可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀的製作方法
2023-06-30 07:54:46
專利名稱：可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種力學性能測試儀，特別涉及汽車外覆蓋件變形剛度的測試設備。
背景技術：
隨著轎車工業發展，用戶對轎車車身的製造要求越來越高，零件衝壓成形後的使用性能日益受到關注，其中之一是轎車覆蓋件的剛性，變形剛度試驗是專門對成形後的汽車零件(車身外覆蓋件)進行剛度評估的特殊試驗方法，試驗結果能反映車身零件受外界載荷(或外部能量)作用時抵抗變形，保持形狀穩定的能力，在國外一種新車型在開發試製過程中，往往需要經過大量試驗，對覆蓋件剛性進行評估，如法國雷諾汽車公司設計部門要求覆蓋件整體抗凹剛度是在10kg載荷作用下凹陷位移不超過1.0mm為合格，美國克勒斯萊和福特汽車公司對覆蓋件臨界載荷的設計值為6kg。目前，變形剛度試驗在國內外還沒有統一的試驗標準和評估指標。
目前，國內外已有用於汽車外覆蓋件的變形剛度的測試的一些方法和裝置，如有些汽車廠採用的手按法，通過手對覆蓋件施壓的感覺來評判零件的剛度。有些汽車廠通過砝碼對覆蓋件受壓來評判零件的剛度，也有些汽車廠通過裝有力傳感器的手握式加壓器，對覆蓋件進行加壓，上述方法雖能對覆蓋件的剛性有一定了解，但由於是人工進行，其重複性和試驗結果的精度很差，僅僅能提供定性的數據。
參見圖1，其所示為汽車零件抗凹性試驗機，包括試驗底座1a及固定其上的門形框架7a，橫梁6a設置於門形框架7a上，加載系統5a以及壓子4a設置於橫梁6a上，試驗平臺2a位於試驗底座1a上，待測試件3a放置於試驗平臺2a上。加載系統5a驅動壓子4a對待測試件3a做變形剛度的測試。
雖然該試驗機也能進行汽車覆蓋件變形剛度的測試，但其限制很多，如零件尺寸、試驗必須在實驗室進行、試驗後零件報廢等。國內外先進汽車廠出於對汽車安全，減重節能和環保的需要，紛紛採用高強板作為汽車的外覆蓋件，並提出了相應的變形剛度要求。汽車外覆蓋件變形剛度試驗是專門對成形後的汽車零件(車身外覆蓋件)進行剛度評估的特殊試驗方法，試驗結果能反映車身零件受外界載荷(或外部能量)作用時抵抗變形，保持形狀穩定的能力。
發明內容
針對上述現有技術的缺陷，本發明的目的在於提供一種可拆卸的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，可在現場對汽車外覆蓋件進行剛度檢測，通過實時檢測，充分保證試驗結果的重複性和試驗結果的精度，定量給出試驗點的連續試驗數據，可指導模具的優化，達到設計對外覆蓋件剛度的要求。
為達到上述目的，本發明的技術方案是，可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，包括，縱梁，其上端部固定一樞軸；第一支撐梁，其一端連接縱梁上端部的樞軸；第一螺杆，其一端聯接第一支撐梁另一端，該端部還設一扳手；第一滑塊，其一端套設於縱梁上，另一端與第一螺杆螺紋配合；橫梁，其一端固定於第一滑塊上，另一端部固定一樞軸；第二支撐梁，其一端連接橫梁上端部的樞軸；第二螺杆，其一端聯接第二支撐梁另一端，該端部還設一扳手，另一端通過一固定架固定於橫梁上；第二滑塊，其一端套設於橫梁上，另一端與第二螺杆螺紋配合；傳動調整機構，連接於第二滑塊上，包括，聯接體，其上端面設有外沿，該外沿通過卡塊活動設置於第二滑塊下，其還具有一腔體結構，該腔體結構下部開口；渦杆，一端插設於聯接體腔體結構內，另一端設一扳手；渦輪，設置於聯接體腔體結構內，與渦杆配合；加載測量機構，包括，本體，其上端連接於傳動調整機構的渦輪，其為一殼體結構，下端設有一通孔；電機，設置於本體殼體結構內；齒輪傳動裝置，一端聯接電機輸出軸；絲杆組件，連接於齒輪傳動裝置的另一端；加載光杆，與絲杆組件配合，其一端伸縮於本體下端通孔；壓頭，設置於加載光杆下端部；位移傳感器，設置於加載光杆下端部；壓力傳感器，設置於加載光杆下端部。
所述的縱梁與第一滑塊、橫梁與第二滑塊之間設軟質內襯，該軟質內襯可以為尼龍內襯，使移動時和梁接觸面柔性化，減少重量和重心對移動的影響。
還包括一磁性底座，所述的縱梁固定於磁性底座上。
本發明的還測試儀設有鎖緊裝置，其包括鎖緊件和扳手，該鎖緊件穿過第一滑塊抵靠軟質內襯，鎖緊件與第一滑塊螺紋配合，其上連接扳手。
所述的鎖緊裝置的鎖緊件為雙鎖緊設計結構，消除了橫梁、加載測量機構的重量和位置對設備剛性的影響。
所述的渦輪中心設有可指示擺動角度的刻度指針。
所述的渦輪為扇型渦輪。
所述的電機為步進電機。
所述的第一支撐梁與縱梁上端部的樞軸之間和第二支撐梁與橫梁上端部的樞軸還設有軸承。
所述的第一螺杆與第一支撐梁之間和第二螺杆與第二支撐梁之間還設有軸承。
所述的位移傳感器極為光柵位移傳感器。
本發明測試儀的傳動調整機構還包括一定位塊，該定位塊通過螺栓連接於第二滑塊，所述的聯接體腔體結構上部限位於該定位塊。
所述的傳動調整機構還包括鎖緊件，該鎖緊件穿過卡塊抵靠聯接體的外沿。
由於被測汽車覆蓋件的多曲面、非水平、不等高以及測試設備需便於攜帶、在現場工作等特點，為此，在設計時，基於以下幾點考慮1.設計為可拆卸懸臂梁式，以滿足現場需求和攜帶方便。
2.試驗點採用縱橫梁移動粗定位，加載機構精確定位，以滿足零件多曲面、非水平、不等高的特點。
3.加載機構能實現任意零件曲面的垂直加載，以提高數據的可比性和準確性。
本發明的有益效果本發明的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀採用組合框架結構，可以在三維空間對不同形狀覆蓋件的試驗點任意調整，通過對試驗點施加法向載荷，測出覆蓋件的剛度，並給出試驗點的載荷-位移曲線。為評定汽車外覆蓋件變形剛度的量化指標，為判斷汽車外覆蓋件變形剛度能力、穩定性以及汽車外覆蓋件的合理選材提供了依據。
圖1為現有汽車外覆蓋件變形剛度測試臺的結構示意圖；圖2為本發明可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀的結構示意圖。
具體實施例方式
參見圖2，本發明的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，包括，縱梁1，其上端部固定一樞軸11；第一支撐梁2，其一端連接縱梁1上端部的樞軸11；第一螺杆3，其一端聯接第一支撐梁2另一端，該端部還設一扳手12；第一滑塊4，其一端套設於縱梁1上，另一端與第一螺杆3螺紋配合；橫梁5，其一端固定於第一滑塊4上，另一端部固定一樞軸13；第二支撐梁6，其一端連接橫梁5上端部的樞軸13；第二螺杆7，其一端聯接第二支撐梁6另一端，該端部還設一扳手14，另一端通過一固定架23固定於橫梁5上；第二滑塊8，其一端套設於橫梁5上，另一端與第二螺杆7螺紋配合；一磁性底座21，所述的縱梁1固定於磁性底座21上；第一螺杆3下端部設置一限位件22。
傳動調整機構9，連接於第二滑塊8上，包括，聯接體91，其上端面設有外沿911，該外沿911通過卡塊92活動設置於第二滑塊8下，其還具有一腔體結構90，並由位於該腔體結構90內、連接於第二滑塊8的定位塊96和螺栓97限位，該腔體結構下部開口901；渦杆93，一端插設於聯接體91腔體結構90內，另一端設一扳手95；渦輪94，設置於聯接體腔體結構90內，通過連接軸98固定於聯接體91，並與渦杆93配合，該渦輪93為扇型渦輪，其中心設有可指示擺動角度的刻度指針941；鎖緊件99穿過卡塊92抵靠聯接體91的外沿911，聯接體91定位後，鎖緊件99可以鎖定聯接體91轉動，調整時則脫離聯接體91外沿911。
加載測量機構10，包括，本體101，其上端連接於傳動調整機構9的渦輪93，其為一殼體結構，下端設有一通孔1011；電機102，設置於本體殼體結構內，該電機為步進電機；齒輪傳動裝置103，即齒輪組件，一端聯接電機102輸出軸；絲杆組件104，連接於齒輪傳動裝置103的另一端；加載光杆105，與絲杆組件104配合，其一端伸縮於本體101下端通孔1011；壓頭108，設置於加載光杆105下端部；位移傳感器106，設置於加載光杆105下端部，該位移傳感器極為光柵位移傳感器；壓力傳感器107，設置於加載光杆105下端部。
再請參見圖2，所述的縱梁1與第一滑塊4、橫梁5與第二滑塊8之間設軟質內襯15、15』，該軟質內襯為尼龍內襯。
本發明的測試儀還設有鎖緊裝置16，其為雙鎖緊設計結構，包括鎖緊件161、162和扳手163、164，該鎖緊件161、162穿過第一滑塊4抵靠軟質內襯15，鎖緊件161、162與第一滑塊4螺紋配合，其上連接扳手163、164。
參見圖2，本發明的測試儀所述的第一支撐梁2與縱梁1上端部的樞軸11之間和第二支撐梁6與橫梁5上端部的樞軸13還設有軸承17、18，第一螺杆3與第一支撐梁2之間和第二螺杆7與第二支撐梁6之間還設有軸承19、20。所述的第一支撐梁2、第二支撐梁6的兩端分別開有凹槽21、22、61、62，所述的軸承17～20分別嵌設於凹槽21、22、61、62。
將本發明的測試儀置於衝壓現場模具小車上已做試驗點標記並已固定的試樣旁，根據試樣的試驗點位置、高低和和水平面角度，第一支撐梁2、第一螺杆3、橫梁5可以縱梁1上端部的樞軸11為中心旋轉，並通過第一螺杆3、第二螺杆7初步調整由第二滑塊8所帶動的傳動調整機構9進而調整、加載測量機構10中壓頭108的位置。
加載測量機構10通過傳動調整機構9在水平面360度旋轉，通過扳手95轉動渦杆93使連接扇型渦輪94在垂直平面內擺動，渦輪94中心頂杆刻度指針指示加載測量機構10擺動的角度，使加載測量機構10壓頭108精確、垂直對準試驗點。
加載測量機構10採用高精度可控步進電機作為機構動力，通過齒輪傳動裝置103的一定減速比齒輪、絲杆組件104動力傳遞給加載光杆105，通過加載光杆105(其上裝載光柵位移傳感器106)帶動裝有壓力傳感器107的壓頭108對試樣加載。
通過設定試驗參數並進行全自動試驗使試驗點受壓，實時顯示試驗曲線。通過軟體計算所需要的試驗點剛度。
在某汽車廠採用發明的變形剛度測試儀該儀器對S11右前門外板拉延件進行剛度測量，該零件所用鋼板尺寸為0.8mm×1300mm×1320mm，利用零件的幾何特徵確定相同的測試部位。測試結論如下該儀器有較高的測量精度，對相同衝壓模具及其工藝條件下用DC04和B180H1材料衝壓的右前門外板拉延件變形剛度的測量結果分別是17.698N/mm和17.440N/mm；21.396N/mm和21.679N/mm，兩種鋼種拉延件的測量結果和相關分析結果完全一致；該儀器測量數據有較高的重複再現性，在相同工藝條件下的同厚度、同鋼種的拉延件測試數據十分接近，誤差在允許範圍內。
本發明提供了一種可拆的便攜的能在汽車廠衝壓車間對汽車外覆蓋件進行變形剛度測試的設備和試驗方法，能定量給出試驗點的試驗數據，徹底改變過去在衝壓車間靠手的感覺來判斷零件剛度的測試方法。
權利要求
1.可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，包括，縱梁，其上端部固定一樞軸；第一支撐梁，其一端連接縱梁上端部的樞軸；第一螺杆，其一端聯接第一支撐梁另一端，該端部還設一扳手；第一滑塊，其一端套設於縱梁上，另一端與第一螺杆螺紋配合；橫梁，其一端固定於第一滑塊上，另一端部固定一樞軸；第二支撐梁，其一端連接橫梁上端部的樞軸；第二螺杆，其一端聯接第二支撐梁另一端，該端部還設一扳手，另一端通過一固定架固定於橫梁上；第二滑塊，其一端套設於橫梁上，另一端與第二螺杆螺紋配合；傳動調整機構，連接於第二滑塊上，包括，聯接體，其上端面設有外沿，該外沿通過卡塊活動設置於第二滑塊下，其還具有一腔體結構，該腔體結構下部開口；渦杆，一端插設於聯接體腔體結構內，另一端設一扳手；渦輪，設置於聯接體腔體結構內，與渦杆配合；加載測量機構，包括，本體，其上端連接於傳動調整機構的渦輪，其為一殼體結構，下端設有一通孔；電機，設置於本體殼體結構內；齒輪傳動裝置，一端聯接電機輸出軸；絲杆組件，連接於齒輪傳動裝置的另一端；加載光杆，與絲杆組件配合，其一端伸縮於本體下端通孔；壓頭，設置於加載光杆下端部；位移傳感器，設置於加載光杆下端部；壓力傳感器，設置於加載光杆下端部。
2.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，還包括一磁性底座，所述的縱梁固定於磁性底座上。
3.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的縱梁與第一滑塊、橫梁與第二滑塊之間設軟質內襯。
4.如權利要求3所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的軟質內襯為尼龍內襯。
5.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，還設有鎖緊裝置，其包括鎖緊件和扳手，該鎖緊件穿過第一滑塊抵靠軟質內襯，鎖緊件與第一滑塊螺紋配合，其上連接扳手。
6.如權利要求5所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的鎖緊裝置的鎖緊件為雙鎖緊設計結構。
7.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的渦輪中心設有可指示擺動角度的刻度指針。
8.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的渦輪為扇型渦輪。
9.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的電機為步進電機。
10.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的第一支撐梁與縱梁上端部的樞軸之間和第二支撐梁與橫梁上端部的樞軸還設有軸承。
11.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的第一螺杆與第一支撐梁之間和第二螺杆與第二支撐梁之間還設有軸承。
12.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的位移傳感器極為光柵位移傳感器。
13.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的第一螺杆下端部設置一限位件。
14.如權利要求1所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的傳動調整機構還包括一定位塊，該定位塊通過螺栓連接於第二滑塊，所述的聯接體腔體結構上部限位於該定位塊。
15.如權利要求1或14所述的可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，其特徵是，所述的傳動調整機構還包括鎖緊件，該鎖緊件穿過卡塊抵靠聯接體的外沿。
全文摘要
可攜式汽車外覆蓋件變形剛度測試儀，包括縱梁及固定於套設縱梁上的第一滑塊上的橫梁，通過第一螺杆帶動第一滑塊上下運動，進而帶動橫梁上下運動；第二滑塊套設於橫梁上，並由第二螺杆帶動第二滑塊左右運動；加載測量機構通過傳動調整機構連接於第二滑塊上，其包括本體及設置於其內的電機、齒輪傳動裝置、絲杆組件、加載光杆及其上的位移傳感器、壓力傳感器。本發明的測試儀採用組合框架結構，可以在三維空間對不同形狀覆蓋件的試驗點任意調整，通過對試驗點施加法向載荷，測出覆蓋件的剛度，並給出試驗點的載荷－位移曲線，以此判斷汽車外覆蓋件變形剛度能力、穩定性以及汽車外覆蓋件的合理選材。
文檔編號G01N3/00GK101082556SQ200610027079
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優先權日2006年5月30日
發明者徐偉力, 俞寧峰, 謝建平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司