CN110186764A - 一种金属薄板动态抗凹性测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种金属薄板动态抗凹性测量装置，其特征在于，包括框架结构和测试结构，所述的框架结构包括两个导柱(3)、下横梁(5)和上横梁(6)，两个导柱(3)的下端面与下横梁(5)固定连接，两个导柱(3)的上端面与上横梁(6)固定连接，两个导柱(3)的内侧有齿条导轨；本发明的优点在于：采用伺服电机驱动压子，对被测物体表面施加作用力，可以获得恒定、可控的初始速度，从而解决传统采用落锤或空气枪难以保证测试过程中速率恒定的问题。
Description
技术领域
本发明属是一种金属薄板动态抗凹性测量装置，属于金属测试技术领域，特别涉及一种金属薄板动态抗凹性测量装置。
背景技术
汽车在日常使用过程中经常会受到外载荷的作用，如轻微的碰撞、碎石、冰雹等动态冲击载荷的作用，这需要覆盖件具有一定的抵抗凹陷变形的能力。另外，在汽车设计阶段为了实现整车轻量化，汽车行业普遍采用轻质合金或较薄的高强钢板生产覆盖件，这导致覆盖件抗凹性能减弱。
覆盖件的抗凹性与板材的性能及零件几何形状等因素有关，如板材厚度、力学性能、零件曲率、支撑情况、冲压工艺等。鉴于抗凹性研究对于保证车身覆盖表面质量和使用性能的重要性，抗凹性能的检验评估成为汽车车身综合质量评估中不可或缺的一环。
目前国内外动态抗凹性试验一般采用落锤方式或空气枪进行动态抗凹性能检测，由于板材抗凹性与冲头速度有关，而落锤方式或空气枪很难保证测试过程中速率恒定，因此迫切需要研发可进行金属薄板动态抗凹性能评价的测量装置及测量方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属薄板动态抗凹性测量装置，以解决动态抗凹性能测量不准确的问题。
一种金属薄板动态抗凹性测量装置，其特征在于，包括框架结构和测试结构，
所述的框架结构包括两个导柱3、下横梁5和上横梁6，两个导柱3的下端面与下横梁5固定连接，两个导柱3的上端面与上横梁6固定连接，两个导柱3的内侧有齿条导轨；
所述的测试结构包括横梁驱动电机1、伺服电机2、压边圈4、移动横梁7、加载装置8、传感器9和压子10，移动横梁7两端有齿轮，移动横梁7通过齿轮与两个导柱3内侧的齿条导轨连接，移动横梁7下表面为空槽轨道用于安装加载装置8；移动横梁7两端设有齿轮，与2个导柱3内侧在齿条配合，使移动横梁7沿导柱3内侧在齿条升降；
加载装置8为圆柱形机电装置，加载装置8的顶部设有安装盘，安装盘设有用于在移动横梁空槽导轨中横向移动的滚轮；加载装置8侧表面设有伺服电机2，用于整个测试结构的动力供应与控制；加载装置8底部设有传感器9，传感器9底部设有压子10，压子10为圆柱形金属件，压子10上表面与传感器9连接，压子10下表面用于直接与被测物体11接触；
传感器9包含压力传感器、加速度传感器、位移传感器和接触传感器，传感器9与计算机连接，传感器9记录压子10接触试样时的压力、加速度、位移、接触时间数据并传给计算机；横梁驱动电机1驱动移动横梁7上下运动，用于动态调整压子10和被测物体11之间的距离，以适应不同形状的试验零件。
所述的下横梁5上表面安装有压边圈4，压边圈4用于固定被测物体11。
本发明的优点在于：采用伺服电机驱动压子，对被测物体表面施加作用力，可以获得恒定、可控的初始速度，从而解决传统采用落锤或空气枪难以保证测试过程中速率恒定的问题。
附图说明
图1、为本发明主要结构示意图。其中包括横梁驱动电机1、伺服电机2、导柱3、压边圈4、下横梁5、上横梁6、移动横梁7、加载系统8、传感器9、压子10、被测物体11。
图2、为本发明工作原理示意图。
图3、为DX51D+Z冷轧钢板制备的试样动态抗凹试验冲击速度-凹痕深度关系曲线。
图4、为AA6016铝合金厚度与动态抗凹性的关系曲线。
图5、为本发明结构示意图。
具体实施方式
一种金属薄板动态抗凹性测量装置，其特征在于，包括框架结构和测试结构，
所述的框架结构包括两个导柱3、下横梁5和上横梁6，两个导柱3的下端面与下横梁5固定连接，两个导柱3的上端面与上横梁6固定连接，两个导柱3的内侧有齿条导轨；
所述的测试结构包括横梁驱动电机1、伺服电机2、压边圈4、移动横梁7、加载装置8、传感器9和压子10，移动横梁7两端有齿轮，移动横梁7通过齿轮与两个导柱3内侧的齿条导轨连接，移动横梁7下表面为空槽轨道用于安装加载装置8；移动横梁7两端设有齿轮，与2个导柱3内侧在齿条配合，使移动横梁7沿导柱3内侧在齿条升降；
加载装置8为圆柱形机电装置，加载装置8的顶部设有安装盘，安装盘设有用于在移动横梁空槽导轨中横向移动的滚轮；加载装置8侧表面设有伺服电机2，用于整个测试结构的动力供应与控制；加载装置8底部设有传感器9，传感器9底部设有压子10，压子10为圆柱形金属件，压子10上表面与传感器9连接，压子10下表面用于直接与被测物体11接触；
传感器9包含压力传感器、加速度传感器、位移传感器和接触传感器，传感器9与计算机连接，传感器9记录压子10接触试样时的压力、加速度、位移、接触时间数据并传给计算机；横梁驱动电机1驱动移动横梁7上下运动，用于动态调整压子10和被测物体11之间的距离，以适应不同形状的试验零件。
所述的下横梁5上表面安装有压边圈4，压边圈4用于固定被测物体11。
一种金属薄板动态抗凹性测量装置，包括横梁驱动电机1、伺服电机2、导柱3、压边圈4、下横梁5、上横梁6、移动横梁7、加载系统8、传感器9、压子10、试样11。
该试验机分为框架结构和测试结构两部分。其中框架结构包括导柱3、下横梁5和上横梁6和组成。所述导柱3为宽度1米，高约2.5米，厚度为2mm的普通碳钢材料圆柱形立柱，其内一侧内部为中空结构，内部设有齿轮用于与移动横梁7配合。每套装置配2只导柱3。
所述下横梁5为长度1.5米，厚度为2mm的普通碳钢材料横梁，两端设有凸槽用于固定导柱3。
所述上横梁6为长度1.5米，厚度为2mm的普通碳钢材料横梁，两端设有凸槽用于固定导柱3。中间部位设有横梁驱动电机1；内部为中空结构用于放置驱动电机1相关导线。
导柱3、下横梁5和上横梁6装配位置关系：将下横梁5放置于地面，2只导柱3与下横梁5通过凸槽装配，保证竖直，再进行焊接为一体。再将上横梁6两端分别与2只导柱3顶端装配，并焊接。
该试验机的测试结构部分。包括：伺服电机2、压边圈4、移动横梁7、加载系统8、传感器9、压子10、被测物体11。
移动横梁7为长度1.5米的圆柱形横梁，下表面为空槽轨道用于安装加载系统8。两端设有齿轮，用于与2只导柱3内部齿轮配合。
加载系统8为圆柱形机电装置。顶部设有安装盘，安装盘设有滚轮用于在移动横梁空槽导轨中移动。加载系统8侧表面设有伺服电机2，用于整个测试结构的动力供应与控制。加载系统8底部设有传感器9。传感器9底部设有压子10，压子10为圆柱形金属件，用于直接与被测物体接触，另一端与传感器9接触。
压边圈4为单独的压紧件，其形状根据被测物体11决定。
试样11为某种被测的金属物体。
具体的，传感器9具备压力传感器、加速度传感器、位移传感器和接触传感器，记录压子10下压过程的压力、加速度和接触时间。横梁驱动电机1驱动移动横梁7上下运动，用于动态调整压子10和被测物体11之间的距离，以适应不同形状的试验零件。
具体的，加载系统8采用丝杠螺母装置，将伺服电机2的回转运动转化为直线运动，驱动压子10作用于被测物体11。
框架结构和测试结构装配位置关系，将安装完成的框架结构和测试结构通过移动横梁7两端与导柱3相连接，并接通相关电路。
一种金属薄板动态抗凹性测量装置传动关系：横梁驱动电机1经减速机，驱动上横梁6传动轴转动，上横梁6传动轴经锥齿轮和滚珠丝杠系统，驱动移动横梁7上下运动。
通过压边圈4固定好被测物体11，伺服电机2经加载系统8，驱动压子10以大于1m/s的速度，从与被测物体11接触表面的法向下压，通过传感器9，得到抗凹过程中的各个参数，进而评定试件的抗凹性能。
一种金属薄板动态抗凹性测量方法，具体步骤如下：
1)将被测试的被测物体11通过压边圈4固定在试验台上，采用驱动电机1调整移动横梁7至合适的距离；
2)通过系统软件，调整伺服电机2的参数，得到预定压子10与试样11的接触速度；
3)压子10以一定的速度作用于被测物体11，传感器9记录压子10接触试样时的压力、加速度、位移、接触时间数据；
4)通过读取处理传感器9记录的数据，获得速度-凹痕深度曲线、载荷-凹痕深度曲线、载荷-位移曲线。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，一种金属薄板动态抗凹性测量装置，包括横梁驱动电机1、伺服电机2、导柱3、压边圈4、下横梁5、上横梁6、移动横梁7、加载系统8、传感器9、压子10、被测物体11。
该试验机分为框架结构和测试结构两部分。其中框架结构包括导柱3、下横梁5和上横梁6和组成。所述导柱3为宽度1米，高约2.5米，厚度为2mm的普通碳钢材料圆柱形立柱，其内一侧内部为中空结构，内部设有齿轮用于与移动横梁7配合。每套装置配2只导柱3。
所述下横梁5为长度1.5米，厚度为2mm的普通碳钢材料横梁，两端设有凸槽用于固定导柱3。
所述上横梁6为长度1.5米，厚度为2mm的普通碳钢材料横梁，两端设有凸槽用于固定导柱3。中间部位设有横梁驱动电机1；内部为中空结构用于放置驱动电机1相关导线。
导柱3、下横梁5和上横梁6装配位置关系：将下横梁5放置于地面，2只导柱3与下横梁5通过凸槽装配，保证竖直，再进行焊接为一体。再将上横梁6两端分别与2只导柱3顶端装配，并焊接。
该试验机的测试结构部分。包括：伺服电机2、压边圈4、移动横梁7、加载系统8、传感器9、压子10、被测物体11。
移动横梁7为长度1.5米的圆柱形横梁，下表面为空槽轨道用于安装加载系统8。两端设有齿轮，用于与2只导柱3内部齿轮配合。
加载系统8为圆柱形机电装置。顶部设有安装盘，安装盘设有滚轮用于在移动横梁空槽导轨中移动。加载系统8侧表面设有伺服电机2，用于整个测试结构的动力供应与控制。加载系统8底部设有传感器9。传感器9底部设有压子10，压子10为圆柱形金属件，用于直接与被测物体接触。
压边圈4为单独的压紧件，其形状根据试样11决定。
试样11为某种被测的金属物体。
具体的，传感器9具备压力传感器、加速度传感器、位移传感器和接触传感器，记录压子10下压过程的压力、加速度和接触时间。横梁驱动电机1驱动移动横梁7上下运动，用于动态调整压子10和被测物体11之间的距离，以适应不同形状的试验零件。
具体的，加载系统8采用丝杠螺母装置，将伺服电机2的回转运动转化为直线运动，驱动压子10作用于被测物体11。
框架结构和测试结构装配位置关系，将安装完成的框架结构和测试结构通过移动横梁7两端与导柱3相连接，并接通相关电路。
一种金属薄板动态抗凹性测量装置传动关系：横梁驱动电机1经减速机，驱动上横梁6传动轴转动，上横梁6传动轴经锥齿轮和滚珠丝杠系统，驱动移动横梁7上下运动。
通过压边圈4固定好被测物体11，伺服电机2经加载系统8，驱动压子10以大于1m/s的速度，从与试样11接触表面的法向下压，通过传感器9，得到抗凹过程中的各个参数，进而评定试件的抗凹性能。
本发明实施例提供的一种金属薄板动态抗凹性测量方法，具体步骤如下：
1)将被测试的试样11通过压边圈4固定在试验台上，采用驱动电机1调整移动横梁7至合适的距离；
2)通过调整伺服电机2的参数，得到预定压子10与试样11的接触速度；
3)压子10以一定的速度作用于试样11，传感器9记录压子10接触试样时的压力、加速度、位移、接触时间数据；
4)通过读取处理传感器8记录的数据，获得速度-凹痕深度曲线、载荷-凹痕深度曲线、载荷-位移曲线。
实施例一：
将采用DX51D+Z冷轧钢板制备的试样通过压边圈固定在试验台上，调整移动横梁距离试样的距离为0.5m。通过设备操作软件调整试验参数，压子速度分别设定为2m/s、4m/s、6m/s、8m/s和10m/s。试验开始时，传感器记录试验过程压力、加速度、位移、接触时间数据。通过数据处理，得到冲击速度-凹痕深度关系曲线，如图3所示。
实施例二：
采用1.0mm、1.5mm和2.0mm三种厚度的AA6016铝合金制备的试样固定在试验台上，调整移动横梁距离试样的距离为0.5m。通过设备操作软件调整试验参数，压子速度设定为4m/s。试验开始时，传感器记录试验过程压力、加速度、位移、接触时间数据。通过数据处理，得到动载能量-凹痕深度关系曲线，如图4所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制,本技术领域的技术人员来说，利用上述技术原理进行若干修改，均落在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种金属薄板动态抗凹性测量装置，其特征在于，包括框架结构和测试结构，
所述的框架结构包括两个导柱(3)、下横梁(5)和上横梁(6)，两个导柱(3)的下端面与下横梁(5)固定连接，两个导柱(3)的上端面与上横梁(6)固定连接，两个导柱(3)的内侧有齿条导轨；
所述的测试结构包括横梁驱动电机(1)、伺服电机(2)、压边圈(4)、移动横梁(7)、加载装置(8)、传感器(9)和压子(10)，移动横梁(7)两端有齿轮，移动横梁(7)通过齿轮与两个导柱(3)内侧的齿条导轨连接，移动横梁(7)下表面为空槽轨道用于安装加载装置(8)；移动横梁(7)两端设有齿轮，与2个导柱(3)内侧在齿条配合，使移动横梁(7)沿导柱3)内侧在齿条升降；
加载装置(8)为圆柱形机电装置，加载装置(8)的顶部设有安装盘，安装盘设有用于在移动横梁空槽导轨中横向移动的滚轮；加载装置(8)侧表面设有伺服电机(2)，用于整个测试结构的动力供应与控制；加载装置(8底部设有传感器(9)，传感器(9)底部设有压子(10)，压子(10)为圆柱形金属件，压子(10)上表面与传感器(9)连接，压子(10)下表面用于直接与被测物体(11)接触；
传感器(9)包含压力传感器、加速度传感器、位移传感器和接触传感器，传感器(9)与计算机连接，传感器(9)记录压子(10)接触被测物体11时的压力、加速度、位移、接触时间数据并传给计算机；横梁驱动电机1驱动移动横梁(7)上下运动，用于动态调整压子(10)和被测物体(11)之间的距离，以适应不同形状的试验零件。
2.根据权利要求1所述的一种金属薄板动态抗凹性测量装置，其特征在于，所述的下横梁(5)上表面安装有压边圈(4)，压边圈(4)用于固定被测物体(11)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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