本發(fā)明涉及用于控制制造的零件的質(zhì)量的方法的技術(shù)領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及用于控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的質(zhì)量的方法的技術(shù)領(lǐng)域,其中,更具體地，填充彈性體為橡膠。

背景技術(shù)：

在汽車領(lǐng)域，例如，控制制造的零件的質(zhì)量非常重要，具體地,用于保證零件的質(zhì)量/合規(guī)。一般來說，生產(chǎn)至少部分地由填充彈性體制成的零件必須符合具體規(guī)范。這種規(guī)范明確了零件必須符合的特性，諸如測(cè)量剛度和相，以便確定一個(gè)或多個(gè)機(jī)械應(yīng)力的損耗角。

待確定的特性例如可為準(zhǔn)靜力特性。為了這個(gè)目的，用于確定這種特性的方法實(shí)施準(zhǔn)靜力狀態(tài)測(cè)試，即，將應(yīng)力逐漸施加至零件上以使零件發(fā)生應(yīng)變。零件的準(zhǔn)靜力狀態(tài)應(yīng)變率常大約為10mm/min。這種方法一般使用牽引壓縮機(jī)。在這種類型的機(jī)器中，將待分析的零件固定至牽引壓縮機(jī)的測(cè)試臺(tái)，并固定至其千斤頂，以便研究零件在受到軸向應(yīng)力或徑向應(yīng)力、錐應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)的行為。千斤頂可平移，以使得千斤頂可將壓縮應(yīng)力和牽引應(yīng)力連續(xù)施加至零件上。在壓縮和牽引階段期間，測(cè)量零件應(yīng)變(一般通過零件在平行于所施加的應(yīng)力的方向上的高度來測(cè)量)和所施加的載荷，以便獲得應(yīng)力/應(yīng)變轉(zhuǎn)移曲線。然后，從這種測(cè)量值來確定剛度和阻尼。

由于零件必須固定至牽引壓縮機(jī)的元件以施加連續(xù)的壓縮應(yīng)力和牽引應(yīng)力，所以這種方法需要相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于所測(cè)量的每個(gè)零件來說一般超過10min。另外，這種方法需要受過訓(xùn)練的人員將零件正確定位在機(jī)器中并執(zhí)行測(cè)試。因而，這種方法無法在生產(chǎn)線中實(shí)施，為了出于生產(chǎn)率的原因而控制所制造的全部零件的質(zhì)量，需要拿掉樣品，以將該樣品固定至牽引壓縮機(jī)。

另外，規(guī)范有時(shí)還需要針對(duì)一種或幾種應(yīng)變以及一個(gè)或多個(gè)頻率檢查在動(dòng)態(tài)模式下的機(jī)械特性是否合規(guī)。常規(guī)地，使用伺服液壓牽引壓縮機(jī)來進(jìn)行這種測(cè)量。對(duì)零件施加約束，以使得零件的控制區(qū)域的應(yīng)變曲線描述正弦曲線。正弦曲線的頻率優(yōu)選大于或等于1hz。因而，更有必要固定零件，因?yàn)榱慵仨毟线@種應(yīng)變頻率。

伺服液壓牽引壓縮機(jī)也是相當(dāng)昂貴的。

對(duì)于用于已訂購(gòu)零件的人員或最終用戶的信息，有時(shí)必須針對(duì)幾種頻率和最大應(yīng)變來獲得這種動(dòng)態(tài)特性。因而，針對(duì)幾種應(yīng)變和對(duì)不同應(yīng)力的幾種施加頻率來重復(fù)上文提到的步驟。

另外，無論是就油消耗、電消耗還是水消耗來說，所有這些方法都消耗了較多能量。這些方法還需要受過訓(xùn)練的操作員，并且有噪音。因而，這種測(cè)量的總體成本相對(duì)較高。

文獻(xiàn)wo2012/080675涉及一種以準(zhǔn)靜力的和調(diào)制的方式來驅(qū)動(dòng)測(cè)試裝置的方法，該測(cè)試裝置用于對(duì)本質(zhì)上由展現(xiàn)粘彈塑性行為的一或多種材料生產(chǎn)的樣品上的機(jī)械載荷進(jìn)行試驗(yàn)，從而允許對(duì)所述樣品的機(jī)械行為特性化及對(duì)這種行為模型化。這種裝置包括至少一個(gè)機(jī)械載荷組件，該至少一個(gè)機(jī)械載荷組件包括至少一個(gè)致動(dòng)器，從而使得該至少一個(gè)機(jī)械載荷組件有可能沿在載荷位置保持的樣品的軸線，以軸向移位的方式來移動(dòng)夾持構(gòu)件。其本質(zhì)上在于以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，通過發(fā)送表示速度設(shè)定值或力設(shè)定值的信號(hào)，并通過將所述信號(hào)注入到所述致動(dòng)器或每個(gè)致動(dòng)器中來控制所述致動(dòng)器或每個(gè)致動(dòng)器，所述信號(hào)是包括準(zhǔn)靜力分量和正弦動(dòng)態(tài)分量的正弦調(diào)制信號(hào)v(t)。文獻(xiàn)wo2012/080675還涉及一種適合于實(shí)施該方法的測(cè)試裝置。

本領(lǐng)域的狀態(tài)還包括文獻(xiàn)fr2925691和coveneyva等人的文章：“atriboelasticmodelforthecyclicmechanicalbehaviouroffilledvulcanizates”和“rate-dependentmodelingofahighlyfilledvulcanizate”，發(fā)表于美國(guó)rubberchemistryandtechnology,americansociety,rubberdivision，分別為第68卷，編號(hào)4、1995年9月1日，第660-670頁(yè)；和第73卷，編號(hào)4，2000年9月1日，第565-577頁(yè))。

因而，需要一種用于特性化經(jīng)受應(yīng)力的零件的機(jī)械行為的方法，該方法可直接在這種零件的生產(chǎn)線中實(shí)施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以下概述了本發(fā)明。

本發(fā)明的目標(biāo)中的一個(gè)是克服上文所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一個(gè)。

更具體地，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的質(zhì)量的方法，該方法可整合在零件生產(chǎn)線中其中，填充彈性體具體為橡膠。

為了這個(gè)目的，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的質(zhì)量的方法，其中，該零件更具體為接頭，該方法包括：

a)執(zhí)行至少一個(gè)零件調(diào)節(jié)循環(huán)，其中，該調(diào)節(jié)循環(huán)包括逐漸將壓力施加至零件上，以及逐漸釋放壓力而不牽引；

b)根據(jù)給定零件的預(yù)定應(yīng)變曲線，以準(zhǔn)靜力狀態(tài)逐漸將壓力施加至零件上，其中，逐漸施加壓力，直到達(dá)到零件的最大應(yīng)變，該最大應(yīng)變發(fā)生在施加力與應(yīng)變之間的關(guān)系呈線性的場(chǎng)中；

c)在施加壓力時(shí)，測(cè)量零件應(yīng)變和所施加的壓力；

d)從零件應(yīng)變和所施加的壓力的測(cè)量值來確定與除步驟b)的壓力的應(yīng)力之外的另一應(yīng)力的零件符合性；其中確定零件符合性包括：確定零件的至少一個(gè)固有準(zhǔn)靜力機(jī)械特性相對(duì)于該零件對(duì)準(zhǔn)靜力應(yīng)力的響應(yīng)的值，以及相對(duì)于將這種值與預(yù)定義值相比較；其中，機(jī)械特性的該值從用于與該零件同種類型的零件的標(biāo)準(zhǔn)摩擦彈性應(yīng)力/應(yīng)變(standardtriboelasticstress/strain，sts)分析模型和步驟c)中所獲得的測(cè)量值確定。

其他可選的但非限制性的特性如下。

應(yīng)變曲線有利地為準(zhǔn)線性曲線。

確定零件符合性可在于：確定準(zhǔn)靜力剛度的值，分別為準(zhǔn)靜力相的值；以及將準(zhǔn)靜力剛度的該值與準(zhǔn)靜力剛度相比較，分別為準(zhǔn)靜力相預(yù)定義值。

該方法可還包括：根據(jù)零件應(yīng)變的預(yù)定義動(dòng)態(tài)曲線，從零件應(yīng)變和所施加的壓力的測(cè)量值來確定零件的固有準(zhǔn)靜力機(jī)械特性相對(duì)于該零件對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)力的響應(yīng)的值。在這種情況下，該方法還可包括：從準(zhǔn)靜力剛度和/或因而確定的準(zhǔn)靜力相來確定動(dòng)態(tài)剛度和/或動(dòng)態(tài)相的值。給定的頻率優(yōu)選地大于或等于1hz。更具體地，通過用基于該頻率和至少部分地制成該零件的填充彈性體的系數(shù)乘以準(zhǔn)靜力剛度，可獲得動(dòng)態(tài)剛度，其中，準(zhǔn)靜力剛度分別為準(zhǔn)靜力相，動(dòng)態(tài)剛度分別為動(dòng)態(tài)相。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)和控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的方法，該方法包括：

-制造至少部分地由填充彈性體制成的零件；

-使用上文所公開的質(zhì)量控制方法對(duì)所制造的零件進(jìn)行質(zhì)量控制。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種測(cè)試機(jī)，該測(cè)試機(jī)包括：應(yīng)力施加單元，其用于將壓力施加至至少部分地由填充彈性體制成的零件上；控制件，其用于控制應(yīng)力施加單元；優(yōu)選地可編程調(diào)節(jié)器，其用于調(diào)節(jié)控制件；填料傳感器，其用于測(cè)量施加力；位置傳感器，其用于測(cè)量零件的應(yīng)變；以及計(jì)算機(jī)，其連接至填料傳感器和位置傳感器，

調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)控制件，以使應(yīng)力施加單元執(zhí)行零件調(diào)節(jié)循環(huán)，該零件調(diào)節(jié)循環(huán)在于逐漸將壓力施加至零件上以及逐漸釋放壓力而不牽引，

調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)控制件，從而還使應(yīng)力施加單元在給定零件應(yīng)變率下以準(zhǔn)靜力狀態(tài)逐漸將壓力施加至零件上，

填料傳感器和位置傳感器這樣進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便在通過應(yīng)力施加單元施加壓力期間執(zhí)行測(cè)量，并將這種測(cè)量值發(fā)送至計(jì)算機(jī)，

計(jì)算機(jī)能夠從零件應(yīng)變和所施加壓力的測(cè)量值來確定零件的符合性，其中該符合性根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩擦彈性實(shí)體模型來確定。

根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供一種至少部分地由填充彈性體制成的零件的生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線包括：

-零件制造站；

-零件質(zhì)量控制站，包括第三方面的機(jī)器，并實(shí)施如上文所公開的質(zhì)量控制方法；以及

-開關(guān)站，用于分離不滿足質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的零件與滿足質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的零件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：僅需要將壓縮應(yīng)力施加至零件上就使得能夠進(jìn)行零件質(zhì)量控制。另外，這還使得有可能消除將零件固定在測(cè)試機(jī)中的必要性。因此，減少了確定零件與規(guī)范的符合性所需的時(shí)間，從而使得能夠在零件生產(chǎn)線中實(shí)施單位質(zhì)量控制。

另外，可容易地使零件到塢站的移位自動(dòng)化，例如，用于進(jìn)行測(cè)量的塢站是在沿零件生產(chǎn)站的輸送帶并朝向包裝站或存儲(chǔ)站的零件路線上。因而，不再需要為此受過專門訓(xùn)練的工作人員，且質(zhì)量控制適于零件生產(chǎn)率。

附圖說明

下文描述附圖中的各個(gè)附圖。這種附圖是說明性的而非限制性的圖，在這些附圖中：

-圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟的流程圖；

-圖2是圖1中的方法的調(diào)節(jié)步驟的示意圖，其中可看到：由填充彈性體制成的零件p和兩個(gè)金屬框架1、2，零件p和兩個(gè)金屬框架1、2放置但并未固定在專門為了這個(gè)目的而提供的測(cè)試機(jī)中的凹口中；以及千斤頂3，其用于施加壓力；

-圖3是圖1中的方法的逐漸施加壓力的步驟以及測(cè)量所施加壓力和應(yīng)變的步驟的示意圖，其中可看到：由填充彈性體制成的零件p和兩個(gè)金屬框架1、2，零件p和兩個(gè)金屬框架1、2放置但并未固定在專門為了這個(gè)目的而提供的測(cè)試機(jī)中的凹口中；以及千斤頂3，其用于施加壓力；

-圖4是所進(jìn)行的測(cè)量的例示性圖形表示，其示出了圖示所施加的壓力對(duì)位置的圖表；

-圖5是可使用圖1的方法獲得的結(jié)果的示例，且示出了根據(jù)常規(guī)使用方法的所示位置零件所經(jīng)受的估計(jì)應(yīng)力，以示出使用常規(guī)方法所獲得的結(jié)果，其中零件經(jīng)歷幾個(gè)循環(huán)，該循環(huán)包括施加壓力和將牽引力施加至零件以獲得幾個(gè)牽引值/壓縮值。

-圖6是用于部分地由填充彈性體制成的零件的sts模型中所使用的基本單元的示意性圖示；

-圖7是用于部分地由填充彈性體制成的零件的rt(率相關(guān)摩擦彈性)模型中所使用的基本單元的示意性表示；

-圖8是sts模型中所使用的部分地由填充彈性體制成的零件的示意性表示，該sts模型具有n個(gè)基本單元；

-圖9是與圖8等效的sts模型的示意性表示，其中ct＝2ktfs；

-圖10是專門用于本發(fā)明的方法的測(cè)試機(jī)的示意性表示；以及

-圖11是根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)線和部分地由填充彈性體制成的零件的示意性表示，該生產(chǎn)線包括位于質(zhì)量控制站中的圖10的測(cè)試機(jī)。

具體實(shí)施方式

下文給出了通過示例來圖示且參考附圖的本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式的詳細(xì)揭露。

首先，在參照?qǐng)D1到圖8時(shí)，下文公開了根據(jù)本發(fā)明的用于控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的質(zhì)量的方法。更具體地，這種方法使得能夠?qū)χ辽俨糠值赜商畛鋸椥泽w制成的零件進(jìn)行質(zhì)量控制，其中，填充彈性體例如為橡膠，該零件諸如通常為用于汽車、火車等的零件。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“填充彈性體”意指用補(bǔ)強(qiáng)填料填充的聚合物，補(bǔ)強(qiáng)填料例如為炭黑或二氧化硅與硅烷的混合物，填充彈性體具有在交聯(lián)后獲得的彈性性質(zhì)，例如為順丁橡膠、丁二烯苯乙烯共聚物、聚異丁烯(或仍為異丁烯-異戊二烯橡膠，也稱為丁基橡膠)等。

“橡膠”意指天然橡膠與合成橡膠兩者。天然橡膠由從諸如橡膠樹(heveabrasiliensis)和橡膠植物(ficuselastica)的植物中提取到的乳膠制成。合成橡膠由從化石燃料獲得的單體制成。

“橡膠”還意指天然橡膠和合成橡膠、填充的天然橡膠、填充的合成橡膠、填充的混合物中的至少一個(gè)的混合物，以及主要由填充的天然橡膠和/或合成橡膠組成的復(fù)合物。

復(fù)合物意指由具有顯著不同的物理性質(zhì)和/或化學(xué)性質(zhì)的至少兩種材料組成的材料，該至少兩種材料組合成使得所獲得的復(fù)合物具有不同于制成該復(fù)合物的材料(稱為組分)的特性。該組分不混合而是保持彼此分離，同時(shí)緊密接觸在一起，即，組分只是難以分離。

該方法包括：

a)執(zhí)行至少一個(gè)零件調(diào)節(jié)循環(huán)，其中，該調(diào)節(jié)循環(huán)包括逐漸將壓力施加至零件上，以及逐漸釋放壓力而不牽引(圖1)；

b)根據(jù)給定零件的預(yù)定應(yīng)變曲線，以準(zhǔn)靜力狀態(tài)逐漸將壓力施加至零件上(圖2)；

c)在施加壓力時(shí)，測(cè)量零件應(yīng)變和所施加的壓力(圖3)；

d)從零件應(yīng)變和所施加的壓力的測(cè)量值來確定與除步驟b)的壓力的應(yīng)力之外的另一應(yīng)力的零件符合性；其中該符合性根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩擦彈性實(shí)體模型來確定。

因而，這種方法不需要牽引應(yīng)力。這消除了將零件固定在測(cè)試機(jī)中的必要性。

調(diào)節(jié)循環(huán)使得有可能擺脫馬林斯效應(yīng)。馬林斯效應(yīng)是彈性體的機(jī)械響應(yīng)的具體方面，其中，應(yīng)力/應(yīng)變曲線取決于先前所施加的最大填料量。馬林斯效應(yīng)由于在第一應(yīng)力后所施加的應(yīng)變而導(dǎo)致硬度損耗。

盡管僅一個(gè)調(diào)節(jié)循環(huán)是必要的，但是有時(shí)優(yōu)選地執(zhí)行兩個(gè)或三個(gè)或甚至更多調(diào)節(jié)循環(huán)，以便在測(cè)量之前使彈性體更好地穩(wěn)定。

在本文中，“零件應(yīng)變”意指發(fā)生在零件的控制區(qū)域中出現(xiàn)的應(yīng)變?？刂茀^(qū)域是將力施加至零件上的地方。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道如何確定控制區(qū)域及因而如何測(cè)量零件應(yīng)變。

在本文全文中，“應(yīng)變曲線”均意指零件應(yīng)變的暫時(shí)進(jìn)展。應(yīng)變曲線的導(dǎo)數(shù)給出應(yīng)變率。

應(yīng)變曲線有利地為準(zhǔn)線性的。在本文全文中，“準(zhǔn)線性”均意指在所選值的±5％內(nèi)變化或乃至恒等于所選值(線性曲線)的應(yīng)變率。就絕對(duì)值而言，在步驟a)中所執(zhí)行的壓縮和釋放期間的零件應(yīng)變率必須高于在步驟b)中所執(zhí)行的壓縮期間的零件應(yīng)變率，以最佳化調(diào)節(jié)循環(huán)的時(shí)間。

可替代地，就絕對(duì)值而言，在步驟a)中所執(zhí)行的壓縮和釋放期間的零件應(yīng)變率的絕對(duì)值可與在步驟b)中所執(zhí)行的壓縮期間的零件應(yīng)變率相同。

另外，在步驟a)期間相對(duì)于0的應(yīng)變必須優(yōu)選地大于在步驟b)期間所獲得的應(yīng)變。在實(shí)踐中，在步驟a)期間相對(duì)于0的應(yīng)變可等于必須確定零件的合規(guī)的最大值。

在另一示例中，應(yīng)變曲線也可呈部分線性，這意指該應(yīng)變曲線示出其呈線性的部分，且應(yīng)變率在這種部分的相交處改變。應(yīng)變曲線也可為彎曲的、循環(huán)性的(三角形或正弦等)等。

“逐漸”意指所施加的壓力在開始時(shí)是低的，且緩慢增加，優(yōu)選地連續(xù)地增加，不過是在極短時(shí)間內(nèi)，或所施加的力緩慢釋放，優(yōu)選地，連續(xù)地增加。

準(zhǔn)靜力狀態(tài)指這樣一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中，盡管所施加的壓力變化，且零件在施加壓力時(shí)一直發(fā)生應(yīng)變，但零件在每個(gè)時(shí)刻的、視為獨(dú)立于壓縮的行為接近于靜態(tài)行為。這意指僅在動(dòng)態(tài)狀態(tài)期間發(fā)生的物理現(xiàn)象被最小化。

優(yōu)選地，準(zhǔn)靜力狀態(tài)的特征在于：施加壓力的時(shí)間小于一秒，優(yōu)選地，在零件應(yīng)變率下，在本文全文中被限定為在所施加的壓力的方向上小于1mm/s，優(yōu)選地，在10mm/min之上。

有利地施加壓力，直到其達(dá)到零件的最大應(yīng)變，該最大應(yīng)變發(fā)生在零件的應(yīng)變與施加力之間的關(guān)系呈線性的場(chǎng)內(nèi)，且在非線性場(chǎng)與線性長(zhǎng)之間的界限之外。事實(shí)上，且如上文所述，當(dāng)所施加的最大力低于先前施加的最大力時(shí)，填充彈性體的行為首先呈非線性，直到所施加的力達(dá)到給定值，自此填充彈性體的行為變成線性。

一般來說，在完成一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)循環(huán)后，將壓力施加至零件上而不釋放零件，并在施加了壓力后進(jìn)行僅一個(gè)系列的測(cè)量就已足夠。然而，也可繼施加壓力之后進(jìn)一步進(jìn)行釋放而無任何牽引，從而形成測(cè)量循環(huán)，其中然后在整個(gè)該循環(huán)期間進(jìn)行測(cè)量。因而，可執(zhí)行幾個(gè)測(cè)量循環(huán)，其中，在這種循環(huán)期間，對(duì)所施加的壓力和零件應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量。

然后，可從施加力和零件應(yīng)變的測(cè)量值畫出圖表，以便獲得零件行為相對(duì)于施加力的視覺表示，不過對(duì)于該方法的剩余部分來說不需要該附圖。當(dāng)前在x軸上表示應(yīng)變，且在y軸上表示施加力。然后，會(huì)觀察到非線性曲線的第一部分，直到應(yīng)變(及因而所施加的壓力)達(dá)到界限值。如果壓力繼續(xù)增加，則會(huì)觀察到線性曲線的第二部分。因而，這種曲線部分的方程式如下：

f(x)＝p.x+a；

其中，f(x)是所施加的壓力，x是應(yīng)變，p是曲線斜率，其可取決于x而變化±5％，就橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)兩者而言。

術(shù)語(yǔ)“其他應(yīng)力”指不同于步驟b)中所施加的機(jī)械應(yīng)力的機(jī)械應(yīng)力。因而，本方法使得有可能通過未施加至零件的應(yīng)力來確定零件的合規(guī)。

其他應(yīng)力可為將與步驟b)中所使用的壓力不同的壓力施加到零件的應(yīng)變曲線。

其他應(yīng)力也可是動(dòng)態(tài)應(yīng)力，這與步驟b)中所施加的壓力相反，步驟b)中所施加的壓力為準(zhǔn)靜力應(yīng)力。動(dòng)態(tài)應(yīng)力一般是重復(fù)施加壓力和牽引力。這種重復(fù)施加一般為循環(huán)性的，例如，正弦或三角形，且因而具有給定的頻率。

確定零件的合規(guī)在于檢查零件的技術(shù)性質(zhì)滿足要求，例如，規(guī)范中所提到的要求。確定零件的合規(guī)有利地包括：確定零件的至少一個(gè)固有準(zhǔn)靜力機(jī)械特性，優(yōu)選地，兩個(gè)固有準(zhǔn)靜力機(jī)械特性相對(duì)于該零件對(duì)準(zhǔn)靜力應(yīng)力的響應(yīng)的值；以及將這種值，優(yōu)選地，這種多個(gè)值，與具體地表示規(guī)范的要求的預(yù)定義值相比較。

當(dāng)確定兩個(gè)固有準(zhǔn)靜力機(jī)械特性的值時(shí)，這種兩個(gè)機(jī)械特性有利地為靜止?fàn)顟B(tài)下的剛度和相，下文稱為準(zhǔn)靜力剛度和準(zhǔn)靜力相。

使用本發(fā)明的方法所執(zhí)行的、確定機(jī)械特性給出了非常接近于使用更常規(guī)方法所獲得的值的值，下文稱為示例，具體地，機(jī)械特性為準(zhǔn)靜力剛度和準(zhǔn)靜力相，更常規(guī)方法諸如為使用牽引壓縮機(jī)實(shí)施的測(cè)試。事實(shí)上，可針對(duì)準(zhǔn)靜力剛度和準(zhǔn)靜力相來獲得與使用牽引壓縮機(jī)的方法相同的結(jié)果，其中，施加壓力和牽引力的循環(huán)重復(fù)多次(其中應(yīng)變率一般低于10mm/min)，且其中測(cè)量零件的施加力和應(yīng)變。

例如，從用于與該零件相似的零件的相同應(yīng)力/應(yīng)變分析模型以及步驟c)中所獲得的測(cè)量值來確定機(jī)械特性，具體地，機(jī)械特性為準(zhǔn)靜力剛度和/或準(zhǔn)靜力相。

應(yīng)力/應(yīng)變分析模型可選地使得有可能獲得轉(zhuǎn)移曲線，該轉(zhuǎn)移曲線表示需要根據(jù)應(yīng)變來施加的估計(jì)壓力。這種轉(zhuǎn)移曲線對(duì)應(yīng)于將使用常規(guī)方法在準(zhǔn)靜力模式下獲得的轉(zhuǎn)移曲線，這種轉(zhuǎn)移曲線從所產(chǎn)生的測(cè)量值獲得。這種轉(zhuǎn)移曲線一般公開了滯后循環(huán)，即，閉合等高線，該滯后循環(huán)一般相對(duì)于原點(diǎn)對(duì)稱，即，相對(duì)于(0；0)點(diǎn)對(duì)稱。轉(zhuǎn)移曲線不一定按比例繪制或顯示。

一個(gè)例示性應(yīng)變分析模型是標(biāo)準(zhǔn)摩擦彈性實(shí)體模型(或sts模型)。這種模型是在v.a.coveney等人的題為“atriboelasticmodelforthecyclicmechanicalbehavioroffilledvulcanizates”(法文為unmodèletriboélastiquepourlecomportementmécaniquecycliquedesvulcaniséschargés)(rubberchemistryandtechnology：1995年9月，第68卷，編號(hào)4，第660-670頁(yè))的文獻(xiàn)中所公開的分析模型。

這種模型基于具有純彈性行為的一個(gè)元件(由彈簧表示)與具有摩擦行為的一個(gè)元件(由固體摩擦元件表示)的系列組合。將這兩個(gè)元件線性疊置的結(jié)果是產(chǎn)生基本單元。圖6表示一個(gè)基本單元，該基本單元具有剛度為k0的彈簧和具有閾值力fs的固體摩擦元件。閾值力fs的知為界限值，這意指施加至固體摩擦元件的、具有超過該界限值的值的力使摩擦元件平移，而施加至固體摩擦元件的、具有低于該界限值的值的力不移動(dòng)固體摩擦元件。

可通過使用多個(gè)基本單元的一系列組合來使模型完美。在這種情況下，需要額外的純彈性元件，并將該額外的純彈性元件定位成與基本單元的系列組合并聯(lián)。這種由具有剛度kp的彈簧表示的、額外的純彈性元件表示總體彈性剛度。圖8示出了所提到的元件(沒有呈虛線的彈簧kt)的這種布置。

仍可通過添加另一個(gè)純彈性元件來使模型完美，該另一個(gè)純彈性元件定位成與基本單元的系列組合串聯(lián)。這種由具有剛度kt的彈簧表示的、額外的純彈性元件表示具有額外剛度的微小移位(參照?qǐng)D8)。

仍可通過添加麥克斯韋單元來使粘彈性行為模型化，從而使模型完美。

其他模型仍是可能的，諸如在v.a.coveney和d.e.johnson的文章“rate-dependentmodelingofahighlyfilledvulcanizate”(法文modélisationdépendantedelavitessed’unvulcaniséhautementchargé)(rubberchemistryandtechnology：2000年9月，第73卷，編號(hào)4，第565-577)中所呈現(xiàn)的率相關(guān)摩擦彈性模型(或rt模型)。在這個(gè)模型中，已通過取決于率用摩擦元件代替固體摩擦元件來形成基本單元(參照?qǐng)D7)。

通常，分析模型提供方程式，該方程式根據(jù)應(yīng)變x、施加力最大值(fm)和應(yīng)變最大值(xm)以及諸如，kp、ct和ko等的分析參數(shù)來公開施加力f。分析模型僅提供方程式的一般形式。然后，必須確定分析參數(shù)。

歸功于sts模型，才可確定例如以下方程式，且該方程式公開了零件在受到壓縮應(yīng)力時(shí)的行為：

其中，在第一極值之前λ＝1，以及在第一極值之后λ＝2。

可從在步驟c)(參照?qǐng)D4)期間所執(zhí)行的測(cè)量和分析模型來確定分析參數(shù)(kp、ct和ko)。

因而，可針對(duì)給定零件來完成分析模型所提供的方程式，且可從所完成的方程式推斷出在各種牽引/壓縮條件下該給定零件的準(zhǔn)靜力行為(參照?qǐng)D5)。

使用以下公式來獲得準(zhǔn)靜力剛度：

其中，ks是準(zhǔn)靜力剛度，f1和f2是施加至使用完整分析模型所獲得的曲線的、準(zhǔn)線性區(qū)的力的兩個(gè)值，且x1和x2是對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。

自對(duì)應(yīng)曲線內(nèi)部的區(qū)域來計(jì)算準(zhǔn)靜力相。

將相應(yīng)地為準(zhǔn)靜力相的準(zhǔn)靜力剛度的值與相應(yīng)地為準(zhǔn)靜力相的準(zhǔn)靜力剛度的預(yù)定值相比較。如果相應(yīng)地為準(zhǔn)靜力相的準(zhǔn)靜力剛度的值在一定公差內(nèi)等于相應(yīng)地為準(zhǔn)靜力相的準(zhǔn)靜力剛度的預(yù)定值，其中，在規(guī)范內(nèi)認(rèn)為該公差可接受，則零件滿足相應(yīng)地為準(zhǔn)靜力相的準(zhǔn)靜力剛度條件，且被稱為合規(guī)。如果不滿足，那么零件被稱為不合規(guī)，且處理掉。

在使用兩個(gè)值來確定零件的合規(guī)的情況下，零件必須滿足兩個(gè)值的預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)，以便被稱為合規(guī)，否則零件被稱為不合規(guī)。

確定零件合規(guī)有利地包括確定動(dòng)態(tài)剛度的值，該動(dòng)態(tài)剛度對(duì)應(yīng)于在以頻率f將壓力和牽引力重復(fù)地(具體地，循環(huán)性地)施加至零件上時(shí)將確定的動(dòng)態(tài)剛度。在這種情況下，將動(dòng)態(tài)剛度的值與動(dòng)態(tài)剛度的預(yù)定值相比較。如果動(dòng)態(tài)剛度在一定公差內(nèi)等于動(dòng)態(tài)剛度的預(yù)定值，其中，在規(guī)范內(nèi)認(rèn)為該公差可接受，則零件滿足動(dòng)態(tài)剛度條件。如果零件滿足所有固定的標(biāo)準(zhǔn)，那么零件被稱為合規(guī)，否則，零件被稱為不合規(guī)。

通過以下公式來獲得具有對(duì)應(yīng)于步驟b)中所使用的應(yīng)變曲線的頻率的動(dòng)態(tài)剛度：

其中kd是這種頻率下的動(dòng)態(tài)剛度，fm是所施加的最大力，以及xm是對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。

步驟b)中所使用的應(yīng)變曲線優(yōu)選地為準(zhǔn)線性的，且頻率f符合以下公式：

其中，v是步驟b)中所使用的應(yīng)變率，以及a是步驟b)中所施加的最大壓力。

通常，根據(jù)制造的零件，用于該零件的規(guī)范需要該零件的動(dòng)態(tài)特性化。因而，需要根據(jù)零件應(yīng)變的預(yù)定義動(dòng)態(tài)曲線來確定零件的固有動(dòng)態(tài)機(jī)械特性相對(duì)于該零件對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)力的響應(yīng)的值。這種確定是獲自零件應(yīng)變和所施加的壓力的測(cè)量值。

當(dāng)所確定的準(zhǔn)靜力機(jī)械特性是準(zhǔn)靜力剛度和/或準(zhǔn)靜力相時(shí)，動(dòng)態(tài)機(jī)械特性優(yōu)選地為在給定頻率下，對(duì)應(yīng)于表示零件對(duì)該零件的應(yīng)力的機(jī)械響應(yīng)的參數(shù)的動(dòng)態(tài)剛度和/或動(dòng)態(tài)相。動(dòng)態(tài)剛度和/或動(dòng)態(tài)相兩者均通過準(zhǔn)靜力剛度和/或準(zhǔn)靜力相來確定。

例如，這些可使用根據(jù)頻率的硬化系數(shù)通過本方法來獲得。這種系數(shù)表示填充彈性體在其受到高頻率下的壓力和牽引力時(shí)發(fā)生的顯著硬化現(xiàn)象。

在這里使用的“頻率”指在常規(guī)方法中零件經(jīng)歷重復(fù)的循環(huán)，該重復(fù)的循環(huán)包括施加壓力和牽引力。這種重復(fù)導(dǎo)致在給定頻率下零件發(fā)生正弦應(yīng)變。因而，本方法使得有可能確定在給定頻率下使用常規(guī)方法會(huì)獲得的動(dòng)態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)相。這種頻率的范圍一般為1hz到300hz。

在頻率f下的動(dòng)態(tài)剛度kf由以下等式給出：

kf＝ck,f·kd，

其中，kd是上文所獲得的動(dòng)態(tài)剛度，以及ck,f是針對(duì)該剛度根據(jù)頻率所獲得的硬化系數(shù)。

在頻率f下的動(dòng)態(tài)剛度由以下等式給出：

其中，是使用本發(fā)明的方法所獲得的相，以及是針對(duì)該相根據(jù)頻率所獲得的硬化系數(shù)。

根據(jù)頻率的硬化系數(shù)取決于所使用的橡膠和步驟b)中所使用的應(yīng)變曲線。這種系數(shù)可從常規(guī)動(dòng)態(tài)測(cè)量或內(nèi)部彈性體數(shù)據(jù)庫(kù)來確定。這種系數(shù)還可在測(cè)量期間使用其他方法(例如，蠕變或松弛)來獲得，然而，這種方法花費(fèi)更多的時(shí)間。

可將上文所公開的質(zhì)量控制方法整合在用于制造和控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的方法中，其中，填充彈性體具體為橡膠。該方法包括：

-制造至少部分地由填充彈性體制成的零件；以及

-使用上文所公開的質(zhì)量控制方法對(duì)所制造的零件進(jìn)行質(zhì)量控制。

當(dāng)參照?qǐng)D10時(shí)，描述專用于實(shí)施上文所公開的方法的例示性測(cè)試機(jī)。

測(cè)試機(jī)10包括：?jiǎn)卧?1，其用于施加應(yīng)力，以便將壓力施加至零件上；控制件12，其用于控制應(yīng)力施加單元11；優(yōu)選地可編程調(diào)節(jié)器13，其用于調(diào)節(jié)控制件12；計(jì)算機(jī)14；填料傳感器15，其用于測(cè)量施加力；以及位置傳感器16，其用于測(cè)量零件應(yīng)變。

填料傳感器15和位置傳感器16在一側(cè)連接至應(yīng)力施加單元11，且在另一側(cè)連接至計(jì)算機(jī)14。

調(diào)節(jié)器13調(diào)節(jié)控制件12，以使應(yīng)力施加單元11執(zhí)行零件調(diào)節(jié)循環(huán)，該零件調(diào)節(jié)循環(huán)在于逐漸將壓力施加至零件上以及逐漸釋放壓力而不牽引。

調(diào)節(jié)器13調(diào)節(jié)控制件12，從而還使應(yīng)力施加單元11在給定零件應(yīng)變率下針對(duì)準(zhǔn)靜力狀態(tài)逐漸將壓力施加至零件上。

填料傳感器15和位置傳感器16調(diào)節(jié)成在通過應(yīng)力施加單元11施加壓力期間執(zhí)行測(cè)量，并將這種測(cè)量值發(fā)送至計(jì)算機(jī)14。

計(jì)算機(jī)14能夠從零件應(yīng)變和所施加的壓力的測(cè)量值來確定零件合規(guī)。

施加單元11優(yōu)選地包括電動(dòng)千斤頂。

測(cè)試機(jī)10還可包括信號(hào)裝置(signaller)17，該信號(hào)裝置17連接至計(jì)算機(jī)14，以便在已確定零件不滿足質(zhì)量要求時(shí)發(fā)出信號(hào)。信號(hào)可是諸如光的視覺信號(hào)或諸如發(fā)出聲音的聲音信號(hào)。

測(cè)試機(jī)10可進(jìn)一步或替代地包括開關(guān)18，該開關(guān)18連接至計(jì)算機(jī)，以用于將被檢測(cè)為有故障的零件導(dǎo)引朝向廢物槽。

測(cè)試機(jī)10還可包括諸如計(jì)算機(jī)的屏幕、平板計(jì)算機(jī)、lcd屏幕的顯示器19，該顯示器19連接至計(jì)算機(jī)14，以便顯示已測(cè)量的零件的特性。顯示器19還可顯示其他信息，諸如批號(hào)、與規(guī)范的合規(guī)或不合規(guī)等。顯示器19還可連接至調(diào)節(jié)器13，以便促進(jìn)對(duì)控制件的調(diào)節(jié)。

測(cè)試機(jī)10適于實(shí)施上文所公開的質(zhì)量控制方法。

這種測(cè)試機(jī)10可整合至至少部分地由填充彈性體制成的零件的生產(chǎn)線100中(圖11)，該生產(chǎn)線100還包括：

-零件制造站101；

-零件質(zhì)量控制站102，其包括如上文所公開的測(cè)試機(jī)10；以及

-開關(guān)站103，其用于將不滿足質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的零件與滿足質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的零件分離。

可選地，生產(chǎn)線100還可包括收集槽104和廢物槽105，其中，收集槽104旨在接收已通過質(zhì)量控制的零件，廢物槽105旨在接收未通過質(zhì)量控制的零件。

示例1

本方法已在由橡膠制成的10個(gè)參考零件的軟部分上進(jìn)行了測(cè)試。這種零件是諸如減震器托架的接頭，即撓性接頭。執(zhí)行1個(gè)調(diào)節(jié)循環(huán)。繼調(diào)節(jié)循環(huán)之后，零件受到高達(dá)780n的最大值的逐漸的壓力。應(yīng)變率為1mm/s。

使用上文所公開的sts模型來確定零件的剛度和相。

獲得了下表1中的結(jié)果。將這種結(jié)果與使用常規(guī)方法所獲得的結(jié)果相比較，其中靜態(tài)狀態(tài)和動(dòng)態(tài)狀態(tài)均使用伺服液壓機(jī)器。

表1

用星號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)對(duì)于質(zhì)量控制來說已足夠。

在橡膠機(jī)械特性化領(lǐng)域中，就絕對(duì)值而言，測(cè)量誤差一般達(dá)到約5％。因而，確定與常規(guī)方法的值有不到5％的差異是非常令人滿意的。

示例2

本方法已在由橡膠制成的3個(gè)參考零件的軟部分上進(jìn)行了測(cè)試。這種零件是諸如圓柱形彈性接頭的接頭，即剛性接頭。執(zhí)行1個(gè)調(diào)節(jié)循環(huán)。繼調(diào)節(jié)循環(huán)之后，使零件受到高達(dá)6,500n的最大值的逐漸的壓力。應(yīng)變率為0.5mm/s。

使用上文所公開的sts模型來確定零件的剛度和相。

獲得了下表2中的結(jié)果。將這種結(jié)果與使用常規(guī)方法所獲得的結(jié)果相比較，其中靜態(tài)狀態(tài)和動(dòng)態(tài)狀態(tài)均使用伺服液壓機(jī)器。

表2

用星號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)對(duì)于質(zhì)量控制來說已足夠。

在橡膠機(jī)械特性化領(lǐng)域中，就絕對(duì)值而言，測(cè)量誤差一般達(dá)到約5％。因而，確定與常規(guī)方法的值有不到5％的差異是非常令人滿意的。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種測(cè)試機(jī)(10)，專門用于實(shí)施用于控制至少部分地由填充彈性體制成的零件的質(zhì)量的方法，所述測(cè)試機(jī)(10)通過在準(zhǔn)靜力狀態(tài)下逐漸將壓力施加至所述零件上直到達(dá)到所述零件的最大應(yīng)變來實(shí)施所述方法，所述測(cè)試機(jī)(10)包括：

-應(yīng)力施加單元(11)，用于將所述壓力施加至所述零件上，所述應(yīng)力施加單元包括電動(dòng)千斤頂(3)，

-控制件(12)，用于控制所述應(yīng)力施加單元(11)，

-可編程調(diào)節(jié)器(13)，用于調(diào)節(jié)所述控制件(12)，

-填料傳感器(15)，其在一側(cè)連接至所述應(yīng)力施加單元(11)，從而在所述應(yīng)力施加單元(11)施加所述壓力時(shí)，測(cè)量施加力，

-位置傳感器(16)，其在一側(cè)連接至所述應(yīng)力施加單元(11)，從而在所述應(yīng)力施加單元(11)施加所述壓力時(shí)，測(cè)量所述施加力，

-其中所述填料傳感器(15)和所述位置傳感器(16)在另一側(cè)連接至計(jì)算機(jī)(14)，所述計(jì)算機(jī)能夠從所施加的應(yīng)變和所述壓力的測(cè)量值來確定所述零件的符合性，

其特征在于：

-所述機(jī)器(10)中的凹口，所述零件定位所述凹口中，但不固定在所述凹口中，

-所述調(diào)節(jié)器(13)調(diào)節(jié)所述控制件(12)，以使所述應(yīng)力施加單元(11)執(zhí)行零件調(diào)節(jié)循環(huán)，所述零件調(diào)節(jié)循環(huán)在于逐漸將所述壓力施加至所述零件上以及逐漸釋放所述壓力而不牽引，

-所述零件的所述最大應(yīng)變發(fā)生在所述施加力與所述應(yīng)變之間的關(guān)系呈線性的場(chǎng)中，以及

-所述計(jì)算機(jī)(14)能夠從所述零件的應(yīng)變和施加的所述壓力的所述測(cè)量值來確定所述零件的所述符合性，其中所述符合性根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩擦彈性實(shí)體(sts)模型來確定。