[發明專利]一種試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺及方法

有效

• 申請號: 201710932984.0
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107727519B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 趙鵬翔;李樹剛;林海飛;楊二豪;嚴敏;肖鵬;潘紅宇;魏宗勇;丁洋;石鈺
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/317
• 分類號: G01N3/317;G01N1/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王海燕

1.一種試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺，其特征在于：包括底座、下承壓基板和穿過所述下承壓基板固定在所述底座上的四個導柱，所述導柱上端安裝有上橫梁，所述上橫梁中間穿設有主承壓螺桿，所述主承壓螺桿內部中空，所述主承壓螺桿內設置有滾珠絲杠組件，所述滾珠絲杠組件包括內部中空的滾珠絲杠，所述滾珠絲杠頂部通過星型變速器連接有伺服電機；所述滾珠絲杠內設置有沖擊組件，所述下承壓基板上設置有沖壓模具，所述沖壓模具上安裝有沖壓傳感器，所述沖壓模具位于所述沖擊組件正下方；所述滾珠絲杠組件還包括滾珠絲杠螺母副，所述滾珠絲杠螺母副固定于所述主承壓螺桿內壁上；所述滾珠絲杠螺母副通過螺紋與所述滾珠絲杠連接；所述沖擊組件包括位于所述滾珠絲杠內的沖擊連桿，所述沖擊連桿頂端連接有液壓補壓缸，所述沖擊連桿下端安裝有沖壓柱頭；所述沖壓柱頭直徑為50cm；所述上橫梁上設置有主承壓螺桿升降渦輪，所述主承壓螺桿升降渦輪與所述主承壓螺桿的外壁通過螺紋連接；所述主承壓螺桿升降渦輪連接有驅動電機。

2.根據權利要求1所述的試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺，其特征在于：所述下承壓基板上設置有位移傳感器；所述下承壓基板位于所述底座上，所述底座內設置有主油缸，所述主油缸上設置有活塞，所述活塞上安裝有多柱式傳感器，所述多柱式傳感器與所述下承壓基板的底部連接。

3.根據權利要求2所述的試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺，其特征在于：還包括上承壓板，所述上承壓板套設在所述主承壓螺桿下端的外壁上；所述上承壓板為內部中空的圓柱狀，中空的內壁上通過磁鋼連接有保護壓板，所述上承壓板下端設置有應力位移傳感器。

4.根據權利要求3所述的試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺，其特征在于：所述沖壓模具頂部設置有模具壓頭；所述沖壓傳感器和多柱式傳感器分別連接有PLC控制器。

5.一種根據權利要求4所述的試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺的試件沖壓成型工作方法，其特征在于：包括如下步驟，

(1)、將裝有試件的沖壓模具放置在沖壓柱頭下方，設定沖壓目標壓力值和沖壓速度參數，卸下保護壓板，開啟伺服電機；

(2)、開始沖壓，伺服電機高速轉動，通過星型變速器驅動滾珠絲杠逆時針旋轉，帶動液壓補壓缸及沖壓連桿下行，沖壓柱頭接近沖壓模具；

(3)、沖壓傳感器以一固定頻率值測量沖壓模具壓力值，PLC控制器同步讀取并存儲沖壓傳感器測量值，當沖壓柱頭接觸模具壓頭，PLC控制器檢測到微小力值時發出沖壓指令，伺服電機暫停工作，液壓補壓缸快速加壓迫使沖壓連桿急速下行，沖壓柱頭沖壓模具壓頭；

(4)、PLC控制器同步讀取并存儲各個傳感器測量壓力值，當壓力值達到目標壓力值時，立即向液壓補壓缸發出撤離指令，液壓補壓缸卸壓帶動沖壓連桿急速上行，沖壓柱頭離開模具壓頭，伺服電機高速轉動，通過星型變速器驅動滾珠絲杠順時針旋轉，帶動液壓補壓缸及沖壓連桿上行復位；

(5)、PLC控制器整理并繪制力與時間、力與位移關系曲線，并將數據存儲至外置存儲器；

(6)、取下沖壓模具并脫模試件。

6.一種根據權利要求4所述的試件沖壓成型與力學參數測試一體化試驗平臺的力學參數測試工作方法，其特征在于：進行力學參數測試時的試驗平臺結構還包括4個導柱穿過下承壓基板固定在設備底座上，設備底座背部設置有下位機和液壓油缸，上承壓基板固定在液壓油缸上方，中間設置有應力位移傳感器；沖壓模具放置在沖壓傳感器下方，沖壓傳感器通過數據線和PLC控制器相連；兩者都是接觸式放置在承壓基板上；該參數測試工作方法包括如下步驟，

(1)、將待測試試件放置在下承壓基板上，下降上承壓板到合適位置，固定不動；將沖壓柱頭上升到上限位，上承壓板的中空處通過磁鋼連接保護壓板，確保上承壓板底面平整；

(2)、設置加載控制方式、加載目標和結束條件參數，之后開始實驗；

(3)、控制主油缸推動活塞帶動下承壓基板和試件向上運動；

(4)、當試件上部接觸到上承壓板時開始受力，活塞帶動下承壓基板不斷向上給試件加載力，直到滿足試驗設定的結束條件為止，在此過程中，下承壓基板下方的多柱式傳感器不斷記錄下承壓基板的受力情況，位移傳感器記錄下承壓基板的位移；下承壓基板最大能夠對試件施加300噸的力。