专利名称：固定式金属薄板冲压件刚度测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属薄板冲压件刚度测试装置，具体涉及一种固定式汽车覆盖件
刚度测试装置。
背景技术：
汽车覆盖件大多数是大型薄板冲压件，薄板冲压件的相对厚度，即板厚与零件的 最大轮廓尺寸之比非常小，薄板冲压件刚度也就比较差，因此汽车覆盖件在出厂前的检测 工作尤为重要。我国汽车工业规模比较大，但基础比较差，尤其是测试设备比较落后。国内 汽车厂家在衡量和比较覆盖件板材的刚度大小时，一般都是凭借经验丰富的专业人员，用 手按压覆盖件板材以感觉板材在凹下去时所加力的大小来判定其刚度强弱。这样判定汽车 覆盖件刚度的大小，不符合规范化、科学化的要求，更不能保证准确度。目前大型薄板冲压 件刚度测试的研究还仅仅局限于抗凹刚度，还没有固定式金属薄板冲压件刚度测试装置。
发明内容
本发明的目的是为解决目前没有固定式金属薄板冲压件刚度测试装置的问题，进 而提供了一种固定式金属薄板冲压件刚度测试装置。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明的固定式金属薄板冲压件
刚度测试装置包括机架、第一丝杠、第一丝母、第一电机、电机座、支架、两个导柱、两个三通 套管、横梁管、第二丝杠、第二电机、第二丝母、导轨、支撑滑座、蜗轮蜗杆机构、微调加载机
构总成、压力传感器和压头，所述机架的横梁上开有第一通孔，所述第一丝母设置在横梁的 第一通孔内，所述第一丝杠的上部与第一丝母螺纹连接，所述第一丝杠的下端穿过支架的 第二通孔与第一电机的输出轴固接，所述支架的上部通过电机座与第一电机固接；机架内 的两个立柱各与一个导柱固接，每个导柱上套装有一个三通套管，横梁管的两端分别插装 在两个三通套管上的相对应的一个第三通孔内，所述支架的两个支柱的下端分别固装在对 应的三通套管的外壁上，所述第二电机固装在横梁管的上端面一侧上，所述第二丝杠的一 端与第二电机的输出轴固接且平行设置在横梁管的上方，所述导轨的下端面固装在第二丝 杠下方的横梁管的上端面上，所述支撑滑座装在横梁管上且与导轨滑动连接，第二丝母安 装在第二丝杠上且第二丝母固装在支撑滑座的上端面上，所述蜗轮蜗杆机构的上端面固装 在支撑滑座的下端面上，所述微调加载机构总成的上端面固装在蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接 座上，所述压力传感器的上端与微调加载机构总成的导杆的下端面固接，所述压头固装在 压力传感器的下端面上，所述第一电机、第二电机和微调加载机构总成内的第三电机均为 步进电机。 本发明具有以下有益效果本发明测试装置通过第一丝杠的上下运动实现了测试 装置的压头上下移动，通过第二丝杠的水平运动实现了测试装置的压头水平移动，通过横 梁管的旋转运动实现了测试装置的压头前后转动，通过蜗轮蜗杆机构实现了测试装置的压 头左右转动，通过微调加载机构总成将测试装置的压头上下微调，从而实现了加载力的微调，测量精度高；本发明的测试装置实现了多个自由度的移动或转动，可以准确测量金属薄板冲压件的刚度；本发明的测试装置结构紧凑、设计合理、操作简单，工作效率提高了 50%以上。
图1为本发明的整体结构主视图，图2为本发明的蜗轮蜗杆机构和微调加载机构总成的主视图，图3是图2的左视图。
具体实施例方式
具体实施方式
一 如图1 3所示，本实施方式的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置包括机架1、第一丝杠2、第一丝母3、第一电机4、电机座5、支架6、两个导柱7、两个三通套管8、横梁管9、第二丝杠10、第二电机11、第二丝母12、导轨13、支撑滑座14、蜗轮蜗杆机构1、微调加载机构总成11、压力传感器15和压头16，所述机架1的横梁1-2上开有第一通孔1-2-1 ，所述第一丝母3设置在横梁1-2的第一通孔1-2-1内，所述第一丝杠2的上部与第一丝母3螺纹连接，所述第一丝杠2的下端穿过支架6的第二通孔6-1与第一电机4的输出轴固接，所述支架6的上部通过电机座5与第一电机4固接；机架1内的两个立柱1-1各与一个导柱7固接，每个导柱7上套装有一个三通套管8，横梁管9的两端分别插装在两个三通套管8上的相对应的一个第三通孔8-1内，所述支架6的两个支柱6-2的下端分别固装在对应的三通套管8的外壁上，所述第二电机11固装在横梁管9的上端面一侧上，所述第二丝杠10的一端与第二电机11的输出轴固接且平行设置在横梁管9的上方，所述导轨13的下端面固装在第二丝杠10下方的横梁管9的上端面上，所述支撑滑座14装在横梁管9上且与导轨13滑动连接，第二丝母12安装在第二丝杠10上且第二丝母12固装在支撑滑座14的上端面上，所述蜗轮蜗杆机构I的上端面固装在支撑滑座14的下端面上，所述微调加载机构总成II的上端面固装在蜗轮蜗杆机构I的蜗轮连接座20上，所述压力传感器15的上端与微调加载机构总成II的导杆37的下端面固接，所述压头16固装在压力传感器15的下端面上，所述第一电机4、第二电机11和微调加载机构总成II内的第三电机31均为步进电机。
具体实施方式
二 如图1所示，本实施方式所述机架1由两个立柱1-1和横梁1-2构成，两个立柱1-1的上端通过横梁1-2连接在一起。如此设计，机架1的结构简单、刚度高、稳定性好。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图l所示，本实施方式所述支架6由两个支柱6-2、水平架6-3和两个加强筋6-4组成，所述两个支柱6-2的上端通过水平架6-3连接在一起，每个加强筋6-4的一端固装在水平架6-3上，每个加强筋6-4的另一端固装在相应的支柱6-2上，所述水平架6-3的中部开有第二通孔6-l。如此设计，支架6的承载力大、刚度好、加载时变形极小，可忽略不计。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四如图2 3所示，本实施方式所述蜗轮蜗杆机构I由蜗轮连接座20、蜗轮21、蜗轮轴22、蜗杆23、壳体24、蜗杆手柄25、锁紧块26、蜗轮轴盖板27和蜗杆盖板28组成，所述蜗杆23的一端安装在壳体24上，所述蜗杆盖板28固装在壳体24上，所述蜗杆23的中部安装在蜗杆盖板28上，所述蜗杆23的另一端安装有蜗杆手柄25，所述蜗轮轴22的一端安装在壳体24上，所述蜗轮轴盖板27固装在壳体24上，所述蜗轮轴22的另一端安装在蜗轮轴盖板27上，所述蜗轮轴22位于蜗杆23的下方且二者垂直设置，所述蜗轮21固套在蜗轮轴22上且与蜗杆23互相啮合，所述锁紧块26安装在壳体24的一侧端面上。如此设计，当调整好压头16角度后，将锁紧块26锁紧，使蜗轮轴22固定在壳体24上，当压头开始加载时，蜗轮轴22不会发生转动或移动，从而实现了测试装置的压头16左右转动。其它组成及连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五如图2 3所示，本实施方式所述微调加载机构总成II由微调加载箱30、第三电机31、电机齿轮32、丝杠齿轮33、第三丝杠34、第三丝母35、连接板36、导杆37、导杆套38、两个限位传感器39和第三丝杠盖板40组成，所述第三丝杠34竖直安装在微调加载箱30内，所述丝杠齿轮33固套在第三丝杠34的上部，所述第三电机31固装在微调加载箱30内，所述电机齿轮32固套在第三电机31的输出轴上，所述电机齿轮32与丝杠齿轮33互相啮合，所述第三丝母35安装在丝杠齿轮33下方的第三丝杠34上，所述连接板36的一端与第三丝母35固接，所述导杆套38固装在微调加载箱30的下端通孔30_1内，所述连接板36的另一端与导杆37的上端固接，所述导杆37的下端穿过导杆套38且与导杆套38滑动连接，所述第三丝杠盖板40固装在第三丝杠34下端的微调加载箱30的下端面上，所述两个限位传感器39沿竖直方向安装在微调加载箱30的一侧上。如此设计，实现了加载力的微调，可以通过两个限位传感器39限制导杆37的行程，从而限制压头16的行程。其它组成及连接关系与具体实施方式
一、二或四相同。
具体实施方式
六如图1所示，所述测试装置还包括调节杆41，所述调节杆41的一端面固装在横梁管9的外表面上。如此设计，通过调整杆41可方便调整横梁管的旋转运动。其它组成及连接关系与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七如图1所示，所述测试装置还包括两个行程开关42，所述两个行程开关42沿竖直方向安装在机架1的两个立柱1-1的任意一个上，且位于相邻的一个导柱7之间。如此设计，两个行程开关42可以限制导柱7上的三通套管8的的行程，启到保护作
用。其它组成及连接关系与具体实施方式
六相同。
工作原理 汽车覆盖件大都是大型曲面薄板冲压件，当测试薄板冲压件的刚度时，汽车覆盖件水平放置于工作台上，汽车覆盖件的周边用夹具固定，为找到汽车覆盖件中心的法向位置，首先通过第一电机4的旋转带动第一丝杠2同步旋转，第一丝杠2的旋转使第一丝杠2沿竖直方向运动，从而带动支架6上的测试装置向下运动，再通过第二电机11的输出轴的转动带动第二丝母12沿着第二丝杠10水平移动，第二丝母12带动微调加载机构总成II水平移动至需要测试的曲面位置上方，这时压头的高度要比测试点高出20mm左右，旋转横梁管9的角度，可以调整测试装置上的压头16进行前后方向倾角的调整，旋转蜗杆手柄25带动蜗杆23转动，蜗杆23转动带动蜗轮21转动，蜗轮21转动带动测试装置上的压头16进行左右方向倾角的调整；然后将法向测试仪(测试曲面法向的装置)顶在压头16的下端，从而确定曲面的法向位置，通过第三电机31的转动，带动微调加载机构总成II的导杆37下端的压头16在零件中心连续施加载荷。在连续缓慢加载过程中，载荷增加到一定程度，汽车覆盖件中心区域开始出现凹陷挠曲，凹陷挠曲面积缓慢向外扩散，继续加载，有"鼓动"响声，即"油壶效应"，零件表面形状突然发生大的变化，此时停止加载。载荷和中心位移分别由压力传感器及电感式线位移传感器测量，两路测量信号经放大后并通过A/D转换器(将模拟信号转变为数字信号的电子元件)由计算机实时采集，得到连续加载过程中瞬时载荷和位移量，经数据处理程序处理后绘出完整的载荷位移试验曲线。再通过刚度计算软件处理，得到该测点的刚度值。
权利要求
一种固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，所述测试装置包括机架(1)、第一丝杠(2)、第一丝母(3)、第一电机(4)、电机座(5)、支架(6)、两个导柱(7)、两个三通套管(8)、横梁管(9)、第二丝杠(10)、第二电机(11)、第二丝母(12)、导轨(13)、支撑滑座(14)、蜗轮蜗杆机构(I)、微调加载机构总成(II)、压力传感器(15)和压头(16)，其特征在于所述机架(1)的横梁(1-2)上开有第一通孔(1-2-1)，所述第一丝母(3)设置在横梁(1-2)的第一通孔(1-2-1)内，所述第一丝杠(2)的上部与第一丝母(3)螺纹连接，所述第一丝杠(2)的下端穿过支架(6)的第二通孔(6-1)与第一电机(4)的输出轴固接，所述支架(6)的上部通过电机座(5)与第一电机(4)固接；机架(1)内的两个立柱(1-1)各与一个导柱(7)固接，每个导柱(7)上套装有一个三通套管(8)，横梁管(9)的两端分别插装在两个三通套管(8)上的相对应的一个第三通孔(8-1)内，所述支架(6)的两个支柱(6-2)的下端分别固装在对应的三通套管(8)的外壁上，所述第二电机(11)固装在横梁管(9)的上端面一侧上，所述第二丝杠(10)的一端与第二电机(11)的输出轴固接且平行设置在横梁管(9)的上方，所述导轨(13)的下端面固装在第二丝杠(10)下方的横梁管(9)的上端面上，所述支撑滑座(14)装在横梁管(9)上且与导轨(13)滑动连接，第二丝母(12)安装在第二丝杠(10)上且第二丝母(12)固装在支撑滑座(14)的上端面上，所述蜗轮蜗杆机构(I)的上端面固装在支撑滑座(14)的下端面上，所述微调加载机构总成(II)的上端面固装在蜗轮蜗杆机构(I)的蜗轮连接座(20)上，所述压力传感器(15)的上端与微调加载机构总成(II)的导杆(37)的下端面固接，所述压头(16)固装在压力传感器(15)的下端面上，所述第一电机(4)、第二电机(11)和微调加载机构总成(II)内的第三电机(31)均为步进电机。
2. 根据权利要求1所述的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，其特征在于所述机 架(1)由两个立柱(1-1)和横梁(1-2)构成，两个立柱(1-1)的上端通过横梁(1-2)连接 在一起。
3. 根据权利要求1或2所述的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，其特征在于所 述支架(6)由两个支柱(6-2)、水平架(6-3)和两个加强筋(6-4)组成，所述两个支柱(6-2) 的上端通过水平架(6-3)连接在一起，每个加强筋(6-4)的一端固装在水平架(6-3)上，每 个加强筋(6-4)的另一端固装在相应的支柱(6-2)上，所述水平架(6-3)的中部开有第二 通孔(6-1)。
4. 根据权利要求3所述的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，其特征在于所述蜗 轮蜗杆机构(I)由蜗轮连接座(20)、蜗轮(21)、蜗轮轴(22)、蜗杆(23)、壳体(24)、蜗杆手 柄(25)、锁紧块(26)、蜗轮轴盖板(27)和蜗杆盖板(28)组成，所述蜗杆(23)的一端安装 在壳体(24)上，所述蜗杆盖板(28)固装在壳体(24)上，所述蜗杆(23)的中部安装在蜗杆 盖板(28)上，所述蜗杆(23)的另一端安装有蜗杆手柄(25)，所述蜗轮轴(22)的一端安装 在壳体(24)上，所述蜗轮轴盖板(27)固装在壳体(24)上，所述蜗轮轴(22)的另一端安装 在蜗轮轴盖板(27)上，所述蜗轮轴(22)位于蜗杆(23)的下方且二者垂直设置，所述蜗轮 (21)固套在蜗轮轴(22)上且与蜗杆(23)互相啮合，所述锁紧块(26)安装在壳体(24)的 一侧端面上。
5. 根据权利要求1、2或4所述的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，其特征在于 所述微调加载机构总成(II)由微调加载箱(30)、第三电机(31)、电机齿轮(32)、丝杠齿轮 (33)、第三丝杠(34)、第三丝母(35)、连接板(36)、导杆(37)、导杆套(38)、两个限位传感器(39)和第三丝杠盖板(40)组成，所述第三丝杠(34)竖直安装在微调加载箱(30)内，所述 丝杠齿轮(33)固套在第三丝杠(34)的上部，所述第三电机(31)固装在微调加载箱(30) 内，所述电机齿轮(32)固套在第三电机(31)的输出轴上，所述电机齿轮(32)与丝杠齿轮 (33)互相啮合，所述第三丝母(35)安装在丝杠齿轮(33)下方的第三丝杠(34)上，所述连 接板(36)的一端与第三丝母(35)固接，所述导杆套(38)固装在微调加载箱(30)的下端 通孔(30-1)内，所述连接板(36)的另一端与导杆(37)的上端固接，所述导杆(37)的下端 穿过导杆套(38)且与导杆套(38)滑动连接，所述第三丝杠盖板(40)固装在第三丝杠(34) 下端的微调加载箱(30)的下端面上，所述两个限位传感器(39)沿竖直方向安装在微调加 载箱(30)的一侧上。
6. 根据权利要求5所述的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，其特征在于所述测 试装置还包括调节杆(41)，所述调节杆(41)的一端面固装在横梁管(9)的外表面上。
7. 根据权利要求6所述的固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，其特征在于所述测 试装置还包括两个行程开关(42)，所述两个行程开关(42)沿竖直方向安装在机架(1)的两 个立柱(1-1)的任意一个上，且位于相邻的一个导柱(7)之间。
全文摘要
固定式金属薄板冲压件刚度测试装置，它涉及一种刚度测试装置。本发明解决了目前没有固定式金属薄板冲压件刚度测试装置的问题。所述第二丝杠的一端与第二电机的输出轴固接且平行设置在横梁管的上方，所述导轨的下端面固装在第二丝杠下方的横梁管的上端面上，所述支撑滑座装在横梁管上且与导轨滑动连接，第二丝母安装在第二丝杠上且第二丝母固装在支撑滑座的上端面上，所述蜗轮蜗杆机构的上端面固装在支撑滑座的下端面上，所述微调加载机构总成的上端面固装在蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接座上，所述压力传感器的上端与微调加载机构总成的导杆的下端面固接，所述压头固装在压力传感器的下端面上。本发明的测试装置上的压头可实现多个自由度的移动或转动，可以准确测量金属薄板冲压件的刚度。
文档编号G01N3/42GK101706401SQ20091031034
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者张晓辉, 杨洪亮, 赵立红, 邢忠文, 雷呈喜 申请人:哈尔滨工业大学