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冲压工艺及模具设计实验冲压工艺及模具设计实验冲压工艺及模具设计实验冲压工艺及模具设计实验燕山大学机电液一体化实验教学中心燕山大学机电液一体化实验教学中心1实验一实验一 板材弯曲回弹的测量与控制板材弯曲回弹的测量与控制一一.实验目的实验目的二二.实验装置实验装置 三三.实验条件实验条件 四四.实验步骤实验步骤五五.实验设备仪器操作步骤实验设备仪器操作步骤 六六.实验报告编写要求实验报告编写要求 视频2一一 实验目的实验目的 板料在弯曲卸载后将产生回弹，使弯曲件的板料在弯曲卸载后将产生回弹，使弯曲件的尺寸和形状发生显著变化，精度降低。研究影响尺寸和形状发生显著变化，精度降低。研究影响弯曲回弹的因素对保证弯曲件质量有着重要意义。弯曲回弹的因素对保证弯曲件质量有着重要意义。影响板料弯曲件精度的主要因素有材料性能参数、影响板料弯曲件精度的主要因素有材料性能参数、相对弯曲半径相对弯曲半径r/t、弯曲力、弯曲行程、模具和毛、弯曲力、弯曲行程、模具和毛坯几何参数等。本实验主要研究坯几何参数等。本实验主要研究V形件自由弯曲时形件自由弯曲时的回弹。的回弹。实验的目的是通过实验观察试件在实验的目的是通过实验观察试件在V形弯形弯曲时的回弹现象，掌握测定弯曲回弹角的方法，曲时的回弹现象，掌握测定弯曲回弹角的方法，研究影响回弹的因素及控制弯曲回弹量的方法。研究影响回弹的因素及控制弯曲回弹量的方法。3二二 实验装置实验装置1、自制通用液压机 该液压机是由机架、油缸、电机、轴向柱塞泵、溢流阀、三位四通电磁换向阀等组成。42、模具结构模具结构为V形自由弯曲模。如图1所示的弯曲模中，r-凸模圆角半径，r为mm；弯曲角,为；h-凸模压下量,h为mm；ld-凹模跨度,ld为mm；在实验中可通过改变凸模压下量来改变弯曲角，凹模跨度取78mm。5图1 V形弯曲实验模63、测试系统 该系统主要由传感器、A/D数据采集卡、工控机及采集、记录和显示程序组成（见图2）。能够反映弯曲过程特征的两个物理量凸模压下量h、弯曲力P，这两个物理量被位移传感器和压力传感器转换成电压信号Vh和VP。两个传感器电压信号经A/D卡将模拟量转换为数字量输入计算机。计算机内设置的记录显示程序将上述两个物理量以数据文件的形式自动保存在计算机内，并随着弯曲过程的进行在显示器上实时显示出P-h变化曲线（见图3）。在机架上安装位移传感器，传感器的触头安装在与活塞同步运动的凸模上，压力传感器安装在凹模底座下。7图2 实验系统简单图8图3 板材弯曲实验数据采集系统操作界面9 4、测试系统 本实验采用的是LabVIEW数据采集软件，基于G语言的图形化编程软件LabVIEW是美国国家仪器公司(NI)的创新软件产品，是划时代的图形化编程系统，即对称之为虚拟仪器的软件对象进行图形化组合操作，它提供了直觉式的环境，在自动测试、数据采集与控制、过程监控和工业自动化等领域得到广泛的应用。数据采集系统操作界面（见图4）上显示有数据扫描速率、数据采集点数、压力传感器的瞬时电压值、位移传感器的瞬时电压值、通过标定公式换算获得的弯曲力、凸模压下量。数据扫描速率可根据需要自行设定。在凸模行程控制窗口可以设定凸模行程，以获得所需弯曲角。10三三 实验条件实验条件1、自制通用压力机；2、弯曲模具一套；3、试件材料为：黄铜、铝板、钢板；试件长度为130 mm，宽度自行设定。4、数据采集系统；5、测量弯曲角的万能角度尺；6、用于剪切试件的曲柄压力机。7、实验程序路径：D:弯曲实验简单弯曲实验学生弯曲实验综合实验；8、实验数据采集速率取6。11四四 实验步骤实验步骤1、确定实验方案（实验方案包括实验目的、实验方法、实验仪器设备、材料、试件尺寸）。2、绘出模具结构草图。3、确定下料方案。4、制作数据表格（包括试件编号、材料、尺寸、凸模行程、理论弯曲角等已知数据以及待测的实际弯曲角、回弹角、最大弯曲力等）。5、根据实验结果求出所需实验数据，并记录在自己制定的数据表中。12五五 实验设备仪器操作步骤实验设备仪器操作步骤1、压力机操作 首先按“启动”按钮，这时压机油泵开始工作，将准备好的试件放入弯曲模中，运行数据采集程序，将操作按钮旋至“下降”，这时凸模开始下降，试件开始弯曲，当凸模下行至程序中所设定的高度时，凸模停止下行，同时在数据采集程序中记录下了弯曲曲线。弯曲结束后，将旋钮旋至“上升”，凸模开始向上回程，至此，一个工作回程结束。2、数据采集程序操作 打开实验程序“板材弯曲回弹的测量与控制”，将“凸模行程控制”中输入预定的凸模行程，试件安放完毕后运行程序。133、量角器的使用方法 (1)如图5所示，将锁紧螺钉5稍稍松开，将所要测量的试件的一个边紧靠住靠尺2；慢慢旋转量角器背面的调整螺钉（该螺钉在图片上未显示），使靠尺4贴近试件的另一条边，直至试件的两条边均与量角器的两个靠尺紧紧贴住；将锁紧螺钉5稍微锁紧之后取下试件；(2)量角器的读数法与游标卡尺道理相同（见图6），读数以游标尺3为准，主尺的“0”点刻度为90，游标尺6的“0”点刻度与主尺刻度1214对正（游标尺的每一格为2分），因此所测得的弯曲角为90+1214=10214。141弯曲试件；2、4量角器靠尺；3主尺；5锁紧螺钉；6游标尺。图4 量角器15图5 主尺与游标16六六 编写实验报告要求编写实验报告要求1、实验方案（实验方案包括实验目的、实验方法、实验仪器设备、材料、试件尺寸）；2、实验步骤，实验结果；3、根据实验结果绘出关系曲线，并进行分析。4、分析产生弯曲回弹的机理，阐明回弹产生的原因，提出减小弯曲回弹、提高弯曲件精度的措施。17实验二实验二 板材冲压成形性能实验板材冲压成形性能实验一.实验目的实验目的三.实验系统实验系统简介简介二.实验设备实验设备及仪器及仪器四.实验条件实验条件五.实验步骤实验步骤六.电子拉伸机电子拉伸机操作步骤操作步骤八.编写实验编写实验报告报告七.实验数据实验数据整理整理18一一 实验目的实验目的 板料的冲压性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力，包括：便于加工，容易得到高质量和高精度的冲压件，生产率高，模具消耗低，不易出废品等。本实验的目的是掌握板材单向拉伸实验的基本方法，作出板材的拉伸曲线及硬化曲线，学会使用计算机数据采集系统，了解LabVIEW数据采集软件的应用，了解压力传感器及位移传感器的原理及使用方法，通过板料拉伸曲 线、硬 化 曲 线，求 出 板 材 的 性 能 参 数。19二二 实验设备及仪器实验设备及仪器电子拉伸机、动态应变仪、数据采集卡、位移传感器、压力传感器、LabVIEW数据采集软件、工业控制计算机、打印机。1、电子拉伸机 WD1型电子万能材料试验机可以对金属及非金属材料在常温或高温环境下做拉伸、压缩、弯曲、和剥离等多项性能实验，也可做金属超塑性实验。移动横梁的速度是可调的，范围从0.5mm/min500mm/min。如图1所示201压力传感器2上横梁3立柱4上卡头5试件6下卡头7活动横梁 图1 电子万能实验机212、传感器本实验中的三个传感器均为电阻应变片式传感器，这类传感器具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。当试件受力时，拉力传感器的弹性体产生与被测量的力值成正比的应变，再由应变片转换为电阻的变化，再通过电桥转换为电压输出；当试件变形时，位移传感器的弹性体产生与被测量的位移成正比的应变，再由应变片转换为电阻的变化，通过电桥转换为电压输出。其关系式为 V VL Vb 其中比例系数由标定公式确定。如图2所示图2 位移传感器1试件；2纵向伸长引伸计；3横向变形引伸计；223、A/D转换卡 在机械工程的智能化测试过程中，被测的量主要是各种模拟信号。为了实现计算机对被测信号的分析和处理，首先需要解决模拟测量信号的数据采集问题。数据采集就是把从传感器输出的模拟量，经过预处理并依靠模数转换器（A/D卡）转换为计算机所能识别的数字量，以便计算机进行存储、显示、分析、处理和传输。本实验中采用的数据采集卡为8通道模数转换卡，可同时采集8组数据。4、测试程序介绍 该测试系统采用的是LabVIEW数据采集软件；数据采集程序用户界面如下：在图3中拉伸试件的原始厚度T、原始标距长度L、原始宽度B这三个值在控件中输入，其中试件的标距长度为50，试件宽度与厚度通过测量获得。换算值l、b、p为经标定公式换算所得的试件伸长量、宽度收缩量及拉力的真实值。各个模拟量的标定公式Lfl(vl)、Pfp(v p)、Bfb(vb)可在图4中的公式节点中给出。图4为测试系统框图程序。23图3 测试系统界面24三三 实验系统简介实验系统简介 该实验系统包括试验机主体、测试部分及计算机数据采集处理。实验系统简图见图5：图4 实验系统示意图25四四 实验条件实验条件1、电子拉伸试验机，图1所示；2、计算机数据采集系统包括：压力传感器（图1中的1），位移传感器（图2中的2、3），测试程序为D:性能实验 性能实验本科实验单向拉伸实验。3、数据文件路径：桌面自行设定；4、试件材料为钢板，试件尺寸如图6；5、测试程序为D:性能实验 性能实验本科实验单向拉伸实验。6、试件材料为钢板，试件尺寸如图6；7、调节BZ2204型多通道动态应变仪，将“自动”按钮复位，观测“平衡指示”是否为零，之后才能进行标定测量；8、拉伸过程中电子拉伸机横梁速度设定为20mm/min。26图5拉伸试件尺寸27五五 实验步骤实验步骤1、确定实验方案（实验方案包括实验目的、实验方法、实验仪器设备、材料、试件尺寸）；2、绘出试件草图；3、测出试件原始尺寸（测量三次取平均值）；4、标定系统及测试系统的调试；5、准备工作完毕，实验开始。28六六 电子拉伸机操作步骤电子拉伸机操作步骤1、调整活动横梁7的位置，将”速度选择”调到较高档，分别按下按钮“上”“下”“停”，便可实现活动横梁的上升、下降、停止等。2、横梁调整完毕，将”速度选择”调到较低档，横梁速度设定为10mm/min。3、将试件卡入上卡头4与下卡头6上，试件卡紧后，将长度位移传感器卡紧，将宽度位移传感器卡紧。4、运行数据采集程序。5、按下“下”按钮，实验开始。6、当试件断裂后，按下“停”按钮。同时关闭数据采集程序。29七七 实验数据整理实验数据整理 取出数据文件，在数据文件中有07共八组数据，其中有采集数据序列号、长度变化、长度应变、实测宽度、宽度应变、拉力、真实应力、厚向系数。根据实验数据求出拉伸曲线、硬化曲线及性能参数。本实验n值的确定我们采用的是两点测定法，即在拉伸曲线上选取材料屈服后的两点（），用下列公式进行计算：取两点位于拉伸曲线材料屈服后4%的伸长点及最高载荷点。塑性应变比值的测取一般是在试件伸长达到20%时测取。30八八 编写实验报告编写实验报告1、实验方案（实验方案包括实验目的、实验方法、实验仪器设备、材料、试件尺寸）；2、实验步骤；3、绘制拉伸曲线、硬化曲线，求出板材冲压成形性能参数；4、讨论板材冲压成形性能参数对板材成形的影响。31