CN101082556A - 便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪 - Google Patents

Abstract

便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，包括纵梁及固定于套设纵梁上的第一滑块上的横梁，通过第一螺杆带动第一滑块上下运动，进而带动横梁上下运动；第二滑块套设于横梁上，并由第二螺杆带动第二滑块左右运动；加载测量机构通过传动调整机构连接于第二滑块上，其包括本体及设置于其内的电机、齿轮传动装置、丝杆组件、加载光杆及其上的位移传感器、压力传感器。本发明的测试仪采用组合框架结构，可以在三维空间对不同形状覆盖件的试验点任意调整，通过对试验点施加法向载荷，测出覆盖件的刚度，并给出试验点的载荷－位移曲线，以此判断汽车外覆盖件变形刚度能力、稳定性以及汽车外覆盖件的合理选材。

Description

便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪

技术领域

本发明涉及一种力学性能测试仪，特别涉及汽车外覆盖件变形刚度的测试设备。

背景技术

随着轿车工业发展，用户对轿车车身的制造要求越来越高，零件冲压成形后的使用性能日益受到关注，其中之一是轿车覆盖件的刚性，变形刚度试验是专门对成形后的汽车零件(车身外覆盖件)进行刚度评估的特殊试验方法，试验结果能反映车身零件受外界载荷(或外部能量)作用时抵抗变形，保持形状稳定的能力，在国外一种新车型在开发试制过程中，往往需要经过大量试验，对覆盖件刚性进行评估，如：法国雷诺汽车公司设计部门要求覆盖件整体抗凹刚度是在10kg载荷作用下凹陷位移不超过1.0mm为合格，美国克勒斯莱和福特汽车公司对覆盖件临界载荷的设计值为6kg。目前，变形刚度试验在国内外还没有统一的试验标准和评估指标。

目前，国内外已有用于汽车外覆盖件的变形刚度的测试的一些方法和装置，如有些汽车厂采用的手按法，通过手对覆盖件施压的感觉来评判零件的刚度。有些汽车厂通过砝码对覆盖件受压来评判零件的刚度，也有些汽车厂通过装有力传感器的手握式加压器，对覆盖件进行加压，上述方法虽能对覆盖件的刚性有一定了解，但由于是人工进行，其重复性和试验结果的精度很差，仅仅能提供定性的数据。

参见图1，其所示为汽车零件抗凹性试验机，包括试验底座1a及固定其上的门形框架7a，横梁6a设置于门形框架7a上，加载系统5a以及压子4a设置于横梁6a上，试验平台2a位于试验底座1a上，待测试件3a放置于试验平台2a上。加载系统5a驱动压子4a对待测试件3a做变形刚度的测试。

虽然该试验机也能进行汽车覆盖件变形刚度的测试，但其限制很多，如零件尺寸、试验必须在实验室进行、试验后零件报废等。国内外先进汽车厂出于对汽车安全，减重节能和环保的需要，纷纷采用高强板作为汽车的外覆盖件，并提出了相应的变形刚度要求。汽车外覆盖件变形刚度试验是专门对成形后的汽车零件(车身外覆盖件)进行刚度评估的特殊试验方法，试验结果能反映车身零件受外界载荷(或外部能量)作用时抵抗变形，保持形状稳定的能力。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可拆卸的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，可在现场对汽车外覆盖件进行刚度检测，通过实时检测，充分保证试验结果的重复性和试验结果的精度，定量给出试验点的连续试验数据，可指导模具的优化，达到设计对外覆盖件刚度的要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，包括，纵梁，其上端部固定一枢轴；第一支撑梁，其一端连接纵梁上端部的枢轴；第一螺杆，其一端联接第一支撑梁另一端，该端部还设一扳手；第一滑块，其一端套设于纵梁上，另一端与第一螺杆螺纹配合；横梁，其一端固定于第一滑块上，另一端部固定一枢轴；第二支撑梁，其一端连接横梁上端部的枢轴；第二螺杆，其一端联接第二支撑梁另一端，该端部还设一扳手，另一端通过一固定架固定于横梁上；第二滑块，其一端套设于横梁上，另一端与第二螺杆螺纹配合；传动调整机构，连接于第二滑块上，包括，联接体，其上端面设有外沿，该外沿通过卡块活动设置于第二滑块下，其还具有一腔体结构，该腔体结构下部开口；涡杆，一端插设于联接体腔体结构内，另一端设一扳手；涡轮，设置于联接体腔体结构内，与涡杆配合；加载测量机构，包括，本体，其上端连接于传动调整机构的涡轮，其为一壳体结构，下端设有一通孔；电机，设置于本体壳体结构内；齿轮传动装置，一端联接电机输出轴；丝杆组件，连接于齿轮传动装置的另一端；加载光杆，与丝杆组件配合，其一端伸缩于本体下端通孔；压头，设置于加载光杆下端部；位移传感器，设置于加载光杆下端部；压力传感器，设置于加载光杆下端部。

所述的纵梁与第一滑块、横梁与第二滑块之间设软质内衬，该软质内衬可以为尼龙内衬，使移动时和梁接触面柔性化，减少重量和重心对移动的影响。

还包括一磁性底座，所述的纵梁固定于磁性底座上。

本发明的还测试仪设有锁紧装置，其包括锁紧件和扳手，该锁紧件穿过第一滑块抵靠软质内衬，锁紧件与第一滑块螺纹配合，其上连接扳手。

所述的锁紧装置的锁紧件为双锁紧设计结构，消除了横梁、加载测量机构的重量和位置对设备刚性的影响。

所述的涡轮中心设有可指示摆动角度的刻度指针。

所述的涡轮为扇型涡轮。

所述的电机为步进电机。

所述的第一支撑梁与纵梁上端部的枢轴之间和第二支撑梁与横梁上端部的枢轴还设有轴承。

所述的第一螺杆与第一支撑梁之间和第二螺杆与第二支撑梁之间还设有轴承。

所述的位移传感器极为光栅位移传感器。

本发明测试仪的传动调整机构还包括一定位块，该定位块通过螺栓连接于第二滑块，所述的联接体腔体结构上部限位于该定位块。

所述的传动调整机构还包括锁紧件，该锁紧件穿过卡块抵靠联接体的外沿。

由于被测汽车覆盖件的多曲面、非水平、不等高以及测试设备需便于携带、在现场工作等特点，为此，在设计时，基于以下几点考虑：

1.设计为可拆卸悬臂梁式，以满足现场需求和携带方便。

2.试验点采用纵横梁移动粗定位，加载机构精确定位，以满足零件多曲面、非水平、不等高的特点。

3.加载机构能实现任意零件曲面的垂直加载，以提高数据的可比性和准确性。

本发明的有益效果

本发明的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪采用组合框架结构，可以在三维空间对不同形状覆盖件的试验点任意调整，通过对试验点施加法向载荷，测出覆盖件的刚度，并给出试验点的载荷-位移曲线。为评定汽车外覆盖件变形刚度的量化指标，为判断汽车外覆盖件变形刚度能力、稳定性以及汽车外覆盖件的合理选材提供了依据。

附图说明

图1为现有汽车外覆盖件变形刚度测试台的结构示意图；

图2为本发明便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪的结构示意图。

具体实施方式

参见图2，本发明的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，包括，纵梁1，其上端部固定一枢轴11；第一支撑梁2，其一端连接纵梁1上端部的枢轴11；第一螺杆3，其一端联接第一支撑梁2另一端，该端部还设一扳手12；第一滑块4，其一端套设于纵梁1上，另一端与第一螺杆3螺纹配合；横梁5，其一端固定于第一滑块4上，另一端部固定一枢轴13；第二支撑梁6，其一端连接横梁5上端部的枢轴13；第二螺杆7，其一端联接第二支撑梁6另一端，该端部还设一扳手14，另一端通过一固定架23固定于横梁5上；第二滑块8，其一端套设于横梁5上，另一端与第二螺杆7螺纹配合；一磁性底座21，所述的纵梁1固定于磁性底座21上；第一螺杆3下端部设置一限位件22。

传动调整机构9，连接于第二滑块8上，包括，联接体91，其上端面设有外沿911，该外沿911通过卡块92活动设置于第二滑块8下，其还具有一腔体结构90，并由位于该腔体结构90内、连接于第二滑块8的定位块96和螺栓97限位，该腔体结构下部开口901；涡杆93，一端插设于联接体91腔体结构90内，另一端设一扳手95；涡轮94，设置于联接体腔体结构90内，通过连接轴98固定于联接体91，并与涡杆93配合，该涡轮93为扇型涡轮，其中心设有可指示摆动角度的刻度指针941；锁紧件99穿过卡块92抵靠联接体91的外沿911，联接体91定位后，锁紧件99可以锁定联接体91转动，调整时则脱离联接体91外沿911。

加载测量机构10，包括，本体101，其上端连接于传动调整机构9的涡轮93，其为一壳体结构，下端设有一通孔1011；电机102，设置于本体壳体结构内，该电机为步进电机；齿轮传动装置103，即齿轮组件，一端联接电机102输出轴；丝杆组件104，连接于齿轮传动装置103的另一端；加载光杆105，与丝杆组件104配合，其一端伸缩于本体101下端通孔1011；压头108，设置于加载光杆105下端部；位移传感器106，设置于加载光杆105下端部，该位移传感器极为光栅位移传感器；压力传感器107，设置于加载光杆105下端部。

再请参见图2，所述的纵梁1与第一滑块4、横梁5与第二滑块8之间设软质内衬15、15’，该软质内衬为尼龙内衬。

本发明的测试仪还设有锁紧装置16，其为双锁紧设计结构，包括锁紧件161、162和扳手163、164，该锁紧件161、162穿过第一滑块4抵靠软质内衬15，锁紧件161、162与第一滑块4螺纹配合，其上连接扳手163、164。

参见图2，本发明的测试仪所述的第一支撑梁2与纵梁1上端部的枢轴11之间和第二支撑梁6与横梁5上端部的枢轴13还设有轴承17、18，第一螺杆3与第一支撑梁2之间和第二螺杆7与第二支撑梁6之间还设有轴承19、20。所述的第一支撑梁2、第二支撑梁6的两端分别开有凹槽21、22、61、62，所述的轴承17～20分别嵌设于凹槽21、22、61、62。

将本发明的测试仪置于冲压现场模具小车上已做试验点标记并已固定的试样旁，根据试样的试验点位置、高低和和水平面角度，第一支撑梁2、第一螺杆3、横梁5可以纵梁1上端部的枢轴11为中心旋转，并通过第一螺杆3、第二螺杆7初步调整由第二滑块8所带动的传动调整机构9进而调整、加载测量机构10中压头108的位置。

加载测量机构10通过传动调整机构9在水平面360度旋转，通过扳手95转动涡杆93使连接扇型涡轮94在垂直平面内摆动，涡轮94中心顶杆刻度指针指示加载测量机构10摆动的角度，使加载测量机构10压头108精确、垂直对准试验点。

加载测量机构10采用高精度可控步进电机作为机构动力，通过齿轮传动装置103的一定减速比齿轮、丝杆组件104动力传递给加载光杆105，通过加载光杆105(其上装载光栅位移传感器106)带动装有压力传感器107的压头108对试样加载。

通过设定试验参数并进行全自动试验使试验点受压，实时显示试验曲线。通过软件计算所需要的试验点刚度。

在某汽车厂采用发明的变形刚度测试仪该仪器对S11右前门外板拉延件进行刚度测量，该零件所用钢板尺寸为0.8mm×1300mm×1320mm，利用零件的几何特征确定相同的测试部位。测试结论如下：

该仪器有较高的测量精度，对相同冲压模具及其工艺条件下用DC04和B180H1材料冲压的右前门外板拉延件变形刚度的测量结果分别是17.698N/mm和17.440N/mm；21.396N/mm和21.679N/mm，两种钢种拉延件的测量结果和相关分析结果完全一致；

该仪器测量数据有较高的重复再现性，在相同工艺条件下的同厚度、同钢种的拉延件测试数据十分接近，误差在允许范围内。

本发明提供了一种可拆的便携的能在汽车厂冲压车间对汽车外覆盖件进行变形刚度测试的设备和试验方法，能定量给出试验点的试验数据，彻底改变过去在冲压车间靠手的感觉来判断零件刚度的测试方法。

Claims (15)

1.便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，包括，

纵梁，其上端部固定一枢轴；

第一支撑梁，其一端连接纵梁上端部的枢轴；

第一螺杆，其一端联接第一支撑梁另一端，该端部还设一扳手；

第一滑块，其一端套设于纵梁上，另一端与第一螺杆螺纹配合；

横梁，其一端固定于第一滑块上，另一端部固定一枢轴；

第二支撑梁，其一端连接横梁上端部的枢轴；

第二螺杆，其一端联接第二支撑梁另一端，该端部还设一扳手，另一端通过一固定架固定于横梁上；

第二滑块，其一端套设于横梁上，另一端与第二螺杆螺纹配合；

传动调整机构，连接于第二滑块上，包括，

联接体，其上端面设有外沿，该外沿通过卡块活动设置于第二滑块下，其还具有一腔体结构，该腔体结构下部开口；

涡杆，一端插设于联接体腔体结构内，另一端设一扳手；

涡轮，设置于联接体腔体结构内，与涡杆配合；加载测量机构，包括，

本体，其上端连接于传动调整机构的涡轮，其为一壳体结构，下端设有一通孔；

电机，设置于本体壳体结构内；

齿轮传动装置，一端联接电机输出轴；

丝杆组件，连接于齿轮传动装置的另一端；

加载光杆，与丝杆组件配合，其一端伸缩于本体下端通孔；

压头，设置于加载光杆下端部；

位移传感器，设置于加载光杆下端部；

压力传感器，设置于加载光杆下端部。

2.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，还包括一磁性底座，所述的纵梁固定于磁性底座上。

3.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的纵梁与第一滑块、横梁与第二滑块之间设软质内衬。

4.如权利要求3所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的软质内衬为尼龙内衬。

5.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，还设有锁紧装置，其包括锁紧件和扳手，该锁紧件穿过第一滑块抵靠软质内衬，锁紧件与第一滑块螺纹配合，其上连接扳手。

6.如权利要求5所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的锁紧装置的锁紧件为双锁紧设计结构。

7.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的涡轮中心设有可指示摆动角度的刻度指针。

8.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的涡轮为扇型涡轮。

9.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的电机为步进电机。

10.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的第一支撑梁与纵梁上端部的枢轴之间和第二支撑梁与横梁上端部的枢轴还设有轴承。

11.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的第一螺杆与第一支撑梁之间和第二螺杆与第二支撑梁之间还设有轴承。

12.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的位移传感器极为光栅位移传感器。

13.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的第一螺杆下端部设置一限位件。

14.如权利要求1所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的传动调整机构还包括一定位块，该定位块通过螺栓连接于第二滑块，所述的联接体腔体结构上部限位于该定位块。

15.如权利要求1或14所述的便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪，其特征是，所述的传动调整机构还包括锁紧件，该锁紧件穿过卡块抵靠联接体的外沿。

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