CN107421680A - 激光冲击下液压油冲击力测量装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了激光冲击下液压油冲击力测量装置及其方法，该装置包括激光发射系统、控制系统和测试系统；激光发射系统包括脉冲激光器、平面反射镜、可调焦透镜、透镜支架；控制系统包括激光控制器、计算机、三维移动平台控制器、液压控制器；测试系统包括三维移动台、外壳、测试装置、套筒、软膜、限制层和压紧装置；本发明将感压纸用透明环氧树脂黏贴在压紧底板上，通过浓度计将感压纸上的变色的红色转换为数字化数据，计算机中装有自行编制的压力分析软件可将浓度计转化的数字化数据转变为确切的压力值，得到冲击范围内各处的冲击力；该方法能够较好的测量激光冲击液压油微成形的冲击力，适合用于激光冲击下液压油冲击力测量。
Description
技术领域
本发明属于金属微成形冲击力测量技术领域，尤其是激光冲击下液压油冲击力测量装置及其方法。
背景技术
近年来，通过脉冲冲击来压缩液体产生冲击力使微小零件成形的技术已经得到了广泛的重视。此种技术对于解决传统冲压中存在的边角难成形等缺陷有着不小的作用。但是如今在利用激光作为脉冲加载力下，测量液体冲击力的简易装置还没有被发明。液体冲击力高，作用时间短并且冲击范围内冲击力的梯度较小，这为测量带来一定的难度。
申请号201410272850.7的中国专利提出了一种冲击式阶跃压力产生方法。此专利利用压缩传压介质并锁定方式产生阶跃压力信号，产生装置简便易行，能灵活得到不同阶跃压力信号。但是此专利利用齿条进行机械自锁，仅仅适用于较大冲击力的测量，对于微成形的冲击力测量该装置需要微型齿条，齿条加工困难，实现较为繁琐。
发明内容
针对现有技术对于金属薄板微成形存在的问题，本发明提出了激光冲击下液压油冲击力测量装置及其方法，实现了液压油冲击力的测量。该方法通过感压纸来测试液压油的冲击力，适用于微成形冲击力的测量，方便且经济。
本发明是通过如下技术手段进行实现的：
激光冲击下液压油冲击力测量装置，包括激光发射系统、控制系统和测试系统；
所述激光发射系统包括脉冲激光器、平面反射镜、可调焦透镜、透镜支架；所述平面反射镜与激光器所发出的光束呈45°；所述可调焦透镜置于脉冲激光器发射的经过平面反射镜反射后的光路上；所述可调焦透镜安装在透镜支架上；所述透镜支架安装在底座上；
所述控制系统包括激光控制器、计算机、三维移动平台控制器和液压控制器；所述激光控制器、三维移动平台控制器、液压控制器均与计算机相连；所述激光控制器与脉冲激光器相连，用于控制脉冲激光器的工作状态；所述三维移动平台控制器与三维移动台相连，用于控制三维移动台的移动；所述液压控制器与泵和截止阀相连，用于控制系统的进油与吸油；
所述测试系统包括三维移动台、测试装置、套筒、软膜、限制层、液压缸和压紧装置；所述三维移动台固定在底座上；所述三维移动台上安装有液压缸；液压缸的活塞杆与测试装置螺纹连接；测试装置上安装有套筒；所述套筒中心开设有通孔A；液压油通过泵、截止阀和单向阀输入到通孔A；套筒通孔A上放置有软膜，软膜上放置有限制层；限制层的左右两端均通过压紧装置的一端压紧，压紧装置为L型结构，另一端固定在三维移动台上；
所述测试装置包括上压紧板、感压纸和压紧底板；所述压紧底板上放置有感压纸；所述感压纸两端对称均用上压紧板压紧。
优选的，所述软膜用来压缩液压油，软膜涂有黑漆。
优选的，所述限制层为K9光学玻璃或者有机玻璃或者硅胶或者合成树脂。
优选的，所述感压纸与浓度计连接，浓度计将感压纸不同深浅的红色转化成数字化，然
后通过压力分析软件将数字化数据转化为确切的压力值。
优选的，所述感压纸底面上涂有透明环氧树脂。
优选的，套筒倒凸字型结构，且套筒倒凸字型结构两侧放置有上压紧板。
基于激光冲击下液压油冲击力测量装置的方法，包括如下步骤：
S1：将激光控制器、三维移动平台控制器、液压控制器均与计算机连通；将压紧装置固定在三维移动平台上；通过螺栓将液压缸固定在三维移动台上；
S2：将感压纸底面涂上透明环氧树脂，黏贴在压紧底板上随后用两个上压紧板压紧感压纸的两端；
S3：将装配好的测试装置拧在液压缸的活塞杆上；将橡胶圈套在套筒底部小台阶上；将套筒与测试装置配合后用螺栓进行连接；
S4：将软膜贴紧套筒上表面，保证软膜完全覆盖套筒通孔A的上入口，软膜有黑漆一面向上；限制层盖在软膜上；液压缸向上运作将限制层顶到压紧装置，压紧力由液压缸和压紧装置一起提供；液压控制器控制吸油泵进油；套筒通孔A液压油加满则压力上升，液压控制器接受到信号，关闭进油泵，关闭截止阀；
S5：调节可调焦透镜，调整脉冲激光器参数，通过计算机发送指令给激光控制器控制脉冲激光器发射脉冲激光；脉冲激光被软膜的黑漆吸收，软膜表面产生汽化和电离后产生大量等离子体，等离子体快速向外膨胀，压缩液压油产生冲击力，冲击力打在感压纸上使其表面颜色发生变化；
S6：液压控制器控制排油泵将套筒内孔中的液压油排出；液压缸向下运作卸去压紧力；卸下测试装置；取下感压纸；
S7：用浓度计将感压纸不同深浅的红色转化成数字化；压力分析软件装在计算机上，用压力分析软件将数字化数据转化为确切的压力值；将打印机连通在计算机上，可以打印出冲击力值。
本发明产生的有益效果是：
1.本发明设计了激光冲击下液压油冲击力测量装置及其方法，适用于微成形冲击力的测量，装置简单比较容易操作。
2.本发明采用了感压纸测试冲击力，通过浓度计将感压纸上不同深浅的红色转化为数字化，再用压力分析软件将数字化数据转化为具体的冲击力。可以测试出冲击范围内各个位置的压力值，感压纸测量冲击力经济并且方便而且灵敏度较高。
附图说明
图1是本发明所述的激光冲击下液压油冲击力测量装置的结构示意图；
图2是本发明测试装置的三维结构示意图；
图3是本发明测试装置剖面图；
图4是本发明感压纸测试连接图。
附图标记如下：
1-底座；2-三维移动台；3-透镜支架；4-平面反射镜；5-激光器；6-激光控制器；7-计算机；8-三维移动平台控制器；9-液压控制器；10-泵；11-单向阀；12-截止阀；13-可调焦透镜；14-限制层；15-软膜；16-液压油；17-套筒；18-橡胶圈；19-测试装置；20-液压缸；21压紧装置；22-上压紧板；23-感压纸；24-压紧底板；25-浓度计；26-压力分析软件。
具体实施方式
为对本发明做进一步的了解，现结合附图以及具体实施对本发明作进一步的说明。
结合附图1所示，激光冲击下液压油冲击力测量装置其结构包括激光发射系统、控制系统和测试系统；激光发射系统包括脉冲激光器5、平面反射镜4、可调焦透镜13、透镜支架3；平面反射镜4与激光器5所发出的光束呈45°；可调焦透镜13放置于脉冲激光器5发射的经过平面反射镜4反射后的光路上，可调焦透镜13安装在透镜支架3上，透镜支架3安装在底座1上；
所述控制系统包括激光控制器6、计算机7、三维移动平台控制器8、液压控制器9；激光控制器6、三维移动平台控制器8、液压控制器9均与计算机7相连，激光控制器6与脉冲激光器5相连，用于控制脉冲激光器5的工作状态。三维移动平台控制器8与三维移动台2相连，用于控制三维移动台2的移动，液压控制器9与泵10和截止阀12相连，用于控制系统的进油与吸油；
所述测试系统包括三维移动台2、测试装置19、套筒17、软膜15、限制层14、液压缸20和压紧装置21；三维移动台2固定在底座1上，压紧装置21固定在三维移动台2上，液压缸20安装在三维移动台2上并且与测试装置19通过螺纹连接。液压油23通过由泵10、截止阀12和单向阀11组成的液压系统吸入套筒17的内通孔A内。软膜15覆盖在套筒17上表面，软膜15完全覆盖套筒17的通孔上表面。软膜15上盖有限制层14，压紧由压紧装置21和液压缸20提供，液压缸20向上推组件抵到压紧装置21实现压紧；
结合附图2，图3所示，测试装置19由上压紧板22、感压纸23、压紧底板24构成。压紧底板24与液压缸20通过螺纹进行连接。感压纸23底部涂有透明环氧树脂，将感压纸23放置在压紧底板24上并且用千斤顶保压5h；随后上压紧板22压紧感压纸23，上压紧板22上部开通孔用来与套筒17连接，连接方式为螺栓连接。
结合附图4所示，感压纸23与浓度计25和压力分析软件26相连，压力分析软件26装在计算机7上；浓度计25可将感压纸23上不同深浅的红色转化为数字化数据，压力分析软件26可以将浓度计25得到的数字化数据转化为确切的冲击力值。
本发明激光冲击下液压油冲击力测量方法，具体包括以下步骤：
S1：将激光控制器6、三维移动平台控制器8、液压控制器9均与计算机7连通；将压紧装置21固定在三维移动平台2上；通过螺栓将液压缸20固定在三维移动台2上；
S2：将感压纸23底面涂上透明环氧树脂，黏贴在压紧底板24上随后用两个上压紧板22压紧感压纸23的两端；
S3：将装配好的测试装置19拧在液压缸20的活塞杆上；将橡胶圈18套在套筒17底部小台阶上；将套筒17与测试装置19配合后用螺栓进行连接；
S4：将软膜15贴紧套筒17上表面，保证软膜15完全覆盖套筒17通孔A的上入口，软膜15有黑漆一面向上；限制层14盖在软膜15上；液压缸20向上运作将限制层14顶到压紧装置21，压紧力由液压缸20和压紧装置21一起提供；液压控制器9控制吸油泵进油；套筒17内通孔A液压油16加满则压力上升，液压控制器9接受到信号，关闭进油泵，关闭截止阀12；
S5：调节可调焦透镜13，调整脉冲激光器5参数，通过计算机7发送指令给激光控制器6控制脉冲激光器5发射脉冲激光；脉冲激光被软膜15的黑漆吸收，软膜15表面产生汽化和电离后产生大量等离子体，等离子体快速向外膨胀，压缩液压油16产生冲击力，冲击力打在感压纸23上使其表面颜色发生变化；
S6：液压控制器9控制排油泵将套筒17内孔中的液压油16排出；液压缸20向下运作卸去压紧力；卸下测试装置19；取下感压纸23；
S7：用浓度计25将感压纸23不同深浅的红色转化成数字化；压力分析软件26装在计算机7上，用压力分析软件26将数字化数据转化为确切的压力值；将打印机连通在计算机7上，可以打印出冲击力值。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.激光冲击下液压油冲击力测量装置，其特征在于，包括激光发射系统、控制系统和测试系统；
所述激光发射系统包括脉冲激光器(5)、平面反射镜(4)、可调焦透镜(13)、透镜支架(3)；所述平面反射镜(4)与激光器(5)所发出的光束呈45°；所述可调焦透镜(13)置于脉冲激光器(5)发射的经过平面反射镜(4)反射后的光路上；所述可调焦透镜(13)安装在透镜支架(3)上；所述透镜支架(3)安装在底座(1)上；
所述控制系统包括激光控制器(6)、计算机(7)、三维移动平台控制器(8)和液压控制器(9)；所述激光控制器(6)、三维移动平台控制器(8)、液压控制器(9)均与计算机(7)相连；所述激光控制器(6)与脉冲激光器(5)相连，用于控制脉冲激光器(5)的工作状态；所述三维移动平台控制器(8)与三维移动台(2)相连，用于控制三维移动台(2)的移动；所述液压控制器(9)与泵(10)和截止阀(12)相连，用于控制系统的进油与吸油；
所述测试系统包括三维移动台(2)、测试装置(19)、套筒(17)、软膜(15)、限制层(14)、液压缸(20)和压紧装置(21)；所述三维移动台(2)固定在底座(1)上；所述三维移动台(2)上安装有液压缸(20)；液压缸(20)的活塞杆与测试装置(19)螺纹连接；测试装置(19)上安装有套筒(17)；所述套筒(17)中心开设有通孔A；液压油(23)通过泵(10)、截止阀(12)和单向阀(11)输入到通孔A；套筒(17)通孔A上放置有软膜(15)，软膜(15)上放置有限制层(14)；限制层(14)的左右两端均通过压紧装置(21)的一端压紧，压紧装置(21)为L型结构，另一端固定在三维移动台(2)上；
所述测试装置(19)包括上压紧板(22)、感压纸(23)和压紧底板(24)；所述压紧底板(24)上放置有感压纸(23)；所述感压纸(23)两端对称均用上压紧板(22)压紧。
2.根据权利要求1所述的激光冲击下液压油冲击力测量装置，其特征在于：所述软膜(15)用来压缩液压油(16)，软膜(15)上表面涂有黑漆。
3.根据权利要求1所述的激光冲击下液压油冲击力测量装置，其特征在于：所述限制层(14)为K9光学玻璃或者有机玻璃或者硅胶或者合成树脂。
4.根据权利要求1所述的激光冲击下液压油冲击力测量装置，其特征在于：所述感压纸(23)与浓度计(25)连接，浓度计(25)将感压纸(23)不同深浅的红色转化成数字化，然后通过压力分析软件(26)将数字化数据转化为确切的压力值。
5.根据权利要求4所述的激光冲击下液压油冲击力测量装置，其特征在于：所述感压纸(23)底面上涂有透明环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的激光冲击下液压油冲击力测量装置，其特征在于：所述套筒(17)倒凸字型结构，且套筒(17)倒凸字型结构两侧放置有上压紧板(22)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于激光冲击下液压油冲击力测量装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将激光控制器(6)、三维移动平台控制器(8)、液压控制器(9)均与计算机(7)连通；将压紧装置(21)固定在三维移动平台(2)上；通过螺栓将液压缸(20)固定在三维移动台(2)上；
S2：将感压纸(23)底面涂上透明环氧树脂，黏贴在压紧底板(24)上随后用两个上压紧板(22)压紧感压纸(23)的两端；
S3：将装配好的测试装置(19)拧在液压缸(20)的活塞杆上；将橡胶圈(18)套在套筒(17)底部小台阶上；将套筒(17)与测试装置(19)配合后用螺栓进行连接；
S4：将软膜(15)贴紧套筒(17)上表面，保证软膜(15)完全覆盖套筒(17)通孔A的上入口，软膜(15)有黑漆一面向上；限制层(14)盖在软膜(15)上；液压缸(20)向上运作将限制层(14)顶到压紧装置(21)，压紧力由液压缸(20)和压紧装置(21)一起提供；液压控制器(9)控制吸油泵进油；套筒(17)通孔A液压油(16)加满则压力上升，液压控制器(9)接受到信号，关闭进油泵，关闭截止阀(12)；
S5：调节可调焦透镜(13)，调整脉冲激光器(5)参数，通过计算机(7)发送指令给激光控制器(6)控制脉冲激光器(5)发射脉冲激光；脉冲激光被软膜(15)的黑漆吸收，软膜(15)表面产生汽化和电离后产生大量等离子体，等离子体快速向外膨胀，压缩液压油(16)产生冲击力，冲击力打在感压纸(23)上使其表面颜色发生变化；
S6：液压控制器(9)控制排油泵将套筒(17)内孔中的液压油(16)排出；液压缸(20)向下运作卸去压紧力；卸下测试装置(19)；取下感压纸(23)；
S7：用浓度计(25)将感压纸(23)不同深浅的红色转化成数字化；压力分析软件(26)装在计算机(7)上，用压力分析软件(26)将数字化数据转化为确切的压力值；将打印机连通在计算机(7)上，可以打印出冲击力值。
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