片的深度，實(shí)際上就是沖頭直線性機(jī)械位移的量值。此值用直線光柵為檢測(cè)元件進(jìn)行等量測(cè)試，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后在顯示屏上直接顯示。

試驗(yàn)過程中，當(dāng)試樣產(chǎn)生穿透性裂紋時(shí)（材料已屈服），沖壓負(fù)荷少許下降，用此時(shí)的力值訊號(hào)觸發(fā)停車。此時(shí)，沖壓力和杯突值在顯示器上顯示并保持。詳細(xì)說明見《GBS-120B板材成形試驗(yàn)機(jī)測(cè)

控系統(tǒng)用戶手冊(cè)》。

在進(jìn)行下一個(gè)試驗(yàn)操作時(shí)，顯示屏上所有數(shù)據(jù)自動(dòng)清零。

沖壓行程時(shí)，夾緊油缸前腔的回油經(jīng)集油器流回油池，沖壓油缸前腔的回油經(jīng)換向閥流回油池。

在返回行程（凸模、墊模退回）時(shí)，兩電磁閥同時(shí)換向，此時(shí)右邊油泵的油流回油池，左邊油泵的油經(jīng)換向閥流入沖壓油缸前腔。使凸模、墊模下降，沖壓油缸后腔的油經(jīng)單向閥，換向閥流入油池，不受調(diào)速閥的控制，實(shí)現(xiàn)快速復(fù)位。

在沖壓油缸中部裝有安全閥，當(dāng)沖壓活塞上升到位置或下降到位置時(shí)，安全閥就被自動(dòng)接通，起到安全保護(hù)作用。因此更換沖頭而需將沖壓活塞升到位置或是試驗(yàn)完成后將沖壓活塞退到位置，即使不停車，也不致發(fā)生任何故障。

四、旋鈕及操作面板說明：

旋鈕及操作面板如附圖一所示。該面板供試驗(yàn)機(jī)調(diào)試時(shí)使用，也可在需要手動(dòng)操作的試驗(yàn)過程中使用。

(1)旋鈕；

①夾緊力控制閥（左一），用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小；

②沖壓力調(diào)速閥（左二），用來調(diào)節(jié)沖頭上升速度；

③夾緊力調(diào)速閥（右一），用來調(diào)節(jié)墊模上升速度的；

(2) 面板操作按鍵和觸摸屏操作按鈕

本試驗(yàn)機(jī)可分別使用面板按鍵和觸摸屏按鈕進(jìn)行試驗(yàn)操作。

面板按鍵和觸摸屏按鈕的相應(yīng)操作功能相同。

①“急停”，在應(yīng)急時(shí)使用。按下“急停”按鍵（鈕），可中斷所有功能動(dòng)作，當(dāng)放開“急停” 按鍵后，撤消中斷，相應(yīng)功能鍵繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

②“夾緊”，按夾緊按鍵（鈕），夾模上升，夾緊試樣。至顯示屏上顯示設(shè)定夾緊力，完成夾緊功能。

③“沖壓”，按沖壓按鍵（鈕），沖頭上升，沖壓試樣。當(dāng)試樣被沖破時(shí)，顯示屏上顯示并保持沖壓力值及杯突（E）值，完成沖壓功能。

④“下降”，在夾緊或沖壓過程中，按下降按鍵（鈕），夾緊活塞和沖壓活塞下降到底，完成下降功能。

⑤“自動(dòng)”，按自動(dòng)按鍵，試驗(yàn)機(jī)從夾模上升，夾緊試樣，沖頭上升，沖破試樣，夾緊活塞和沖壓活塞自動(dòng)下降到底，完成一個(gè)試驗(yàn)的全部過程，并對(duì)試驗(yàn)參數(shù)顯示及保持。

（3）電源開關(guān)（機(jī)箱右側(cè)），撥動(dòng)此開關(guān)，可接通、切斷供電電源。

五．試車步驟：

注意：試驗(yàn)機(jī)出廠前已經(jīng)調(diào)試完成。試車過程請(qǐng)采用手動(dòng)操作，且不可改變除靈敏度和加緊力設(shè)定參數(shù)外的所有設(shè)定。

(1)打開后門，取掉光柵等包裝綁定的白布帶。

(2)往油箱中加入清潔的220#壓縮機(jī)油約100kg（油標(biāo)）。

(3)接通三相四線50HZ、380V/220V電源，連接保護(hù)地線。

(4)接通電源開關(guān)。

(5)將夾緊力控制閥調(diào)至小，按夾緊按鍵（鈕），手感墊模應(yīng)上升，在油路內(nèi)應(yīng)有油流動(dòng),否則加緊油泵電機(jī)電源相序要反接。

(6)將沖壓力調(diào)速閥調(diào)到慢，按沖壓按鍵（鈕），手感沖頭應(yīng)上升，否則沖壓油泵電機(jī)電源相序要反接。

(7)將夾緊調(diào)速閥調(diào)到“慢”， 按夾緊按鍵（鈕），夾緊力活塞應(yīng)緩慢的上升。將“慢”調(diào)到“快”墊模上升變快。

(8)按沖壓按鍵（鈕），將沖壓力調(diào)速閥調(diào)到慢，當(dāng)沖頭上升到頂端不能再前進(jìn)時(shí)，顯示屏應(yīng)有不大的負(fù)荷。按動(dòng)“下降”鍵，沖頭應(yīng)快速下降，當(dāng)沖頭落底時(shí)應(yīng)自動(dòng)停機(jī)。

至此，試驗(yàn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，只要裝上相應(yīng)的模具即可進(jìn)行試驗(yàn)。

六．試驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)試驗(yàn)操作人員必須了解試驗(yàn)機(jī)的原理及相關(guān)知識(shí)和相應(yīng)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；

(2)熟記各旋鈕及按鍵（鈕）作用；

(3)每次試驗(yàn)前必須將夾緊力控制閥調(diào)至位置；

（4）熟練掌握“USM-120B板材成形試驗(yàn)機(jī)人機(jī)界面測(cè)控系統(tǒng)”

七．試驗(yàn)與相關(guān)模具：

1，杯突試驗(yàn)

進(jìn)行杯突試驗(yàn)時(shí)，模具的安裝如（圖一）所示。安裝沖頭時(shí)，首先將壓緊帽搬起后手動(dòng)操作，按沖壓按鍵（鈕），將沖頭座升到位置（可以不停車），將標(biāo)準(zhǔn)沖頭按到?jīng)_頭座上，用側(cè)面的頂絲緊固。然后按下降按鍵（鈕），沖頭落底復(fù)位。

杯突試驗(yàn)是用規(guī)格為φ20的標(biāo)準(zhǔn)球狀沖頭或其他非標(biāo)球狀沖頭，向周邊具有一定夾緊力的試樣施加沖壓力，直到試樣產(chǎn)生穿透裂紋為止。此時(shí)沖頭壓入試樣的深度(mm)就是被試板材的杯突（E）值,此值用來判斷材料的塑性變形性能。

試驗(yàn)時(shí)，將壓緊帽按擋銷位置旋轉(zhuǎn)搬起，放置試樣于夾模之上。

放下壓緊帽，旋回原位。按夾緊按鍵（鈕），調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)速閥（右一），以中速加緊；調(diào)節(jié)夾緊力控制閥（左一），使夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)試樣施加10KN-40KN的夾緊力（按需要設(shè)定）。按沖壓按鍵（鈕），調(diào)節(jié)

沖壓力調(diào)速閥（左二），將沖頭上升速度控制在5-20mm/min內(nèi)。當(dāng)

試樣接近破裂時(shí)，沖頭上升速度應(yīng)調(diào)到接近速度下限（左二），以盡量減少試驗(yàn)誤差。試樣破裂時(shí)，沖頭和夾緊活塞相繼自動(dòng)下降，直至落底復(fù)位。試驗(yàn)完成后，顯示器會(huì)記錄下杯突值、沖壓力、夾緊力等相關(guān)測(cè)試結(jié)果。再進(jìn)行下一個(gè)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)會(huì)自動(dòng)清零。

請(qǐng)注意，試樣破裂時(shí)可用肉眼直接觀察，也可以從沖壓力值的下降來進(jìn)行判斷。一般說來，材料狀態(tài)越軟、越均勻，裂紋愈圓；而硬狀態(tài)的材料裂紋傾向于成一直線，并往往伴有破裂聲。

標(biāo)準(zhǔn)杯突試驗(yàn)?zāi)＞撸?

標(biāo)準(zhǔn)沖頭球徑 ф20 mm

標(biāo)準(zhǔn)墊模孔徑 ф33 mm

標(biāo)準(zhǔn)凹模孔徑 ф27 mm

2，拉深試驗(yàn)

進(jìn)行拉深試驗(yàn)時(shí)，其模具的安裝如（附圖二）所示，安裝方式與杯突試驗(yàn)摸具相似。

安裝拉深模具時(shí)，將壓緊帽按擋肖位置旋轉(zhuǎn)搬起，卸下三個(gè)大頭螺釘，將杯突試驗(yàn)所用壓模座卸下后放入附件箱。按附圖二裝上拉深用壓模座；在模座上換裝拉深墊模座；按沖壓按鍵（鈕），使沖頭座

升到位置，取下杯突沖頭，旋下杯突沖頭座，旋入拉深凸模；按下降按鍵（鈕），使活塞落底復(fù)位，即可進(jìn)行拉深試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)，在拉深試驗(yàn)界面上采用手動(dòng)操作。將圓試樣置于凹模與壓模之間，進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，確定合理的壓邊力。拉深試驗(yàn)時(shí)，壓邊力的大小應(yīng)控制在壓邊圈下面的試樣材料不起皺，而且保證試樣材料在拉深凸模的拉深力作用下能夠流動(dòng)和拉深變形。通過凸模對(duì)其進(jìn)行拉深成形，以確定拉深杯體底部圓角附進(jìn)的壁部不產(chǎn)生破裂時(shí)允許使用的試樣直徑（D0）max。驗(yàn)結(jié)束后，用（D0）max計(jì)算極限拉深比。

本試驗(yàn)采用圓片試樣，按規(guī)定的直徑級(jí)差分組，組數(shù)不少于2，每組內(nèi)有效試樣數(shù)量為6。相鄰兩級(jí)試樣的直徑極差為1.25 mm。

凸模和凹模的工作尺寸按下表規(guī)定：

凸模和凹模的工作尺寸表 單位：mm