《金属塑性成形原理》-实验指导书.doc

金属塑性成形原理实验指导书 专业: 08级材料成型与控制工程2010 年 10月目 录实验一 金属塑性成型操作实验-冷冲模的装拆1实验二 金属材料拉伸试验3实验三 冲压模具及设备结构7实验四 极限拉伸系数的测定9实验一 金属塑性成型操作实验-冷冲模的装拆一、实验目的1了解典型冲模结构及其工作原理；2了解冲模上各个零件的名称及其在模具中的作用，相互间的装配关系；3熟悉模具的装配程序。二、实验设备和仪器1冲压模具2. 锤子、内六角搬手、活动搬手等三、实验内容及要求 1.在拆装模具之前，应先分清可拆卸件和不可拆卸件，制定方案，提请实验教师审查同意后方可拆卸。2. 一般冲模的导柱、导套以及用浇注或铆接方法固定的凸模等为不可拆卸件或不宜拆卸件。3. 拆卸时一般首先将上下模分开，然后分别将上下模作紧固用的紧固螺钉拧松，再打出销钉，用拆卸工具将模具各板块拆分，最后从固定板中压出凸模、凸凹模等，达到可拆卸件全部分离。四、实验原理及步骤 1.实验原理 熟悉模具结构各零部件的形状、结构、功能，了解零件相互间的装配关系，为模具设计作准备。2.步骤a在教师指导下，首先初步了解冲模的总体结构和工作原理；b按拆卸顺序拆卸冲模，详细了解冲模每个零件的结构和用途；c将冲模重新组装好，进一步了解冲模的结构和冲模在压床上工作时各部分的动作及作用。五、实验结果分析及实验报告要求1.每人独立(用直尺、圆规，按近似比例)绘制一张冲模结构草图。 2.详细列出冲模上全部零件的名称、数量、用途及其所选用的材料；若选用的是标准件则列出标准代号。实验二 金属材料拉伸试验拉伸实验是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。由本实验所测得的结果，可以说明材料在静拉伸下的一些性能，诸如材料对载荷的抵抗能力的变化规律、材料的弹性、塑性、强度等重要机械性能，这些性能是工程上合理地选用材料和进行强度计算的重要依据。一、实验目的要求1.测定低碳钢的流动极限、强度极限、延伸率、截面收缩率。2.碳钢在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（曲线）。二、实验设备和仪器材料试验机、游标卡尺、两脚标规等三、拉伸试件金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。图中工作段长度称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，即或。对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。其截面面积和试件标距关系为或，为标距段内的截面积。四、实验方法与步骤1、低碳钢的拉伸实验：1）试件的准备：在试件中段取标距或在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径（在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。2）试验机机的准备；首先了解材料试验机的基本构造原理和操作方法，学习试验机的操作规程。根据低碳钢的强度极限及试件的横截面积，初步估计拉伸试件所需最大载荷，选择合适的测力度盘，并配置相应的摆锤，开动机器，将测力指针调到“零点”，然后调整试验机下夹头位置，将试件夹装在夹头内。3）进行实验：试件夹紧后，给试件缓慢均匀加载，用试验机上自动绘图装置，绘出外力和变形的关系曲线（曲线）如图1-2所示。从图中可以看出，当载荷增加到点时，拉伸图上段是直线，表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系，即符合虎克定律的弹性变形范围。当载荷增加到点时，测力计指针停留不动或突然下降到点，然后在小的范围内摆动，这时变形增加很快，载荷增加很慢；这说明材料产生了流动（或者叫屈服）与点相应的应力叫上流动极限，与相应的应力叫下流动极限，因下流动极限比较稳定，所以材料的流动极限一般规定按下流动极限取值。以点相对应的载荷值除以试件的原始截面积即得到低碳钢的流动极限，流动阶段后，试件要承受更大的外力，才能继续发生变形若要使塑性变形加大，必须增加载荷，如图形中点至点这一段为强化阶段。当载荷达到最大值（点）时，试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内，此段发生截面收缩，即出现“颈缩”现象。此时记下最大载荷值，用除以试件的原始截面积，就得到低碳钢的强度极限。在试件发生“颈缩”后，由于截面积的减小，载荷迅速下降，到点试件断裂。关闭机器，取下拉断的试件，将断裂的试件紧对到一起，用游标卡尺测量出断裂后试件标距间的长度，按下式可计算出低碳钢的延伸率。将断裂的试件的断口紧对在一起，用游标卡尺量出断口（细颈）处的直径，计算出面积；按下式可计算出低碳钢的截面收缩率， 图1-2从破坏后的低碳钢试件上可以看到，各处的残余伸长不是均匀分布的。离断口愈近变形愈大，离断口愈远则变形愈小，因此测得的数值与断口的部位有关。为了统一值的计算，规定以断口在标距长度中央的区段内为准，来测量的值，若断口不在区段内时，需要采用断口移中的方法进行换算，其方法如下：设两标点到之间共刻有格，如图1-3所示，拉伸前各格之间距离相等，在断裂试件较长的右段上从邻近断口的一个刻线起，向右取格，标记为，这就相当于把断口摆在标距中央，再看点至点有多少格，就由点向左取相同的格数，标以记号，令表示到的长度，则的长度中包含的格数等于标距长度内的格数，故。当断口非常接近试件两端，而与其头部之距离等于或小于直径的两倍时，一般认为实验结果无效，需要重作实验。图1-3实验三 冲压模具及设备结构一、实验目的1运用冲压工序认识相应的冲模结构；2认识压力机的结构及其工作原理。二、实验设备和仪器1冲压模具2. 压力机三、实验内容及要求 1.任选一副冲压模具（冲裁、弯曲、拉深），将上模与下模打开，观察模具下模部分，分析冲压工序，并绘制冲压件零件图；2. 任选级进模和复合模各一副，观察个冲压工序的顺序、工位设计并分析模具的工作过程。3. 观察压力机的结构，熟悉模具的安装过程，并学会调试模具间隙。四、实验原理及步骤 1.实验原理 a根据金属板料的变形特点,冲压工序分为分离工序和成形工序两大类,从而也将模具分为冲裁模、弯曲模、拉深模、翻边模、胀形模、扩口模和缩口模等。根据冲压工序的组合程度，模具分为简单模、级进模和复合模，各副模具的核心工作部件决定了冲压件的形状。因此，熟悉工件的冲压工序是了解各种冲模结构的关键。 b 冲压模具是安装在压力机上才能实现冲压，模具的模柄与压力机的滑块相连，通过压力机中的曲柄滑块机构带动模具的上模部分实现开合模动作，模具的下模座放置在压力机的工作台上并用夹具加紧，然后调整模具间隙在合理范围之内。因此，认识压力机各工作部分对了解模具的工作过程有一定的帮助。2.步骤a在教师指导下，首先初步了解冲模的总体结构和工作原理；b按拆卸顺序拆卸冲模，详细了解冲模每个零件的结构和用途；c将冲模重新组装好，进一步了解冲模的结构和冲模在压床上工作时各部分的动作及作用。五、实验结果分析及实验报告要求1.每人独立(用直尺、圆规，按近似比例)绘制一张冲模核心工作部件结构草图和相应冲件。2.根据观察详细列出某冲模上全部零件的名称、数量、用途并简述该副模具的工作过程。实验四 极限拉伸系数的测定一、实验目的1掌握拉深的成形障碍；2掌握控制板料极限变形程度的措施；3掌握拉深的工艺参数设计。二、实验设备和仪器1. 拉深模； 2拉深机； 3条料（铝片）； 4直尺，角尺。三、实验内容及要求 选取一副拉深模并正确安装在拉深机上，将铝片条料放置于凹模端面，准确定位后进行冲压，观察拉深件的成形质量，并对成形障碍（起皱、开裂）原因和位置进行分析，采用合理的控制措施防止成形障碍的产生，记录相应参数并确定铝片拉深变形时合理的冲压工艺参数值。四、实验原理及步骤 1.实验原理 拉深的实质是平面凸缘部分在凸模的作用下转化为筒壁的高度，拉深中会出现两大成形障碍起皱和拉裂。起皱产生于平面凸缘处，由于切向压应力大于径向拉应力而引起凸缘出现凸凹不平的现象，拉深中采用压边圈和减小变形程度来控制起皱。而拉裂则出现在底部圆角与筒壁相切的危险断面处，主要是由于拉应力大于材料本身的许用应力而造成拉裂，拉深中主要是减小变形程度来控制拉裂。拉深变形程度由拉深系数m=d/D来