杯突試驗機的簡介和對夾緊參數測量傳感器的相關研究

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，然后用一規定幾何尺寸（如Φ20mm）的球形沖頭以規定的速度（5mm/min～20mm/min）橫向沖壓試樣，當試樣開始出現穿透型裂紋時，試樣的凹陷球冠深度即為該試樣的杯突值。

目前，按JJG583-88規程對杯突試驗機進行檢定，絕大多數項目的檢定沒有反應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、質地均勻，工藝狀態、表面性質一致的試樣）進行杯突試驗時，我們也同樣發現：有的試樣在凹陷球冠根部的周圍出現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裂紋。

經過大量試驗分析，我們認為出現這些現象的主要原因在于：

（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，解決檢定手段和檢定方法這兩個核心問題。這里僅就夾緊參數測量的解決方案進行論述。

二、夾緊參數測量傳感器

    目前國內按JJG583-88規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參數的測量問題。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、夾緊參數計算模型

根據空間力系平衡原理，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。