專利名稱：一種測量冷沖件拉延成形中應變的方法及測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬塑性成形領域，尤其涉及一種測量冷沖件拉延成形中應變的方法及測量裝置。
背景技術：
拉延成形是板料冷沖壓成形中的一種常用的成形方式，常用于汽車覆蓋件的成形。板料在拉延成形時易出現(xiàn)的缺陷有回彈、起皺、拉裂等，為了消除這些缺陷，提高產(chǎn)品的成形精度，通常需要先求解板料在成形過程中的應變情況，從而做進一步的力學分析。目前獲得成形過程中應變的方法主要是采用有限元模擬技術，但是有限元模擬通常是建立在許多假設條件下，與實際成形狀況還有一些差距。在實際生產(chǎn)中，要獲得冷沖件在塑性成形中的應變比較困難，目前通常采用的方法有電阻應變片測量法，這種方法主要是將應變片粘貼在構件的測點上，構件受力后由于測點發(fā)生應變，應變片也隨之變形而使應變片的電阻發(fā)生變化，再由專用儀器測量其電阻變化從而轉換為測點的應變值。該方法可以用于少量測點的應變測量，但是如果要測量大批量點時則處理起來非常繁瑣、耗時。

發(fā)明內容
本發(fā)明的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種測量冷沖件拉延成形中應變的方法，該方法可以不接觸測量試件，并且同時對大批量點進行測量，獲得在成形過程中及成形后任意時刻各點的應變情況。本發(fā)明的另一目的在于提供上述測量冷沖件拉延成形中應變方法的測量裝置。本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)一種測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，包括承載臺、凸模機構、毛坯壓邊機構； 所述承載臺的中部自上而下開設有兩個相互貫穿且同軸的孔，其中下孔大于上孔；所述毛坯壓邊機構包括毛坯壓邊圈和等距設置在毛坯壓邊圈上表面周圍的柱體；所述凸模機構包括凸模和凸模推板，所述凸模設置于凸模推板之上；所述凸模的上部置于承載臺的上孔內， 并與上孔滑動配合；所述凸模推板置于承載臺的下孔內，并與下孔滑動配合。所述凸模和上孔均為正方體形狀，所述凸模的上表面為曲面形狀或者平面形狀； 所述柱體為設置在毛坯壓邊圈上表面周圍的至少3根方形柱體；所述下孔為圓形孔和凸模推板均為圓形板。上述測量冷沖件拉延成形中應變的裝置的測量方法，如下步驟(1)采用金屬電印打標機在冷沖件毛坯上待測地方電印上多個均布的黑色圓點；(2)采用不干膠做成相同直徑的圓點貼在冷沖件毛坯的黑色圓點上，然后在冷沖件毛坯上噴上白色的顯影劑，去掉不干膠后，除了電印在冷沖件毛坯上的圓點為黑色外，其余地方均為白色；(3)將冷沖件毛坯放置在承載臺與壓邊圈之間，用壓力機對柱體施加壓力，使壓邊圈對冷沖件毛坯施加壓邊力；壓力機頂桿將凸模推板向上頂，使凸模往上行，對冷沖件毛坯進行拉延成形；(4)當拉延到欲測位置時，凸模停止上行并保持不動，采用測量機(非接觸式三維測量儀)對冷沖件毛坯上表面進行測量，獲得冷沖件毛坯2成形末端的形狀，測量機對黑色物體不感光，無法采集黑色圓點的數(shù)據(jù)，僅能獲得冷沖件毛坯上白色部位的形狀數(shù)據(jù)，黑色部分留下一個圓形空洞；(5)將冷沖件毛坯上圓形空洞周圍的點云擬合成圓或橢圓，然后根據(jù)各圓變形前后的長度變化量，求出變形末端冷沖件毛坯上表面各點處的應變分布，即得出冷沖件毛坯各處的應變值。上述步驟(4)對冷沖件毛坯上表面具體測量方法為，通過調整測量機的高度及光柵投影設備的焦距，將測量機的光柵調至最清晰，對冷沖件毛坯進行拍攝，由于黑色圓點不感光，攝像頭無法采集到黑色圓點處的數(shù)據(jù)，黑色圓點部分僅留下空洞；拍攝完后在計算機中刪除不需要的點云數(shù)據(jù)及噪音點，即得到變形沖件毛坯型面點云數(shù)據(jù)。上述步驟(1)中具體電印方法為，將電印模板紙平鋪于冷沖件毛坯2上，打標機接上電源后，用打標頭沾上打標液均勻涂于模板紙上，低電壓在打標液的幫助下使毛坯金屬表面局部離子化，使冷沖件毛坯2表面印上與模板紙相同的圖案，圖案深度約為0. Olmm 0. 05mmo本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點本發(fā)明提供的用于拉延件應變的測量方法及裝置，可以實時測量冷沖件毛坯在拉延成形過程中各點的變形狀況，快速獲得出大量點的應變數(shù)據(jù)，由于本測量方法通過本裝置的結合，基于實際成形過程，因此可以獲得更為準確的冷沖件毛坯應變數(shù)據(jù)，不僅可以用來校準計算機有限元模擬結果，也可以為冷沖件毛坯等其他拉延件的成形質量控制及工藝優(yōu)化提供可靠的科學依據(jù)；本發(fā)明測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，具有結構簡單，操作方便，設計合理等優(yōu)點，在測量冷沖件拉延成形中應變的過程中相互配合，有效地保證了測量數(shù)據(jù)的可靠性。


圖1是本發(fā)明中所使用的金屬電印打標機及打標完成后冷沖件毛坯上電印圓點的分布示意圖。圖2是本發(fā)明測量冷沖件毛坯拉延成形中應變裝置的剖視圖結構示意圖。圖3是本發(fā)明測量拉延成形中應變裝置的俯視結構示意圖。圖4是本發(fā)明在對冷沖件毛坯進行測量時的整個系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖2、3所示，本發(fā)明測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，包括承載臺1、凸模機構、毛坯壓邊機構；所述承載臺1的中部自上而下開設有兩個相互貫穿且同軸的孔，其中下孔1-1大于上孔1-2 ；所述毛坯壓邊機構包括毛坯壓邊圈5和等距設置在毛坯壓邊圈上表面周圍的柱體6 ；所述凸模機構包括凸模3和凸模推板4，所述凸模3設置于凸模推板4之上；所述凸模3的上部置于承載臺1的上孔1-2內，并與上孔1-2滑動配合；所述凸模推板 4置于承載臺1的下孔1-1內，并與下孔1-1滑動配合。所述凸模3和上孔1-2均為正方體形狀，所述凸模3的上表面為曲面形狀或者平面形狀。所述下孔1-1為圓形孔，凸模推板4為圓形板。所述柱體6為設置在毛坯壓邊圈5周圍的至少3根方形柱體，用于傳遞壓力機(圖中未示出)的壓邊力至壓邊圈5上。如圖4所示，測量冷沖件拉延成形中應變的裝置的測量方法，通過如下步驟實現(xiàn)(1)采用金屬電印打標機8(參見圖1)在冷沖件毛坯2上待測地方電印上多個均布的黑色圓點；(2)采用不干膠做成相同直徑的圓點貼在冷沖件毛坯2的黑色圓點上，然后在冷沖件毛坯2上噴上白色的顯影劑，去掉不干膠后，除了電印在冷沖件毛坯上的圓點為黑色外，其余地方均為白色；(3)將冷沖件毛坯2放置在承載臺1與壓邊圈5之間，用壓力機(圖中未示出)對柱體6施加壓力，使壓邊圈5對冷沖件毛坯2施加壓邊力；壓力機頂桿7將凸模推板4向上頂，使凸模3往上行，對冷沖件毛坯2進行拉延成形；成型后的冷沖件毛坯2表面大致呈曲(4)當拉延到欲測位置時，凸模3停止上行并保持不動，采用測量機9對彎曲的冷沖件毛坯2上表面進行測量，獲得冷沖件毛坯2成形末端的形狀，測量機9對黑色物體不感光，無法采集黑色圓點的數(shù)據(jù)，僅能獲得冷沖件毛坯2上白色部位的形狀數(shù)據(jù)，黑色部分留下一個圓形空洞；(5)將冷沖件毛坯2上圓形空洞周圍的點云擬合成圓或橢圓，然后根據(jù)各圓變形前后的長度變化量，求出變形末端冷沖件毛坯2上表面各點處的應變分布，即得出冷沖件毛坯2各處的應變值。上述步驟(4)對冷沖件毛坯2上表面具體測量方法為，通過調整測量機9的高度及光柵投影設備9-1的焦距，將測量機9的光柵調至最清晰，對冷沖件毛坯2進行拍攝，由于黑色圓點不感光，攝像頭9-2無法采集到黑色圓點處的數(shù)據(jù)，黑色圓點部分僅留下空洞； 拍攝完后在計算機中刪除不需要的點云數(shù)據(jù)及噪音點，即得到變形沖件毛坯2型面點云數(shù)據(jù)。如圖1所示，上述步驟(1)中具體電印方法為，將電印模板紙8-1平鋪于冷沖件毛坯2上，打標機8接上電源后，用打標頭8-2沾上打標液8-3均勻涂于模板紙8-1上，低電壓在打標液的幫助下使毛坯金屬表面局部離子化，使冷沖件毛坯2表面印上與模板紙相同的圖案，圖案深度約為0. Olmm 0. 05mm。金屬電印打標機的作用是在冷沖件毛坯2上印上批量黑色圓點。該設備工作原理主要是利用電化學原理在多種金屬上打印標識，其優(yōu)點是清晰、耐久、永不脫落，便于跟蹤。測量機9 (非接觸式三維測量儀)主要用于采集冷沖件毛坯2處于變形中的實際形狀，追蹤圓點的形變；該測量機9主要通過光學測量來實現(xiàn)，光柵投影設備投影結構光到待測物體上，并加以粗細變化及位移，然后通過攝像頭9-2接收所擷取的數(shù)字影像透過計算機運算處理，即可獲得待測物(冷沖件毛坯2~)的實際3D外型。該測量機9的一個特征是對深色物體，無法接收其返回的數(shù)字影像，因而通常要對深色物體進行顯影處理，即在物體表面噴上一層白色的顯影劑。本發(fā)明正是利用該特征，將需要追蹤的部位黑色處理，從而可以判變該部位變形中的位置及形狀變化。如上所述便可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，其特征在于包括承載臺、凸模機構、毛坯壓邊機構；所述承載臺的中部自上而下開設有兩個相互貫穿且同軸的孔，其中下孔大于上孔；所述毛坯壓邊機構包括毛坯壓邊圈和等距設置在毛坯壓邊圈上表面周圍的柱體；所述凸模機構包括凸模和凸模推板，所述凸模設置于凸模推板之上；所述凸模的上部置于承載臺的上孔內，并與上孔滑動配合；所述凸模推板置于承載臺的下孔內，并與下孔滑動配合。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，其特征在于所述凸模的上表面為曲面形狀或者平面形狀。
3.根據(jù)權利要求1所述的測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，其特征在于所述柱體為設置在毛坯壓邊圈周圍的至少3根方形柱體。
4.根據(jù)權利要求2所述的測量冷沖件拉延成形中應變的裝置，其特征在于所述下孔為圓形孔和凸模推板均為圓形板。
5.權利要1 4中任一項所述的測量冷沖件拉延成形中應變的裝置的測量方法，其特征在于如下步驟(1)采用金屬電印打標機在冷沖件毛坯上待測地方電印上多個均布的黑色圓點；(2)采用不干膠做成相同直徑的圓點貼在冷沖件毛坯的黑色圓點上，然后在冷沖件毛坯上噴上白色的顯影劑，去掉不干膠后，除了電印在冷沖件毛坯上的圓點為黑色外，其余地方均為白色；(3)將冷沖件毛坯放置在承載臺與壓邊圈之間，用壓力機對柱體施加壓力，使壓邊圈對冷沖件毛坯施加壓邊力；壓力機頂桿將凸模推板向上頂，使凸模往上行，對冷沖件毛坯進行拉延成形；(4)當拉延到欲測位置時，凸模停止上行并保持不動，采用測量機對冷沖件毛坯上表面進行測量，獲得冷沖件毛坯成形末端的形狀，測量機對黑色物體不感光，無法采集黑色圓點的數(shù)據(jù)，僅能獲得冷沖件毛坯上白色部位的形狀數(shù)據(jù)，黑色部分留下一個圓形空洞；(5)將冷沖件毛坯上圓形空洞周圍的點云擬合成圓或橢圓，然后根據(jù)各圓直徑變形前后的長度變化量，求出變形末端冷沖件毛坯上表面各點處的應變分布，即得出冷沖件毛坯各處的應變值。5、根據(jù)權利要4所述的測量冷沖件拉延成形中應變的裝置的測量方法，其特征在于， 步驟(4)對冷沖件毛坯上表面具體測量方法為，通過調整測量機的高度及光柵投影設備的焦距，將測量機的光柵調至最清晰，對冷沖件毛坯進行拍攝，由于黑色圓點不感光，攝像頭無法采集到黑色圓點處的數(shù)據(jù)，黑色圓點部分僅留下空洞；拍攝完后在計算機中刪除不需要的點云數(shù)據(jù)及噪音點，即得到變形沖件毛坯型面點云數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要4所述的測量冷沖件拉延成形中應變的裝置的測量方法，其特征在于， 步驟(1)中具體電印方法為，將電印模板紙平鋪于冷沖件毛坯上，打標機接上電源后，用打標頭沾上打標液均勻涂于模板紙上，低電壓在打標液的幫助下使毛坯金屬表面局部離子化，使冷沖件毛坯表面印上與模板紙相同的圖案，圖案深度約為0. Olmm 0. 05mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量冷沖件拉延成形中應變的方法及測量裝置，該裝置包括承載臺、凸模機構、毛坯壓邊機構；冷沖件毛坯由金屬電印打標機印上批量黑色圓點，放于承載臺上，壓邊圈放置冷沖件毛坯上對其壓邊，成形時凸模推板在壓力機頂桿推動下帶動凸模上行完成坯料的拉延成形，由測量機對變形冷沖件毛坯上表面進行測量，由于測量機無法獲取黑色圓點的數(shù)據(jù)，圓點處留下空洞，獲得坯料整體點云后，將黑色圓點邊界進行擬合，由成形前后圓點沿各方向的長度變化量，求得坯料各處的應變值，本發(fā)明能夠獲得實際拉延成形過程中任意時刻變形工件的應變數(shù)據(jù)，效率高，一次可測量到大批量測點，為拉延成形件的質量控制及工藝優(yōu)化提供科學的依據(jù)。
文檔編號B21C51/00GK102172672SQ20101061245
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者周馳, 廖娟, 朱寅 申請人:華南理工大學