CN201348604Y - 用于测量板料成形摩擦系数的传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测量板料成形摩擦系数的传感器，该传感器包括本体、设于本体内的十字梁和应变片，应变片包括X－Y向应变片和Z向应变片分别设置在十字梁的相应位置上，分别对冲压板料变形处的三向力进行测量，并通过计算切向合力和法向力，从而测量出该处板料与模具之间的摩擦系数。通过设置温度补偿应变片可在测量时，分别对X、Y、Z方向上的三个分力进行温度补偿，从而能够准确测量板料冲压过程的实时摩擦系数。

Description

用于测量板料成形摩擦系数的传感器

技术领域

本实用新型涉及板料摩擦系数的测量技术，更具体地说，涉及一种用于测量板料成形摩擦系数的传感器，该传感器能够有利于测量板料冲压成形的摩擦系数。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，汽车用薄板的应用不断扩大，板料在冲压成形过程中，由于板料与模具之间的摩擦，往往会影响冲压件的质量，因此，合理确定板料与模具之间各个关键部位的摩擦程度，即测量两者之间的摩擦系数是非常重要的。目前，板料摩擦系数的测定，一般采用单方向的非成形模拟试验。其中，使用最为广泛的是平板滑动摩擦试验，该试验通过安装在平面模具表面上的探针，直接测量滑动的平板试样上被测点的法向力Nr和切向合力Fn，并通过公式μ＝Fn/Nr计算处摩擦系数μ。但是，该试验是在板料无何变形下测定其摩擦系数，这与在实际生产中，主要靠变形取得冲压件的摩擦系数的相关性较远，更何况在板料成形时，由于各变形部位三向受力，使得变形状态不同，摩擦系数也不相同。因此，该试验仅可作为不同板料的定性试验，并不能测量板料冲压成形时所受的三向力，从而无法适用于板料冲压中摩擦系数的测量。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种用于测量板料成形摩擦系数的传感器，该传感器能够测量板料成形所受的三向力，从而准确测出其实时的摩擦系数。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

该用于测量板料成形摩擦系数的传感器包括本体、十字梁和应变片，本体内部开有圆形通孔；十字梁呈十字形，设于通孔内，并与通孔内壁连接固定，十字梁中心一侧还连接设有顶头；应变片包括X-Y向应变片和Z向应变片，X-Y向应变片分别设于十字梁的四个远中心端上，Z向应变片分别设于十字梁的四个近中心端上。

所述的X-Y向应变片为四对，并且每对分别对称设于十字梁远中心端的两侧；所述的Z向应变片也为四对，并且每对分别对称设于十字梁近中心端的两侧。

所述的应变片还包括三对温度补偿应变片，分别设于通孔内壁上。

所述的本体一侧还设有圆环形盖板，盖板盖设于通孔上，并且所述的顶头一端从盖板中穿出。

所述的应变片均连接有数据线。

在上述技术方案中，本实用新型的用于测量板料成形摩擦系数的传感器包括本体、设于本体内的十字梁和应变片，应变片包括X-Y向应变片和Z向应变片分别设置在十字梁的相应位置上，分别对冲压板料变形处的三向力进行测量，并通过计算切向合力和法向力，从而测量出该处板料与模具之间的摩擦系数。通过设置温度补偿应变片可在测量时，分别对X、Y、Z方向上的三个分力进行温度补偿，从而能够准确测量板料冲压过程的实时摩擦系数。

附图说明

图1是本实用新型的用于测量板料成形摩擦系数的传感器的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是沿图1中B-B线的剖视图；

图4是本实用新型的应变片的布置示意图；

图5是本实用新型的传感器的使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请参阅图1～图4所示，本实用新型的用于测量板料成形摩擦系数的传感器10包括本体11、十字梁12和应变片，本体11为方体结构，其内部开有圆形通孔111，通孔111的一侧面还盖设有一圆环形盖板112，起到保护本体11内部的作用；十字梁12呈十字形，设于通孔111内，并与通孔111内壁连接固定，十字梁12中心一侧还连接设有一顶头121，并且顶头121的一端从盖板112的环孔中穿出，用于安装测量触头24来检测压力。这样，当顶头121受力时，受力可在十字梁12上以及顶头121上形成X、Y、Z向的三个分力；应变片包括X-Y向应变片131和Z向应变片132，X-Y向应变片131分别设于十字梁12的四个远中心端上，Z向应变片132分别设于十字梁12的四个近中心端上。X-Y向应变片131为四对，并且每对分别对称设于十字梁12远中心端的两侧，分别用于采集十字梁12在X-Y平面内的弯曲应变；Z向应变片132也为四对，并且每对分别对称设于十字梁12近中心端的两侧，用于采集十字梁12在Z向上的受力。应变片还包括三对温度补偿应变片133，分别设于与X、Y、Z三向相应的通孔111内壁上，温度补偿应变片133主要是用于分别对X、Y、Z方向上的三个分力进行温度补偿，平衡温度变化对输出造成的影响，将传感器因测量时环境温度变化而产生的误差屏蔽掉。上述的所有应变片均连接有数据线14(见图5)，用于数据的输出。在此需要说明的是，X-Y向应变片131可采用普通应变片，Z向应变片132可采用羽毛应变片，每个羽毛应变片实际上可由两个呈45°设置的普通应变片组成；而温度补偿应变片133亦可选用普通应变片。

请参阅图5所示，该传感器10可用于测量板料成形摩擦系数的专用模具20中，用来进行接近于汽车板实冲成形的模拟试验(该模具20为本申请人正在申请的另一篇实用新型专利，在此不再赘述)。将该传感器10分别于模具20的压边模21、凹模22以及凸模23的传感器10安装腔内，并且在顶头121上设置分别与压边模21、凹模22以及凸模23受压面相适配的测量触头24，数据线14则连接至外部的计算机。将板料试样设于凸模23与凹模22之间，通过试验机带动凸模23上升(图5中1和2分别为试验机的上、下工作台)，对板料试样进行冲压时，板料试样发生变形，而各传感器10即可实时测出该处的X、Y、Z三向力，并通过数据线14将测量的力信号输入计算机，通过计算机的计算出该处的切向合力和法向力，从而可实时测量出的板料分别与模具20的凸模23、凹模22和压边模21三处之间的摩擦系数，计算公式为μi＝Fn/Nr，式中，μi为实时摩擦系数，切向合力为Fn，法向力为Nr。当然，该传感器10还可用于其它各种形状的模具，从而适以进行各种有针对性的模拟试验。

由于该传感器10采用了对称分布的X-Y向和Z向应变片131、132，满足了测量正交三向力时的互不干涉，而切平面内的分力测量不需要限定特定的方向，避免了切向力的部分误差，从而能够测得板料冲压成形的实时摩擦系数，并能够获得板料在接触到滑动再到变形的整个过程中的摩擦系数变化，对日常生产提供极为重要的参考和研究数据。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种用于测量板料成形摩擦系数的传感器，其特征在于：

该传感器包括本体、十字梁和应变片，本体内部开有圆形通孔；十字梁呈十字形，设于通孔内，并与通孔内壁连接固定，十字梁中心一侧还连接设有顶头；应变片包括X-Y向应变片和Z向应变片，X-Y向应变片分别设于十字梁的四个远中心端上，Z向应变片分别设于十字梁的四个近中心端上。

2.如权利要求1所述的用于测量板料成形摩擦系数的传感器，其特征在于：

所述的X-Y向应变片为四对，并且每对分别对称设于十字梁远中心端的两侧；所述的Z向应变片也为四对，并且每对分别对称设于十字梁近中心端的两侧。

3.如权利要求1所述的用于测量板料成形摩擦系数的传感器，其特征在于：

所述的应变片还包括三对温度补偿应变片，分别设于通孔内壁上。

4.如权利要求1所述的用于测量板料成形摩擦系数的传感器，其特征在于：

所述的本体一侧还设有圆环形盖板，盖板盖设于通孔上，并且所述的顶头一端从盖板中穿出。

5.如权利要求1或2或3所述的用于测量板料成形摩擦系数的传感器，其特征在于：

所述的应变片均连接有数据线。

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