[发明专利]金属板材超低温拉深成形圆角区摩擦系数测量装置及方法

权利要求书

1.一种金属板材超低温拉深成形圆角区摩擦系数测量装置，其特征在于，包括加载模块、背张加载模块、自增压低温罐、低温阀、低温测试模块、温度控制器、PLC控制单元、伺服牵引模块和数据采集处理系统；

所述加载模块用于对所述背张加载模块施加压边力；所述加载模块与所述PLC控制单元电连接，所述PLC控制单元能够调节所述加载模块对所述背张加载模块施加的压边力；所述加载模块包括压力传感器Ⅱ，用于检测所述加载模块施加于所述背张加载模块的压边力；

所述背张加载模块包括上压边块、下压边块、垫块、压边固定块、连接块Ⅲ、关节轴承、螺杆、连接块Ⅱ、摩擦力传感器、连接侧板和L形侧板；所述上压边块上表面与所述加载模块接触；所述下压边块和所述垫块与所述压边固定块固定连接，所述压边固定块与支撑板Ⅱ固定连接；所述支撑板Ⅱ通过立柱Ⅱ和螺母与试验台固定连接；所述摩擦力传感器一端与所述连接侧板固定连接，另一端与所述连接块Ⅱ固定连接；所述L形侧板与所述支撑板Ⅱ固定连接，所述连接侧板固定安装于所述L形侧板；所述连接块Ⅲ与所述上压边块固定连接，所述连接块Ⅱ和连接块Ⅲ通过所述螺杆连接的一对所述关节轴承铰接；

所述低温测试模块包括上低温腔、下低温腔、模具辊、圆形法兰、方形法兰、圆形支架和方形支架；所述下低温腔固定安装于所述支撑板Ⅱ，所述圆形支架和所述方形支架安装于所述下低温腔两侧，所述圆形支架和所述方形支架固定安装于所述支撑板Ⅱ，所述圆形支架和所述方形支架与所述支撑板Ⅱ之间均设置有隔热垫板；所述模具辊为空心圆柱体，所述圆形法兰与所述模具辊一侧固定连接，所述方形法兰与所述模具辊另一侧固定连接，所述圆形法兰与所述圆形支架上的圆孔相配合，所述方形法兰与所述方形支架上的方孔相配合；所述上低温腔通过卡销与所述下低温腔连接；所述上低温腔和所述下低温腔内分别设置有安装有温度传感器的测温孔；

所述伺服牵引模块包括伺服电动机Ⅱ、减速机Ⅱ、带传动机构Ⅱ、伺服电动缸Ⅱ、垫板、连接块Ⅰ、拉力传感器、固定销、固定块和楔形夹具；所述伺服电动机Ⅱ、所述减速机Ⅱ、所述带传动机构Ⅱ和所述伺服电动缸Ⅱ依次相连，通过所述伺服电动机Ⅱ的工作进而控制所述伺服电动缸Ⅱ内滚珠丝杠的工作；所述拉力传感器一端通过所述连接块Ⅰ与所述伺服电动缸Ⅱ内滚珠丝杠的推杆相连，另一端通过所述固定块与所述楔形夹具相连；所述楔形夹具通过所述固定销与所述固定块相连；所述伺服电动机Ⅱ与所述PLC控制单元电连接；所述伺服电动缸Ⅱ通过所述垫板与试验台固定连接；

所述数据采集处理系统包括多通道数据采集卡和计算机；所述多通道数据采集卡与所述压力传感器Ⅱ、所述摩擦力传感器和所述拉力传感器电连接，采集处理所述压力传感器Ⅱ、所述摩擦力传感器和所述拉力传感器测得的电信号；所述计算机与所述多通道数据采集卡电连接，将所述多通道数据采集卡采集到的电信号转换为压边力数据、摩擦力数据和牵引力数据，进而根据摩擦力数据和牵引力数据计算摩擦系数；

所述自增压低温罐内贮存有超低温介质，所述自增压低温罐通过设置有所述低温阀的低温管路与所述圆形法兰上的低温管接头相连通，所述低温管接头连通至所述模具辊内部；所述低温阀与温度控制器电连接，所述温度控制器与所述上低温腔和所述下低温腔测温孔内安装的所述温度传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的金属板材超低温拉深成形圆角区摩擦系数测量装置，其特征在于，所述加载模块为伺服加载模块，包括伺服电动机Ⅰ、减速机Ⅰ、带传动机构Ⅰ、伺服电动缸Ⅰ、安装板、压力传感器Ⅰ、导向板、连接法兰、加载块、加载杆、加载轴和滚动轴承；所述上压边块上表面与所述滚动轴承接触；所述伺服电动机Ⅰ、所述减速机Ⅰ、所述带传动机构Ⅰ和所述伺服电动缸Ⅰ依次相连，通过所述伺服电动机Ⅰ的工作进而控制所述伺服电动缸Ⅰ内滚珠丝杠的工作；所述伺服电动缸Ⅰ通过所述安装板固定安装于支撑板Ⅰ；所述支撑板Ⅰ通过立柱Ⅰ固定安装于所述试验台；所述压力传感器Ⅰ一端与所述伺服电动缸Ⅰ内滚珠丝杠的推杆相连，另一端与所述导向板相连；所述导向板通过导向套套设于所述立柱Ⅰ；所述连接法兰一端与所述导向板固定连接，另一端依次固定连接所述压力传感器Ⅱ、所述加载块和所述加载杆，所述滚动轴承通过所述加载轴安装于所述加载杆。