CN111141626B - 一种热成型冲压零件多点锤击检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种热成型冲压零件多点锤击检测系统及检测方法,其包括测厚仪,零件固定夹具,锤击装置,驱动装置,图像应变分析装置,以及控制装置。所述测厚仪用于检测所述热成型冲压零件各个位置的厚度,找出厚度最薄的几个点作为冲击试验点,并根据该点的法向作为冲击方向。所述固定夹具用于夹持所述热成型冲压零件。所述锤击装置用于在所述驱动装置驱动下锤击所述热成型冲压零件。所述控制装置包括控制单元。所述控制单元用于控制所述锤击装置锤击所述锤点,并以5%的冲击能量递增控制所述锤击装置锤击每一个所述锤点至少两次。所述图像应变分析装置用于对所述锤点为圆心的区域进行应变分析以得出所述热成型冲压零件是否合格。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件制造技术领域,特别涉及一种热成型冲压零件多点锤击检测系统及检测方法。
背景技术
热成形技术在汽车领域的应用越来越广泛,一方面热成形零件有着更强的力学性能,一方面又可以减轻车身重量。但有一些热成形零件由于板料厚,尺寸大,板料在加热炉中加热到920摄氏度左右,储存了大量的热量。板料储存的热量要通过热冲压模具保压时来冷却。
热成形零件在汽车上应用越来越多,一方面可以增加车身强度,另一方面可以减轻车身重量。但是市面上的汽车上热成形零件却频繁出现裂缝甚至开裂的质量问题。由于工艺方面的原因,热成形件的材质、厚度都是不均匀的,且零件在极短的时间内急剧降温,因此在降温的过程中,强烈的热应力容易使材料发出嘶嘶的响声,这种响声就是微型的裂纹发生时甚至是开裂所产生的。随着时间的慢慢地推移渐渐地就会产生塑性变形、蠕变、疲劳断裂和磨损,从而导致其不能继续使用而出现的报废。
塑性变形是不可恢复的变形,若发生塑性变形,零件的形状和部分位置的尺寸发生改变将不能再继续使用。残余应力的状态与材料的性能和使用寿命紧密相关,因此如何更准确地、更有效地测定残余应力的状态至关重要,塑性区的研究和残余应力的研究往往相伴出现。塑性区的研究取得成果以后,就可以更好地研究塑性区及塑性区残余应力的分布情况。
一般情况下普通的计算方法是不能实现对复杂构件的残余应力的分布测定,但是由于热成形零件质量难以把控的难点,无法挑出质量不合格的零件。在出现裂纹之前采用适当处理方法对零件进行质量把关,从而可以减少不必要的汽车质量问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种能快速检出质量不合格的零件的热成型冲压零件多点锤击检测系统及其试验方法,以解决上述问题。
一种热成型冲压零件多点锤击检测系统,其用于检测热成型冲压零件的质量。所述热成型冲压零件多点锤击检测系统包括一个用于检测所述热成型冲压零件的测厚仪,一个用于夹持所述热成型冲压零件的零件固定夹具,一个用于锤击所述热成型冲压零件的锤击装置,一个用于驱动所述锤击装置对所述热成型冲压零件进行锤击的驱动装置,一个与所述测厚仪、零件固定夹具、以及锤击装置电性连接的控制装置,以及一个对所锤击的位置进行分析的图像应变分析装置。所述测厚仪用于检测所述热成型冲压零件各个位置的厚度。所述零件固定夹具用于夹持所述热成型冲压零件并驱动所述热成型冲压零件作六个自由度的运动。所述锤击装置用于在所述驱动装置驱动下锤击所述热成型冲压零件。所述驱动装置在所述控制装置的控制下驱动所述锤击装置对所述热成型冲压零件进行锤击。所述控制装置包括一个初始化设置单元,一个比较单元,一个锤点选取单元,以及一个控制单元。所述初始化设置单元用于设置标准厚度。所述比较单元用于将所述测厚仪所检测到的厚度与标准厚度进行比较。所述锤点选取单元用于选择厚度小于所述标准厚度的点作为锤点。所述控制单元用于控制所述锤击装置锤击所述锤点,并以5%的冲击能量递增控制所述锤击装置锤击每一个所述锤点至少两次。
进一步地,所述锤击装置包括一个设置在所述机台上的固定架,以及一个设置在所述固定架上的冲击锤。
进一步地,所述冲击锤包括一个固定设置在所述固定架上的固定杆,一个设置在所述固定杆上的套筒,一个插设在所述套筒中并固定在所述套筒中的连轴,一个套设在所述连轴上的连接筒,一个夹设在所述套筒与连接筒之间的弹性件,以及一个固定在所述连接筒上的锤头,所述连轴的一端固定在所述套筒上,另一端具有一个墩头,所述连接筒套设在所述墩头与套筒之间。
进一步地,所述连轴的一端具有连接件,所述连接件螺接在所述连轴上,并固定在所述套筒上。
进一步地,所述连接件通过螺栓固定在所述套筒上。
进一步地,所述连接筒在沿所述连轴的中心轴的截面上为T形筒,该T形筒套设在所述连轴的墩头上以使该T形筒的端部在所述套筒与连轴的墩头之间活动。
进一步地,所述锤头固定在所述连接筒的一端,所述连轴的墩头在所述连接筒的端部与锤头之间活动。
进一步地,所述零件固定夹具包括一个机台,一个设置在所述机台上的机器人手臂,以及一个由所述机器人手臂控制的夹具,所述机器人手臂控制所述夹具作六自由度的运动,所述夹具用于夹设所述热成型冲压零件。
进一步地,所述热成型冲压零件多点锤击检测系统还包括一个成像装置,所述成像装置用于对所锤击的锤点进行拍照。
进一步地,当所述锤点被锤出裂纹或断裂时所述控制单元控制所述锤击装置停止对该锤点进行锤击。
与现有技术相比,本发明提供的热成型冲压零件多点锤击检测系统,利用锤击装置对热成型冲压零件进行冲击,利用相同的冲击能量或相同的冲击量程对热成型冲压零件的薄弱位置进行冲击,可判断零件塑性变形较脆弱的部位,利用5%递增的冲击能量对热成型冲压零件某同一位置进行多次冲击,可通过该部位的断裂情况分析零件的残余变形能力,并与零件现实应用情况相对比,即可判断该热成型冲压零件的质量是否合格。
附图说明
图1为本发明提供的热成型冲压零件多点锤击检测系统的结构示意图。
图2为图1的热成型冲压零件多点锤击检测系统所具有的锤击装置的结构示意图。
图3为图2的锤击装置的截面结构示意图。
图4为图1的热成型冲压零件多点锤击检测系统所具有的控制装置所具有的原理框图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是,此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
如图1至图4所示,其为本发明提供的一种热成型冲压零件多点锤击检测系统的结构示意图。所述热成型冲压零件多点锤击检测系统包括一个用于检测所述热成型冲压零件的测厚仪10,一个用于夹持所述热成型冲压零件的零件固定夹具20,一个用于锤击所述热成型冲压零件的锤击装置30,一个用于驱动所述锤击装置30对所述热成型冲压零件进行锤击的驱动装置40,一个与所述测厚仪10、零件固定夹具20、以及锤击装置30电性连接的控制装置50,一个用于对所述垫成型冲压零件进行拍照的成像装置60,以及一个对所锤击的位置进行分析的图像应变分析装置70。可以想到的是,所述热成型冲压零件多点锤击检测系统还包括其他的一些功能模块,如组装组件,安装组件,电气连接组件等等,其为本领域技术人员所习知的技术,在此不再一一详细说明。
所述测厚仪10本身为一种现有技术,因此其结构及工作原理在此不再赘述,其用来测量材料及物体厚度的仪表,并以电讯号的形式输出。根据测定原理的不同,所述测厚仪10有超声、磁性、涡流、同位素等四种,其可以根据实际需要而选用。可以想到的是,所述测厚仪10在测试的过程中,首先会对所述测试的物料即热成型冲压零件进行坐标设定,然后再对每一个坐标位置进行测量其厚度,从而可以完成对整个热成型冲压零件的厚度测定与记录。
所述零件固定夹具20用于夹持所述热成型冲压零件并驱动所述热成型冲压零件作六个自由度的运动,以完成厚度测定与锤击。所述零件固定夹具20包括一个机台21,一个设置在所述机台21上的机器人手臂22,以及一个由所述机器人手臂22控制的夹具23。所述机台21的结构及形状可以根据实际需要设计,在此不再详细说明,本实施例中,仅使用一个平板来代替。所述机器人手臂22为一种现有技术,其为一种能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置,其特点可以通过编程来完成各种预期的作业,构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。所述夹具23用于夹设所述热成型冲压零件并设置在所述机器人手臂22上并由所述机器人手臂22控制而作六个自由度的运动,包括上下,前后,左右六个方向。所述夹具23本身的结构可以根据实际的需要而选择,在此不再赘述。
所述锤击装置30用于在所述驱动装置40驱动下锤击所述热成型冲压零件,并一个设置在所述机台21上的固定架31,以及一个设置在所述固定架31上的冲击锤32。所述固定架31可以为一个悬臂梁,用于悬挂所述冲击锤32,以利于所述冲击锤32。所述固定架31对所述冲击锤32具有导向的作用,且可以设置所述驱动装置40。所述冲击锤32包括一个活动设置在所述固定架31上的固定杆321,一个设置在所述固定杆321上的套筒322,一个插设在所述套筒322中并固定在所述套筒322中的连轴323,一个套设在所述连轴323上的连接筒324,一个夹设在所述套筒322与连接筒324之间的弹性件325,以及一个固定在所述连接筒324上的锤头326。所述固定杆321的一端由所述驱动装置40驱动。所述套筒322沿径向固定在所述固定杆321的另一端。所述套筒322具有一个通孔,该通孔用于插设所述连轴323。所述连轴323的一端固定在所述套筒322,另一端具有一个墩头。为了穿设所述连接筒324,所述连轴323穿过所述套筒322的通孔,然后螺接有一个连接件。该连接件的直径大于所述套筒322的通孔的直径,并可以通过螺栓固定在所述套筒322的端部。所述连轴323的墩头与所述连接筒324相配合,使得该连接筒324即可以沿连轴323滑动,但不会脱离所述连轴323。所述连接筒324在沿所述连轴323的中心轴的截面上为T形筒,该T形筒套设在所述连轴323的墩头上以使该T形筒的端部在所述套筒322与连轴323的墩头之间活动。所述锤头326固定在所述连接筒324的一端,即所述连轴323的墩头收容在所述连接筒324与锤头326之间。所述弹性件325可以为一个弹簧,其夹设在所述连接筒324与套筒322之间,其用于使用所述锤头326在锤击的过程中回复其原始位置。
所述驱动装置40可以为一个气缸,其输出端与所述固定杆321固定连接,并驱动所述固定杆321往复运动。所述驱动装置40作为一个气缸,其为现有技术,在此不再赘述。
所述控制装置50可以为一个单片机或PLC等具有计算控制功能的电子元器件。所述控制模块50用于控制所述测厚仪10、零件固定夹具20、以及锤击装置30的工作状态及工作模式并包括一个初始化设置单元51,一个比较单元52,一个锤点选取单元53,以及一个控制单元54。可以想到的是,所述控制模块50的功能模块可以由了解本发明技术方案的程序员使用现有的编程语言,如VC,VB等语言来编写来完成。可以理解的是,上述的编程应当为本领域技术人员在了解本发明的思想的基础上编写而成,在此不再赘述。所述初始化设置单元51用于设置标准厚度,其可以由用户根据实际需要自主设置。所述比较单元52用于将所述测厚仪10所检测到的厚度与标准厚度进行比较。所述锤点选取单元53用于选择厚度小于所述标准厚度的点作为锤点。所述控制单元54用于控制所述锤击装置30锤击所述锤点,并以5%的冲击能量递增控制所述锤击装置30沿锤点的法向方向锤击每一个所述锤点至少两次。当所述锤点被锤出裂纹或断裂时所述控制单元54控制所述锤击装置30停止对该锤点进行锤击。具体地,所述控制单元54控制所述驱动装置40以对所述锤击装置30进行对所述锤点进行锤击。
所述成像装置60可以包括一个相机,其对正在锤击和锤击过的热成型冲压零件进行拍照。可以想到的是,所述成像装置60包括一个图像分析模块,其可以对所获得的图像进行分析,以便知晓所述锤点是否被锤出裂纹或断裂。当所述锤点被锤出裂纹或断裂时,所述成像装置60便输出一个信号以给所述控制装置50。所述控制装置50便控制所述驱动装置40停止锤击装置30锤击所述热成型冲压零件。
所述图像应变分析装置70用于对所述锤点为圆心的区域进行应变分析以得出所述热成型冲压零件是否合格。在实际的图像应变分析中,以所述锤点为圆心的区域会喷射散斑点,从而由所述成像装置60形成散斑图像。散斑图像分析是一种现有技术,如由所单宝华等所公开的《散斑图像相关数字技术原理及应用》。通过对散斑点的图像分析,即可确定该热成型冲压零件是否合格,其具体应用原理为汽车制造领域为技术人员所习知,在此不再赘述。
与现有技术相比,本发明提供的热成型冲压零件多点锤击检测系统,利用锤击装置30对热成型冲压零件进行冲击,利用相同的冲击能量或相同的冲击量程对热成型冲压零件的薄弱位置进行冲击,可判断零件塑性变形较脆弱的部位,利用5%递增的冲击能量对热成型冲压零件某同一位置进行多次冲击,可通过该部位的断裂情况分析零件的残余变形能力,并与零件现实应用情况相对比,即可判断该热成型冲压零件的质量是否合格。
以上仅为本发明的较佳实施例,并不用于局限本发明的保护范围,任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等,都涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种热成型冲压零件多点锤击检测系统,其用于检测热成型冲压零件的质量,其特征在于:所述热成型冲压零件多点锤击检测系统包括一个用于检测所述热成型冲压零件的测厚仪,一个用于夹持所述热成型冲压零件的零件固定夹具,一个用于锤击所述热成型冲压零件的锤击装置,一个用于驱动所述锤击装置对所述热成型冲压零件进行锤击的驱动装置,一个与所述测厚仪、零件固定夹具、以及锤击装置电性连接的控制装置,以及一个对所锤击的位置进行分析的图像应变分析装置,所述测厚仪用于检测所述热成型冲压零件各个位置的厚度,所述零件固定夹具用于夹持所述热成型冲压零件并驱动所述热成型冲压零件作六个自由度的运动,所述锤击装置用于在所述驱动装置驱动下锤击所述热成型冲压零件,所述驱动装置在所述控制装置的控制下驱动所述锤击装置对所述热成型冲压零件进行锤击,所述控制装置包括一个初始化设置单元,一个比较单元,一个锤点选取单元,以及一个控制单元,所述初始化设置单元用于设置标准厚度,所述比较单元用于将所述测厚仪所检测到的厚度与标准厚度进行比较,所述锤点选取单元用于选择厚度小于所述标准厚度的点作为锤点,所述控制单元用于控制所述锤击装置沿所述锤点的法向方向锤击所述锤点,并以5%的冲击能量递增控制所述锤击装置锤击每一个所述锤点至少两次,所述图像应变分析装置用于对所述锤点为圆心的区域进行应变分析以得出所述热成型冲压零件是否合格。
2.如权利要求1所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述零件固定夹具包括一个机台,所述锤击装置包括一个设置在所述机台上的固定架,以及一个设置在所述固定架上的冲击锤。
3.如权利要求2所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述冲击锤包括一个固定设置在所述固定架上的固定杆,一个设置在所述固定杆上的套筒,一个插设在所述套筒中并固定在所述套筒中的连轴,一个套设在所述连轴上的连接筒,一个夹设在所述套筒与连接筒之间的弹性件,以及一个固定在所述连接筒上的锤头,所述连轴的一端固定在所述套筒上,另一端具有一个墩头,所述连接筒套设在所述墩头与套筒之间。
4.如权利要求3所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述连轴的一端具有连接件,所述连接件螺接在所述连轴上,并固定在所述套筒上。
5.如权利要求4所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述连接件通过螺栓固定在所述套筒上。
6.如权利要求3所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述连接筒在沿所述连轴的中心轴的截面上为T形筒,该T形筒套设在所述连轴的墩头上以使该T形筒的端部在所述套筒与连轴的墩头之间活动。
7.如权利要求6所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述锤头固定在所述连接筒的一端,所述连轴的墩头在所述连接筒的端部与锤头之间活动。
8.如权利要求1所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述零件固定夹具包括一个机台,一个设置在所述机台上的机器人手臂,以及一个由所述机器人手臂控制的夹具,所述机器人手臂控制所述夹具作六自由度的运动,所述夹具用于夹设所述热成型冲压零件。
9.如权利要求1所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:所述热成型冲压零件多点锤击检测系统还包括一个成像装置,所述成像装置用于对所锤击的锤点进行拍照。
10.如权利要求9所述的热成型冲压零件多点锤击检测系统,其特征在于:当所述锤点被锤出裂纹或断裂时所述控制单元控制所述锤击装置停止对该锤点进行锤击。
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