本發明屬于金屬壓力試驗技術領域，特別是涉及一種可調節參數板材脹形組合模具及脹形實驗方法。

背景技術：

板材液壓脹形是采用液體做為傳力介質來代替傳統沖壓工藝中的凸模，將板材放置于下模上，壓力機滑塊下行時先把制件的邊緣壓住，然后利用高壓液體充入上模容腔，作用于板材上表面，使板材變形，充滿凹模型腔的過程。液體替代凸模大大減小成形過程的摩擦力，因此具有成形極限高、零件表面質量好、尺寸精度高，多用于生產航空領域表面質量和精度要求較高的低塑性材料復雜形狀零件。

由于上述多種優點，板材液壓脹形技術目前已得到了廣泛的重視并且逐漸應用于航空航天、汽車等領域；但是由于鋁合金、鎂合金等輕質材料的塑性指標低、各向異性指數小、硬化指數小等特點，許多零件發生局部破裂、局部小特征脹形不到位、回彈(指物體在力的作用下產生物理變形，當壓力釋放時所產生的還原或近還原的狀態的物理變化)大等失效現象。而零件的質量取決于多種工藝參數，如材料參數、零件變形量、零件曲率、進料阻力、液壓加載路徑、材料厚度等，因此研究不同工藝參數對板材充液脹形失效控制的影響是極為重要的工作，然而考慮多種工藝參數需要多套模具，制造成本高，實驗復雜，并且不同模具得到的實驗結果不易對比，因此急需開發相應的可調節參數板材液壓脹形、測試裝置。

技術實現要素：

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種結構簡單、參數可調節、互換性強、靈活性好、裝卸簡單、對比性強、提高實驗效率的可調節參數板材脹形組合模具及脹形實驗方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種可調節參數板材脹形組合模具，其特征在于：包括上模板、上模、壓塊、脹形凹模、墊片、凹模墊塊、下模、下模板；上述的上模板為圓形結構，在上模板上均布設有上模連接孔，所述上模連接孔內穿裝有上模連接螺釘，所述上模連接螺釘的內端部螺紋連接上模；所述上模為t型結構的旋轉體，所述上模的下端面中心位置設有油腔，所述上模上設有油路，油路的一端與油腔連通，所述油路的另一端為進油口，并與外部供油系統相連；在上模的下端套裝有環形壓塊；沿圓徑向方向環形壓塊的外圓周均布設有壓塊連接孔，所述壓塊連接孔內穿裝壓塊連接螺釘，所述壓塊連接螺釘的內端部螺裝在上模的側壁，所述環形壓塊的下端面設有凸起；

所述下模板為圓形結構，在下模板的均布設有下模連接孔，所述下模連接孔內穿裝有下模連接螺釘，所述下模連接螺釘的內端部螺紋連接下模；所述下模為環形結構，在下模的中心位置設有與脹形凹模形狀匹配的脹形凹模放置腔，所述下模的中心與上模的中心重合；所述下模的上表面對應環形壓塊下端面凸起位置設有與凸起形狀大小相同的凹槽。

本發明還可以采用如下技術措施：

所述脹形凹模放置腔的底部嵌裝有凹模墊塊，在脹形凹模放置腔內脹形凹模放置在凹模墊塊的上表面。

所述脹形凹模和凹模墊塊之間設有標準厚度的預制墊片。

所述的上模連接孔、壓塊連接孔和下模連接孔均為沉孔結構，所述上模連接螺釘、壓塊連接螺釘和下模連接螺釘為內六角圓柱頭螺釘。

本發明還提供一種可調節參數板材脹形組合模具的脹形實驗方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟1、將上模與下模分別連接在上模板與下模板上，在下模的脹形凹模放置腔內依次放置凹模墊塊、墊片、脹形凹模，將上模板與下模板固定在液壓機的模架上；

步驟2、通過均布設置壓塊連接螺釘將環形壓塊連接在上模的下端；

步驟3、將板材放置于下模的上端面，并且板材的中心點與下模上端面的中心點重合；

步驟4、啟動液壓機，并控制液壓機的下行速度，使上模垂直向下緩慢進給，直到上模的下表面與下模的上表面之間的間隙達到預先設定的壓邊間隙值，液壓機停止下行；

步驟5、啟動液壓機的補油裝置，從上模的進油口開始進油；

步驟6、啟動液壓機的增壓裝置，建立板材成形的液壓力，直至壓力到達預先設定的壓力值；

步驟7、完成上述步驟后，板材成形完畢，將液壓機卸壓；

步驟8、控制液壓機使上模板、上模、壓塊退回，取出成形完畢的板材。

此外還可以繼續如下實驗，如果繼續進行其他形狀的板材脹形實驗，即可更換步驟1中的脹形凹模，重復步驟1-8。

此外還可以繼續如下實驗，如果繼續進行不同深度的板材脹形實驗，即可變換步驟1中墊片的個數，重復步驟1-8。

此外還可以繼續如下實驗，如果繼續進行不同進料阻力的板材脹形實驗，即可去掉步驟2，重復步驟1、3-10。

本發明具有的優點和積極效果是：

(1)該可調節參數板材脹形組合模具采用液壓機外部供液系統，能準確控制液壓力，使其按照預先設置的壓力變化。

(2)可以隨時更換不同脹形凹模；本發明一般設置多種不同形式的脹形凹模，以鑲塊的形式嵌入下模，實際生產中，可根據需要加工不同形狀的脹形凹模，制造簡單、成本低，增加了模具的互換性，大大降低模具成本。

(3)可以隨時拆卸壓塊、可以調節脹形凹模高度，增加了試驗的靈活性和模具的互換性，降低了模具成本費用，并且可以快速對比不同參數的板材脹形實驗結果。

(4)該模具安裝拆卸簡單，對液壓機要求低，單動液壓機即可實現，操作簡單、成本低。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明剖視圖；

圖3是上模結構示意圖；

圖4是環形壓塊結構示意圖；

圖5是下模板結構示意圖；

圖6至圖10是五種不同形狀的脹形凹模。

圖中：1、上模板；1-1、上模連接孔；1-2、上模連接螺釘；2、上模；2-1、油腔；2-2、油路；3、環形壓塊；3-1、壓塊連接孔；3-2、壓塊連接螺釘；3-3、凸起；4a、脹形凹模；4b、脹形凹模；4c、脹形凹模；4d、脹形凹模；4e、脹形凹模；5、墊片；6、凹模墊塊；7、下模；7-1、脹形凹模放置腔；8、下模板；8-1、下模連接孔；8-2、下模連接螺釘；9、凹模墊塊；10、預制墊片；11、板材。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1至圖5，一種可調節參數板材脹形組合模具，包括上模板1、上模2、壓塊3、脹形凹模4、墊片5、凹模墊塊6、下模7、下模板8；上述的上模板為圓形結構，在上模板1上均布設有上模連接孔1-1，所述上模連接孔內穿裝有上模連接螺釘1-2，所述上模連接螺釘的內端部螺紋連接上模；所述上模2為t型結構的旋轉體，所述上模的下端面中心位置設有油腔2-1，所述上模上設有油路2-2，油路的一端與油腔連通，所述油路的另一端為進油口，并與外部供油系統相連；在上模2的下端套裝有環形壓塊3；沿圓徑向方向環形壓塊的外圓周均布設有壓塊連接孔3-1，所述壓塊連接孔內穿裝壓塊連接螺釘3-2，所述壓塊連接螺釘的內端部螺裝在上模2的側壁，所述環形壓塊3的下端面設有凸起3-3；

所述下模板8為圓形結構，在下模板的均布設有下模連接孔8-1，所述下模連接孔內穿裝有下模連接螺釘8-2，所述下模連接螺釘的內端部螺紋連接下模7；所述下模為環形結構，在下模的中心位置設有與脹形凹模形狀匹配的脹形凹模放置腔7-1，脹形凹模放嵌入脹形凹模放置腔7-1內，本實施例中給出五種不同形狀的脹形凹模4a、4b、4c、4d、4e，如圖6至圖10；所述下模的中心與上模的中心重合；所述下模的上表面對應環形壓塊下端面凸起位置設有與凸起形狀大小相同的凹槽7-2。

為了滿足高度需求，所述脹形凹模放置腔的底部嵌裝有凹模墊塊9，在脹形凹模放置腔內脹形凹模放置在凹模墊塊的上表面。

為了滿足高度調節的需求，所述脹形凹模和凹模墊塊之間設有標準厚度的預制墊片10，本實施例一般制成厚度為5mm、10mm的預制墊片備用。

為了提高裝配的緊湊性，所述的上模連接孔、壓塊連接孔和下模連接孔均為沉孔結構，所述上模連接螺釘、壓塊連接螺釘和下模連接螺釘為內六角圓柱頭螺釘。

本發明還提供一種可調節參數板材脹形組合模具的脹形實驗方法，該方法包括如下步驟：

步驟1、將上模2與下模7分別連接在上模板1與下模板8上，在下模的脹形凹模放置腔7-1內依次放置凹模墊塊9、墊片10、脹形凹模4，將上模板與下模板固定在液壓機的模架上；

步驟2、通過均布設置壓塊連接螺釘3-2將環形壓塊3連接在上模2的下端；

步驟3、將板材11放置于下模7的上端面，并且板材的中心點與下模7上端面的中心點重合；

步驟4、啟動液壓機，并控制液壓機的下行速度，使上模2垂直向下緩慢進給，直到上模2的下表面與下模7的上表面之間的間隙達到預先設定的壓邊間隙值，液壓機停止下行；

步驟5、啟動液壓機的補油裝置，從上模的進油口開始進油；

步驟6、啟動液壓機的增壓裝置，建立板材成形的液壓力，直至壓力到達預先設定的壓力值；

步驟7、完成上述步驟后，板材成形完畢，將液壓機卸壓；

步驟8、控制液壓機使上模板、上模、壓塊退回，取出成形完畢的板材。

此外還可以繼續如下實驗，如果繼續進行其他形狀的板材脹形實驗，即可更換步驟1中的脹形凹模，重復步驟1-8。

此外還可以繼續如下實驗，如果繼續進行不同深度的板材脹形實驗，即可變換步驟1中墊片的個數，重復步驟1-8。

此外還可以繼續如下實驗，如果繼續進行不同進料阻力的板材脹形實驗，即可去掉步驟2，重復步驟1、3-10。

本發明具有如下優點：(1)該可調節參數板材脹形組合模具采用液壓機外部供液系統，能準確控制液壓力，使其按照預先設置的壓力變化。

(2)可以隨時更換不同脹形凹模；本發明一般設置多種不同形式的脹形凹模，以鑲塊的形式嵌入下模，實際生產中，可根據需要加工不同形狀的脹形凹模，制造簡單、成本低，增加了模具的互換性，大大降低模具成本。

(3)可以隨時拆卸壓塊、可以調節脹形凹模高度，增加了試驗的靈活性和模具的互換性，降低了模具成本費用，并且可以快速對比不同參數的板材脹形實驗結果。

(4)該模具安裝拆卸簡單，對液壓機要求低，單動液壓機即可實現，操作簡單、成本低。

以上所述僅是對本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的范圍內。