[發明專利]金屬板材超低溫拉深成形法蘭區摩擦系數測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110431967.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113210460B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 高易仁;李紅霞;趙丹陽;王敏杰;凡曉波
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B21C51/00
• 分類號: B21C51/00;G01N19/02;B21D22/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

1.一種金屬板材超低溫拉深成形法蘭區摩擦系數測量裝置，其特征在于，包括加載模塊、自增壓低溫罐、低溫閥、低溫測試模塊、溫度控制器、PLC控制單元、伺服牽引模塊和數據采集處理系統；

所述加載模塊用于對所述低溫測試模塊施加加載力；所述加載模塊與所述PLC控制單元電連接，所述PLC控制單元能夠調節所述加載模塊對所述低溫測試模塊施加的加載力；所述加載模塊包括壓力傳感器Ⅱ，用于檢測所述加載模塊施加于所述低溫測試模塊的加載力；

所述低溫測試模塊包括上低溫腔、下低溫腔、上模板、下模板、下模座板、上模具塊和下模具塊；所述下模座板底部設置有下隔熱板，所述下隔熱板與試驗臺固定連接；所述下模座板上表面設置有凸臺，所述下低溫腔底部設置與所述凸臺相配合的開孔，所述下低溫腔與所述下模座板固定連接；所述下模板位于所述下低溫腔內部，且底部固定安裝于所述凸臺；所述下模板上部中心位置開設與所述下模具塊相匹配的凹槽，所述下模具塊與所述下模板固定連接，所述下模具塊的測試表面高于所述下模板的上表面；所述上低溫腔頂部設置有用于連接所述加載模塊的孔；所述上模板位于所述上低溫腔內部；所述上模板底部中心位置開設與所述上模具塊相匹配的凹槽，所述上模具塊與所述上模板固定連接，所述上模具塊的測試表面低于所述上模板的下表面；所述上模板上方設置有與所述上模板固定連接的上隔熱板；所述上模具塊和所述下模具塊的中心孔內部安裝有溫度傳感器；所述下模板上表面設置有導柱，所述導柱外套設有彈簧，所述上模板下表面設置有與所述導柱相匹配的導套，所述導柱伸入所述導套內；所述上低溫腔通過卡銷與所述下低溫腔連接；所述上模板、所述下模板、所述上模具塊和所述下模具塊內部均設置有低溫通道，所述上模板與所述上模具塊的低溫通道相互連通，所述下模板與所述下模具塊的低溫通道相互連通；

所述伺服牽引模塊包括伺服電動機Ⅱ、減速機Ⅱ、帶傳動機構Ⅱ、伺服電動缸Ⅱ、墊板、連接塊、摩擦力傳感器、固定銷、固定塊和楔形夾具；所述伺服電動機Ⅱ、所述減速機Ⅱ、所述帶傳動機構Ⅱ和所述伺服電動缸Ⅱ依次相連，通過所述伺服電動機Ⅱ的工作進而控制所述伺服電動缸Ⅱ內滾珠絲杠的工作；所述摩擦力傳感器一端通過所述連接塊與所述伺服電動缸Ⅱ內滾珠絲杠的推桿相連，另一端通過所述固定塊與所述楔形夾具相連；所述楔形夾具通過所述固定銷與所述固定塊相連；所述伺服電動機Ⅱ與所述PLC控制單元電連接；所述伺服電動缸Ⅱ通過所述墊板與所述試驗臺固定連接；

所述數據采集處理系統包括多通道數據采集卡和計算機；所述多通道數據采集卡與所述壓力傳感器Ⅱ和所述摩擦力傳感器電連接，采集處理所述壓力傳感器Ⅱ和所述摩擦力傳感器測得的電信號；所述計算機與所述多通道數據采集卡電連接，將所述多通道數據采集卡采集到的電信號轉換為壓邊力數據和摩擦力數據，進而計算摩擦系數；

所述自增壓低溫罐內貯存有超低溫介質，所述自增壓低溫罐通過設置有所述低溫閥的低溫管路與所述上模板和所述下模板的所述低溫通道相連通，所述低溫閥與所述溫度控制器電連接，所述溫度控制器與所述上模具塊和所述下模具塊的中心孔內安裝的所述溫度傳感器電連接。

2.根據權利要求1所述的金屬板材超低溫拉深成形法蘭區摩擦系數測量裝置，其特征在于，所述加載模塊為伺服加載模塊，包括伺服電動機Ⅰ、減速機Ⅰ、帶傳動機構Ⅰ、伺服電動缸Ⅰ、安裝板、壓力傳感器Ⅰ、導向板、連接板、連接法蘭和加載法蘭；所述伺服電動機Ⅰ、所述減速機Ⅰ、所述帶傳動機構Ⅰ和所述伺服電動缸Ⅰ依次相連，通過所述伺服電動機Ⅰ的工作進而控制所述伺服電動缸Ⅰ內滾珠絲杠的工作；所述伺服電動缸Ⅰ通過所述安裝板固定安裝于支撐板；所述支撐板通過立柱固定安裝于所述試驗臺；所述壓力傳感器Ⅰ一端與所述伺服電動缸Ⅰ內滾珠絲杠的推桿相連，另一端與所述導向板相連；所述導向板通過導向套套設于所述立柱；所述連接法蘭一端通過所述連接板與所述導向板固定連接，另一端依次固定連接所述壓力傳感器Ⅱ和所述加載法蘭；所述上低溫腔頂部設置有用于與所述加載法蘭相連的孔。

3.根據權利要求2所述的金屬板材超低溫拉深成形法蘭區摩擦系數測量裝置，其特征在于，所述伺服電動機Ⅰ和所述壓力傳感器Ⅰ分別與所述PLC控制單元電連接，所述PLC控制單元控制所述伺服電動機Ⅰ的工作進而調節所述加載模塊對所述低溫測試模塊施加的加載力，所述壓力傳感器Ⅰ用于實時監測并反饋加載力至所述PLC控制單元。