專利名稱：用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及板料摩擦系數(shù)的測量技術(shù)，更具體地說，涉及一種用 于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，該傳感器能夠有利于測量板料沖壓成 形的摩擦系數(shù)。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車用薄板的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，板料在沖壓 成形過程中，由于板料與模具之間的摩擦，往往會影響沖壓件的質(zhì)量，因 此，合理確定板料與模具之間各個關(guān)鍵部位的摩擦程度，即測量兩者之間 的摩擦系數(shù)是非常重要的。目前，板料摩擦系數(shù)的測定， 一般釆用單方向 的非成形模擬試驗。其中，使用最為廣泛的是平板滑動摩擦試驗，該試驗 通過安裝在平面模具表面上的探針，直接測量滑動的平板試樣上被測點的
法向力Nr和切向合力Fn，并通過公式y(tǒng) = Fn/Nr計算處摩擦系數(shù)m 。但是， 該試驗是在板料無何變形下測定其摩擦系數(shù)，這與在實際生產(chǎn)中，主要靠 變形取得沖壓件的摩擦系數(shù)的相關(guān)性較遠(yuǎn)，更何況在板料成形時，由于各 變形部位三向受力，使得變形狀態(tài)不同，摩擦系數(shù)也不相同。因此，該試 驗僅可作為不同板料的定性試驗，并不能測量板料沖壓成形時所受的三向 力，從而無法適用于板料沖壓中摩擦系數(shù)的測量。

實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點，本實用新型的目的是提供一種用于 測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，該傳感器能夠測量板料成形所受的三向 力，從而準(zhǔn)確測出其實時的摩擦系數(shù)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案該用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器包括本體、十字梁和應(yīng)變片， 本體內(nèi)部開有圓形通孔；十字梁呈十字形，設(shè)于通孔內(nèi)，并與通孔內(nèi)壁連
接固定，十字梁中心一側(cè)還連接設(shè)有頂頭；應(yīng)變片包括X-Y向應(yīng)變片和Z 向應(yīng)變片，x-Y向應(yīng)變片分別設(shè)于十字梁的四個遠(yuǎn)中心端上，Z向應(yīng)變片分 別設(shè)于十字梁的四個近中心端上。
所述的X-丫向應(yīng)變片為四對，并且每對分別對稱設(shè)于十字梁遠(yuǎn)中心端 的兩側(cè)；所述的Z向應(yīng)變片也為四對，并且每對分別對稱設(shè)于十字梁近中 心端的兩側(cè)。
所述的應(yīng)變片還包括三對溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，分別設(shè)于通孔內(nèi)壁上。 所述的本體一側(cè)還設(shè)有圓環(huán)形蓋板，蓋板蓋設(shè)于通孔上，并且所述的 頂頭一端從蓋板中穿出。
所述的應(yīng)變片均連接有數(shù)據(jù)線。
在上述技術(shù)方案中，本實用新型的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感 器包括本體、設(shè)于本體內(nèi)的十字梁和應(yīng)變片，應(yīng)變片包括X-Y向應(yīng)變片和 Z向應(yīng)變片分別設(shè)置在十字梁的相應(yīng)位置上，分別對沖壓板料變形處的三 向力進(jìn)行測量，并通過計算切向合力和法向力，從而測量出該處板料與模 具之間的摩擦系數(shù)。通過設(shè)置溫度補(bǔ)償應(yīng)變片可在測量時，分別對X、 Y、 Z方向上的三個分力進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而能夠準(zhǔn)確測量板料沖壓過程的實 時摩擦系數(shù)。


圖1是本實用新型的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器的結(jié)構(gòu)示意
圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖； 圖3是沿圖1中B-B線的剖視圖4是本實用新型的應(yīng)變片的布置示意圖5是本實用新型的傳感器的使用狀態(tài)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
請參閱圖1~圖4所示，本實用新型的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳 感器10包括本體11、十字梁12和應(yīng)變片，本體ll為方體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部 開有圓形通孔111，通孔111的一側(cè)面還蓋設(shè)有一圓環(huán)形蓋板112，起到 保護(hù)本體ll內(nèi)部的作用；十字梁12呈十字形，設(shè)于通孔lll內(nèi)，并與通 孔111內(nèi)壁連接固定，十字梁12中心一側(cè)還連接設(shè)有一頂頭121,并且頂 頭121的一端從蓋板112的環(huán)孔中穿出，用于安裝測量觸頭24來檢測壓 力。這樣，當(dāng)頂頭121受力時，受力可在十字梁12上以及頂頭121上形 成X、 Y、 Z向的三個分力；應(yīng)變片包括X-Y向應(yīng)變片131和Z向應(yīng)變片 132， X-Y向應(yīng)變片131分別設(shè)于十字梁12的四個遠(yuǎn)中心端上，Z向應(yīng)變 片132分別設(shè)于十字梁12的四個近中心端上。X-Y向應(yīng)變片131為四對， 并且每對分別對稱設(shè)于十字梁12遠(yuǎn)中心端的兩側(cè)，分別用于采集十字梁 12在X-Y平面內(nèi)的彎曲應(yīng)變；Z向應(yīng)變片132也為四對，并且每對分別對 稱設(shè)于十字梁12近中心端的兩側(cè)，用于采集十字梁12在Z向上的受力。 應(yīng)變片還包括三對溫度補(bǔ)償應(yīng)變片133,分別設(shè)于與X、 丫、 Z三向相應(yīng)的 通孔111內(nèi)壁上，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片133主要是用于分別對X、 丫、 Z方向上 的三個分力進(jìn)行溫度補(bǔ)償，平衡溫度變化對輸出造成的影響，將傳感器因 測量時環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的誤差屏蔽掉。上述的所有應(yīng)變片均連接有數(shù) 據(jù)線14 (見圖5),用于數(shù)據(jù)的輸出。在此需要說明的是，X-Y向應(yīng)變片 131可釆用普通應(yīng)變片，Z向應(yīng)變片132可采用羽毛應(yīng)變片，每個羽毛應(yīng) 變片實際上可由兩個呈45°設(shè)置的普通應(yīng)變片組成；而溫度補(bǔ)償應(yīng)變片 133亦可選用普通應(yīng)變片。
請參閱圖5所示，該傳感器IO可用于測量板料成形摩擦系數(shù)的專用模 具20中，用來進(jìn)行接近于汽車板實沖成形的模擬試驗(該模具20為本申 請人正在申請的另一篇實用新型專利，在此不再贅述)。將該傳感器10 分別于模具20的壓邊模21、凹模22以及凸模23的傳感器10安裝腔內(nèi)， 并且在頂頭121上設(shè)置分別與壓邊模21、凹模22以及凸模23受壓面相適 配的測量觸頭24，數(shù)據(jù)線14則連接至外部的計算機(jī)。將板料試樣設(shè)于凸
5模23與凹模22之間，通過試驗機(jī)帶動凸模23上升(圖5中1和2分別 為試驗機(jī)的上、下工作臺)，對板料試樣進(jìn)行沖壓時，板料試樣發(fā)生變形， 而各傳感器10即可實時測出該處的X、 Y、 Z三向力，并通過數(shù)據(jù)線14將
測量的力信號輸入計算機(jī)，通過計算機(jī)的計算出該處的切向合力和法向力， 從而可實時測量出的板料分別與模具20的凸模23、凹模22和壓邊模21 三處之間的摩擦系數(shù)，計算公式為ni = Fn/Nr，式中，Mi為實時摩擦系數(shù)， 切向合力為Fn,法向力為Nr。當(dāng)然，該傳感器10還可用于其它各種形狀 的模具，從而適以進(jìn)行各種有針對性的模擬試驗。
由于該傳感器10釆用了對稱分布的X-Y向和Z向應(yīng)變片131、 132, 滿足了測量正交三向力時的互不干涉，而切平面內(nèi)的分力測量不需要限定 特定的方向，避免了切向力的部分誤差，從而能夠測得板料沖壓成形的實 時摩擦系數(shù)，并能夠獲得板料在接觸到滑動再到變形的整個過程中的摩擦 系數(shù)變化，對日常生產(chǎn)提供極為重要的參考和研究數(shù)據(jù)。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說 明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的 實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的 權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，其特征在于該傳感器包括本體、十字梁和應(yīng)變片，本體內(nèi)部開有圓形通孔；十字梁呈十字形，設(shè)于通孔內(nèi)，并與通孔內(nèi)壁連接固定，十字梁中心一側(cè)還連接設(shè)有頂頭；應(yīng)變片包括X-Y向應(yīng)變片和Z向應(yīng)變片，X-Y向應(yīng)變片分別設(shè)于十字梁的四個遠(yuǎn)中心端上，Z向應(yīng)變片分別設(shè)于十字梁的四個近中心端上。
2. 如權(quán)利要求l所述的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，其特征 在于所述的X-丫向應(yīng)變片為四對，并且每對分別對稱設(shè)于十字梁遠(yuǎn)中心端 的兩側(cè)；所述的Z向應(yīng)變片也為四對，并且每對分別對稱設(shè)于十字梁近中 心端的兩側(cè)。
3. 如權(quán)利要求l所述的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，其特征 在于所述的應(yīng)變片還包括三對溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，分別設(shè)于通孔內(nèi)壁上。
4. 如權(quán)利要求l所述的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，其特征 在于所述的本體一側(cè)還設(shè)有圓環(huán)形蓋板，蓋板蓋設(shè)于通孔上，并且所述的 頂頭一端從蓋板中穿出。
5. 如權(quán)利要求l或2或3所述的用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感 器，其特征在于所述的應(yīng)變片均連接有數(shù)據(jù)線。
專利摘要本實用新型公開了一種用于測量板料成形摩擦系數(shù)的傳感器，該傳感器包括本體、設(shè)于本體內(nèi)的十字梁和應(yīng)變片，應(yīng)變片包括X-Y向應(yīng)變片和Z向應(yīng)變片分別設(shè)置在十字梁的相應(yīng)位置上，分別對沖壓板料變形處的三向力進(jìn)行測量，并通過計算切向合力和法向力，從而測量出該處板料與模具之間的摩擦系數(shù)。通過設(shè)置溫度補(bǔ)償應(yīng)變片可在測量時，分別對X、Y、Z方向上的三個分力進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而能夠準(zhǔn)確測量板料沖壓過程的實時摩擦系數(shù)。
文檔編號G01N19/02GK201348604SQ20092006687
公開日2009年11月18日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者俞寧峰, 刁可山, 蔣浩民, 陳新平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司