杯突試驗(yàn)機(jī)的簡(jiǎn)介和對(duì)夾緊參數(shù)測(cè)量傳感器的相關(guān)研究

杯突試驗(yàn)廣泛用于檢測(cè)厚度不超過(guò)4mm的金屬板、帶的冷沖壓塑性變形性能。其基本方法是：將待檢測(cè)的金屬板、帶按一定的技術(shù)要求（如試驗(yàn)方法）作成試樣后，用一定的試驗(yàn)力（如25kN）夾持在杯突試驗(yàn)機(jī)的壓模和墊模之間，然后用一規(guī)定幾何尺寸（如Φ20mm）的球形沖頭以規(guī)定的速度（5mm/min～20mm/min）橫向沖壓試樣，當(dāng)試樣開始出現(xiàn)穿透型裂紋時(shí)，試樣的凹陷球冠深度即為該試樣的杯突值。

目前，按JJG583-88規(guī)程對(duì)杯突試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢定，絕大多數(shù)項(xiàng)目的檢定沒(méi)有反應(yīng)杯突試驗(yàn)的真實(shí)情況！所以，即使在檢定合格的試驗(yàn)機(jī)上對(duì)理想試樣（即厚薄、質(zhì)地均勻，工藝狀態(tài)、表面性質(zhì)一致的試樣）進(jìn)行杯突試驗(yàn)時(shí)，我們也同樣發(fā)現(xiàn)：有的試樣在凹陷球冠根部的周圍出現(xiàn)不對(duì)稱滑痕或損傷裂痕；有的試樣則在嚴(yán)重偏離凹陷球冠頂部正常位置的附近出現(xiàn)裂紋。

經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)分析，我們認(rèn)為出現(xiàn)這些現(xiàn)象的主要原因在于：

（1）在進(jìn)行杯突試驗(yàn)時(shí)，壓模和墊模對(duì)試樣的夾緊力并非均勻（亦即偏心）；

（2）沖頭與壓模并非同軸。

基于此，我們有必要模擬杯突試驗(yàn)的實(shí)際狀態(tài)，解決檢定手段和檢定方法這兩個(gè)核心問(wèn)題。這里僅就夾緊參數(shù)測(cè)量的解決方案進(jìn)行論述。

二、夾緊參數(shù)測(cè)量傳感器

    目前國(guó)內(nèi)按JJG583-88規(guī)程檢定杯突試驗(yàn)機(jī)壓模和墊模夾緊力時(shí)，僅測(cè)量了其大小，卻

沒(méi)有解決其分布如偏心率和偏心角這兩個(gè)更重要的技術(shù)參數(shù)的測(cè)量問(wèn)題。所以，夾緊力檢定用的傳感器必須解決的三個(gè)問(wèn)題是：夾緊合力大小測(cè)量、夾緊合力偏心率測(cè)量、夾緊合力偏心角測(cè)量。

1、夾緊參數(shù)計(jì)算模型

根據(jù)空間力系平衡原理，不論夾緊合力實(shí)際作用位置ｅ點(diǎn)（即夾緊合力平衡點(diǎn)）偏離其幾何中心位置o點(diǎn)的情況如何，總可以將該作用力正交分解成如圖3所示情形（由于在該計(jì)算模型中，可以避開扭矩計(jì)算，故圖中未畫出各分力對(duì)o點(diǎn)的扭矩矢量），其中o-xyz為空間直角坐標(biāo)系。