杯突試驗機的簡介和對夾緊參數(shù)測量傳感器的相關(guān)研究

杯突試驗廣泛用于檢測厚度不超過4mm的金屬板、帶的冷沖壓塑性變形性能。其基本方法是：將待檢測的金屬板、帶按一定的技術(shù)要求（如試驗方法）作成試樣后，用一定的試驗力（如25kN）夾持在杯突試驗機的壓模和墊模之間，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，當試樣開始出現(xiàn)穿透型裂紋時，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)程對杯突試驗機進行檢定，絕大多數(shù)項目的檢定沒有反應(yīng)杯突試驗的真實情況！所以，即使在檢定合格的試驗機上對理想試樣（即厚薄、質(zhì)地均勻，工藝狀態(tài)、表面性質(zhì)一致的試樣）進行杯突試驗時，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)不對稱滑痕或損傷裂痕；有的試樣則在嚴重偏離凹陷球冠頂部正常位置的附近出現(xiàn)裂紋。

經(jīng)過大量試驗分析，我們認為出現(xiàn)這些現(xiàn)象的主要原因在于：

（1）在進行杯突試驗時，壓模和墊模對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的實際狀態(tài)，解決檢定手段和檢定方法這兩個核心問題。這里僅就夾緊參數(shù)測量的解決方案進行論述。

二、夾緊參數(shù)測量傳感器

    目前國內(nèi)按JJG583-88規(guī)程檢定杯突試驗機壓模和墊模夾緊力時，僅測量了其大小，卻

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

1、夾緊參數(shù)計算模型

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