杯突试验机的简介和对夹紧参数测量传感器的相关研究

杯突试验广泛用于检测厚度不超过4mm的金属板、带的冷冲压塑性变形性能。其基本方法是：将待检测的金属板、带按一定的技术要求（如试验方法）作成试样后，用一定的试验力（如25kN）夹持在杯突试验机的压模和垫模之间，然后用一规定几何尺寸（如Φ20mm）的球形冲头以规定的速度（5mm/min～20mm/min）横向冲压试样，当试样开始出现穿透型裂纹时，试样的凹陷球冠深度即为该试样的杯突值。

目前，按JJG583-88规程对杯突试验机进行检定，绝大多数项目的检定没有反应杯突试验的真实情况！所以，即使在检定合格的试验机上对理想试样（即厚薄、质地均匀，工艺状态、表面性质一致的试样）进行杯突试验时，我们也同样发现：有的试样在凹陷球冠根部的周围出现不对称滑痕或损伤裂痕；有的试样则在严重偏离凹陷球冠顶部正常位置的附近出现裂纹。

经过大量试验分析，我们认为出现这些现象的主要原因在于：

（1）在进行杯突试验时，压模和垫模对试样的夹紧力并非均匀（亦即偏心）；

（2）冲头与压模并非同轴。

基于此，我们有必要模拟杯突试验的实际状态，解决检定手段和检定方法这两个核心问题。这里仅就夹紧参数测量的解决方案进行论述。

二、夹紧参数测量传感器

    目前国内按JJG583-88规程检定杯突试验机压模和垫模夹紧力时，仅测量了其大小，却

没有解决其分布如偏心率和偏心角这两个更重要的技术参数的测量问题。所以，夹紧力检定用的传感器必须解决的三个问题是：夹紧合力大小测量、夹紧合力偏心率测量、夹紧合力偏心角测量。

1、夹紧参数计算模型

根据空间力系平衡原理，不论夹紧合力实际作用位置ｅ点（即夹紧合力平衡点）偏离其几何中心位置o点的情况如何，总可以将该作用力正交分解成如图3所示情形（由于在该计算模型中，可以避开扭矩计算，故图中未画出各分力对o点的扭矩矢量），其中o-xyz为空间直角坐标系。