USM-120B USM-120B板材成形试验机

USM-120B

一.概述：

板材成形试验机为用于测定金属板材塑性成形(冲压)性能的工艺试验设备。是控制板材轧制质量、合理选择冲压工艺的 试验仪器。同时也是评定金属薄板模拟成形性能指标和特定成形性能指标的力学试验设备。

板材成形试验机可进行金属薄板和薄带埃里克森杯突试验,测定材料的塑性变形性能;配备相关附具,还可进行金属板材的拉深、冲杯、锥杯、冲孔、扩孔、翻边、弯曲等多种成形性能试验, 测定金属板材的成形性能指标和特定成形性能指标.

1.USM-120B板材成形试验机的适用范围:

USM-120B板材成形试验机用来进行金属板材和带材的埃里克森（Erichen）杯突试验和金属板材的拉深成形（Swift）试验.

所谓埃里克森杯突试验，是用一定规格的钢球或球状冲头，向周边具有一定夹紧力(限制试样在试验过程中向内流动)的试样施加压力，直到试样产生穿透裂缝为止，此时冲头压入深度(mm)为被试板材的埃里克森杯突值(E),此杯突值用来判断材料的塑性变形性能.

所谓金属板材拉深试验,是用一定规格的圆柱形冲头,将压紧于夹模与冲模之间并使其在试验过程中能够向内滑动而不起皱折的一定外径的圆片形试样压于夹模与冲模之间,通过柱形冲头对其拉深成形.本试验采用不同直径的试样并按照逐级改变直径的操作程序进行拉深成形，用以测定拉深杯体底部圆角附近不产生破裂时允许使用的试样直径，试验结束后计算极限拉深比。此极限拉深比值用来判断材料的成形性能.

2.执行标准：

GB4156-84《金属杯突试验方法》

GB4156-2007 《金属材料 薄板和薄带埃里克森杯突试验》

GB/T15825.1~15825.8--2008《金属薄板成形性能与试验方法》
GB/T 5125-2008 《有色金属冲杯试验方法》

YS-T419-2000_《铝及铝合金杯突试验方法》

JIS B7729-2005 《埃氏杯凸试验机》
GB2611-92《试验机通用技术要求》

二、主要技术参数：

(1)杯突试验板材厚度： 0.2-2.0 mm

拉深试验板材厚度： 0.45-2.0 mm

(2)试样板材宽度： 100mm

(3)冲头行程： 80mm

(4)夹紧活塞行程： 21-31mm

(5)冲压力： 120KN

(6)夹紧力： 40KN

(7)杯突值分辨率： 0.01 mm

(8)冲压力测量精度： ±≤2%KN

（9）压边力测量精度： ±≤5% KN

（10）凸模上升速度： 0-180 mm/min

（11）电源： 50HZ、三相四线380V/220V

(12）液压油： 220号压缩机油

(13)外形尺寸： 1300 mm(长)×800 mm（宽）×1300 mm(高)

(14)整机重量: 800公斤

三.组成和工作原理

本试验机由电动液压加荷，采用自动或手动两种操纵方式。主机由复合油缸、高压油泵、溢流阀、节流阀、电磁液压阀等组成。通过

控制系统可实现手动试验操作或从夹紧试样到杯突值显示的自动试验的全过程。如工作原理图所示，启动右边油泵，输出的高压油经电磁阀（二位四通电磁阀）和调速阀流向夹紧油缸，推动大活塞上升，使夹模将试样夹紧，调节压力阀使夹紧力控制在某一定值，多余的油则经压力阀流向冲压油池：然后启动左边油泵，高压油经电磁阀（三位四通电磁换向阀）经调速阀流向冲压油缸，推动小活塞上升，使冲头压入试样，旋动调速阀改变节流孔的通道面积，便可改变油流大小而达到调速的目的。多余的油则经溢流阀流回油池。调速阀采用差压力方式控制，维持油泵油压与工作缸油压为一恒定值，调速较稳定。

板材的变形深度（E值）为冲头压入试片的深度，实际上就是冲头直线性机械位移的量值。此值用直线光栅为检测元件进行等量测试，经数据处理后在显示屏上直接显示。

试验过程中，当试样产生穿透性裂纹时（材料已屈服），冲压负荷少许下降，用此时的力值讯号触发停车。此时，冲压力和杯突值在显示器上显示并保持。详细说明见《GBS-120B板材成形试验机测

控系统用户手册》。

在进行下一个试验操作时，显示屏上所有数据自动清零。

冲压行程时，夹紧油缸前腔的回油经集油器流回油池，冲压油缸前腔的回油经换向阀流回油池。

在返回行程（凸模、垫模退回）时，两电磁阀同时换向，此时右边油泵的油流回油池，左边油泵的油经换向阀流入冲压油缸前腔。使凸模、垫模下降，冲压油缸后腔的油经单向阀，换向阀流入油池，不受调速阀的控制，实现快速复位。

在冲压油缸中部装有安全阀，当冲压活塞上升到位置或下降到位置时，安全阀就被自动接通，起到安全保护作用。因此更换冲头而需将冲压活塞升到位置或是试验完成后将冲压活塞退到位置，即使不停车，也不致发生任何故障。

四、旋钮及操作面板说明：

旋钮及操作面板如附图一所示。该面板供试验机调试时使用，也可在需要手动操作的试验过程中使用。

(1)旋钮；

①夹紧力控制阀（左一），用来调节夹紧力的大小；

②冲压力调速阀（左二），用来调节冲头上升速度；

③夹紧力调速阀（右一），用来调节垫模上升速度的；

(2) 面板操作按键和触摸屏操作按钮

本试验机可分别使用面板按键和触摸屏按钮进行试验操作。

面板按键和触摸屏按钮的相应操作功能相同。

①“急停”，在应急时使用。按下“急停”按键（钮），可中断所有功能动作，当放开“急停” 按键后，撤消中断，相应功能键继续进行试验。

②“夹紧”，按夹紧按键（钮），夹模上升，夹紧试样。至显示屏上显示设定夹紧力，完成夹紧功能。

③“冲压”，按冲压按键（钮），冲头上升，冲压试样。当试样被冲破时，显示屏上显示并保持冲压力值及杯突（E）值，完成冲压功能。

④“下降”，在夹紧或冲压过程中，按下降按键（钮），夹紧活塞和冲压活塞下降到底，完成下降功能。

⑤“自动”，按自动按键，试验机从夹模上升，夹紧试样，冲头上升，冲破试样，夹紧活塞和冲压活塞自动下降到底，完成一个试验的全部过程，并对试验参数显示及保持。

（3）电源开关（机箱右侧），拨动此开关，可接通、切断供电电源。

五．试车步骤：

注意：试验机出厂前已经调试完成。试车过程请采用手动操作，且不可改变除灵敏度和加紧力设定参数外的所有设定。

(1)打开后门，取掉光栅等包装绑定的白布带。

(2)往油箱中加入清洁的220#压缩机油约100kg（油标）。

(3)接通三相四线50HZ、380V/220V电源，连接保护地线。

(4)接通电源开关。

(5)将夹紧力控制阀调至小，按夹紧按键（钮），手感垫模应上升，在油路内应有油流动,否则加紧油泵电机电源相序要反接。

(6)将冲压力调速阀调到慢，按冲压按键（钮），手感冲头应上升，否则冲压油泵电机电源相序要反接。

(7)将夹紧调速阀调到“慢”， 按夹紧按键（钮），夹紧力活塞应缓慢的上升。将“慢”调到“快”垫模上升变快。

(8)按冲压按键（钮），将冲压力调速阀调到慢，当冲头上升到顶端不能再前进时，显示屏应有不大的负荷。按动“下降”键，冲头应快速下降，当冲头落底时应自动停机。

至此，试验机运转正常，只要装上相应的模具即可进行试验。

六．试验注意事项

(1)试验操作人员必须了解试验机的原理及相关知识和相应执行标准；

(2)熟记各旋钮及按键（钮）作用；

(3)每次试验前必须将夹紧力控制阀调至位置；

（4）熟练掌握“USM-120B板材成形试验机人机界面测控系统”

七．试验与相关模具：

1，杯突试验

进行杯突试验时，模具的安装如（图一）所示。安装冲头时，首先将压紧帽搬起后手动操作，按冲压按键（钮），将冲头座升到位置（可以不停车），将标准冲头按到冲头座上，用侧面的顶丝紧固。然后按下降按键（钮），冲头落底复位。

杯突试验是用规格为φ20的标准球状冲头或其他非标球状冲头，向周边具有一定夹紧力的试样施加冲压力，直到试样产生穿透裂纹为止。此时冲头压入试样的深度(mm)就是被试板材的杯突（E）值,此值用来判断材料的塑性变形性能。

试验时，将压紧帽按挡销位置旋转搬起，放置试样于夹模之上。

放下压紧帽，旋回原位。按夹紧按键（钮），调节夹紧力调速阀（右一），以中速加紧；调节夹紧力控制阀（左一），使夹紧机构对试样施加10KN-40KN的夹紧力（按需要设定）。按冲压按键（钮），调节

冲压力调速阀（左二），将冲头上升速度控制在5-20mm/min内。当

试样接近破裂时，冲头上升速度应调到接近速度下限（左二），以尽量减少试验误差。试样破裂时，冲头和夹紧活塞相继自动下降，直至落底复位。试验完成后，显示器会记录下杯突值、冲压力、夹紧力等相关测试结果。再进行下一个试验时，试验机会自动清零。

请注意，试样破裂时可用肉眼直接观察，也可以从冲压力值的下降来进行判断。一般说来，材料状态越软、越均匀，裂纹愈圆；而硬状态的材料裂纹倾向于成一直线，并往往伴有破裂声。

标准杯突试验模具：

标准冲头球径 ф20 mm

标准垫模孔径 ф33 mm

标准凹模孔径 ф27 mm

2，拉深试验

进行拉深试验时，其模具的安装如（附图二）所示，安装方式与杯突试验摸具相似。

安装拉深模具时，将压紧帽按挡肖位置旋转搬起，卸下三个大头螺钉，将杯突试验所用压模座卸下后放入附件箱。按附图二装上拉深用压模座；在模座上换装拉深垫模座；按冲压按键（钮），使冲头座

升到位置，取下杯突冲头，旋下杯突冲头座，旋入拉深凸模；按下降按键（钮），使活塞落底复位，即可进行拉深试验。

试验时，在拉深试验界面上采用手动操作。将圆试样置于凹模与压模之间，进行预试验，确定合理的压边力。拉深试验时，压边力的大小应控制在压边圈下面的试样材料不起皱，而且保证试样材料在拉深凸模的拉深力作用下能够流动和拉深变形。通过凸模对其进行拉深成形，以确定拉深杯体底部圆角附进的壁部不产生破裂时允许使用的试样直径（D0）max。验结束后，用（D0）max计算极限拉深比。

本试验采用圆片试样，按规定的直径级差分组，组数不少于2，每组内有效试样数量为6。相邻两级试样的直径极差为1.25 mm。

凸模和凹模的工作尺寸按下表规定：

凸模和凹模的工作尺寸表 单位：mm