CN110160865B - 一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，包括：固定在销顶杆上端的温度控制器；销顶杆具有双阶梯结构；套置固定在销顶杆固定有销的一端且具有双层内外管壁的U型结构的冷却液套；冷却液套的内外管壁之间设有将U型空间纵向分隔成入液区与出液区的隔板，入液区与出液区在销的底部位置连通；温度控制器通过销顶杆内的导线与设置在销上方的温度传感器相连，工作时，通过温度传感器实时监控销端部的温度，进而通过温度控制器反馈控制冷却液套内冷却液的流速。本发明结构简单，成本低，体积小，适合于安装在目前的大多数摩擦磨损试验机上，适用性强。

Description

一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具

技术领域

本发明涉及模具磨损技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，主要应用于检测汽车车身板料冲压成形过程中对冲压上模、下模与板料之间的磨损造成的材料损失以及板料与模具的磨损深度变化。

背景技术

目前，高强钢在工件制作中的良好性能使得其在冲压制作中被采用广泛，虽然板料冲压成形作为一种重要的金属成形工艺，已经成熟应用于现代工业制造中，但是车辆的车身板材需要冲压成形，尤其是热冲压成形，会涉及板料模具的摩擦磨损，这些模具在冲压过程中会受到板料的反复磨损，久而久之其凸台高度、凹槽深度会逐渐减小，程度加深后会严重影响板料的正确成形，影响车身质量。

中国实用新型专利(申请号为201620157805.1)“带有冷却装置的销盘式摩擦磨损试验机”，该专利公开了一种摩擦磨损试验机，其中在下主轴上设置有冷却装置，主要用于解决现有技术中结构复杂，噪音大，散热效果差等问题，对试验销的温度控制方面并没有提及。

针对摩擦磨损试验机(如HT-1000)，在模拟热冲压摩擦过程中，炉内温度较为容易的控制，但是销的工作面温度会随着摩擦而改变，对销的温度控制至关重要。在不同的温度设定下拉延磨损也将会是不同的，那么确定一个必要的温度设定来进行试验是必不可少的，控温处理便解决了这一系列问题。

发明内容

根据上述提出因现有的摩擦磨损试验机的冷却销不能够进行温度调节，从而不能通过精确控制温度对摩擦磨损带来影响的技术问题，而提供一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具。本发明主要利用具有双层内外管壁的冷却液套固定在销顶杆上，并通过温度传感器实时监控销端部的温度，进而通过温度控制器反馈控制冷却液套内冷却液的流速，从而实现可调节的温度控制，仿真程度得到大幅提高。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，包括：

温度控制器，固定在销顶杆的上端且位于砝码的下方，所述销顶杆的顶端通过螺纹连接在试验机的机盖上，所述销顶杆具有双阶梯结构；

冷却液套，具有双层内外管壁的U型结构，套置固定在所述销顶杆固定有销的一端，所述冷却液套容纳有所述销顶杆的第一阶梯部和第二阶梯部，所述销固定在所述第一阶梯部的端部，所述冷却液套通过冷却液套外管壁固定连接在所述试验机的内侧壁上；

所述冷却液套的内外管壁之间设有将U型空间纵向分隔成入液区与出液区的隔板，所述入液区与出液区在所述销的底部位置连通，其中，所述入液区与出液区分别与所述冷却液套上方的冷却液入口和冷却液出口相连通；

所述温度控制器通过所述销顶杆内的导线与设置在所述销上方的温度传感器相连，工作时，通过所述温度传感器实时监控所述销端部的温度，进而通过所述温度控制器反馈控制所述冷却液套内冷却液的流速。由于通过温度控制器控制水流流速，从而控制了销的温度，利用不同温度环境下的销来进行销盘摩擦磨损实验。

进一步地，所述冷却液套的内管具有与所述销顶杆第一阶梯部、第二阶梯部相匹配的阶梯结构，包括用于容纳所述销顶杆第二阶梯部的第二容纳部和用于容纳所述销顶杆第一阶梯部的第一容纳部，所述第二容纳部的第二内管壁与所述冷却液套外管壁之间的空隙宽为L₁，所述第一容纳部的第一内管壁与所述冷却液套外管壁之间的空隙宽为L₂，满足L₁＜L₂。

进一步地，所述冷却液套的下端为具有半球形的端面，半球形的端面避免了尖锐部分导致的冷却液产生的涡流，还有尖锐区易造成的热量集中现象，减轻炉内高温对销夹具的烧蚀，延长了夹具的寿命。所述冷却液套的下端的端面设有供所述销端部通过的孔，所述第一容纳部的底部边沿通过连接部与所述孔的外沿固定连接形成密封。密封主要是为了防止冷却液泄漏，使冷却液仅在冷却液套的双层结构中流动。

进一步地，所述连接部具有与所述销相匹配的圆锥结构，且所述连接部的锥角大于所述销的锥角。

进一步地，所述冷却液套套置固定好后，其上端面与所述销顶杆第二阶梯部上端的凸台之间设有1-2mm的间隙。

进一步地，所述冷却液套的内外管壁均采用厚度为0.2-0.5mm的钢板制成。

进一步地，所述隔板采用厚度为0.2-0.5mm的钢板制成。

进一步地，所述销顶杆的第二阶梯部上部的主体部分具有两对面平键形式，用于与外接夹具固定，防止所述销顶杆在夹具中转动。

与现有的销夹具相比，本发明具有以下优点：

目前人们对销的温度控制技术还有欠缺，不能定量的设置销在实验环境下的温度，本发明提出的控温式销夹具就控制温度这一方面进行了详细的设计。本发明能够提供一种在不同温度环境下进行销盘摩擦磨损实验的条件，来研究销盘磨损量与温度之间的关系。

本发明提供的温控冷却销夹具，荷载通过销顶杆作用在销上端，与销夹具共同作用使销以不同的压力与盘接触磨损，通过销顶杆末端的温度传感器(热敏电阻)电流反馈来控制销温度，即对模拟热成形时的试验机干摩擦摩擦磨损实验中销的温度进行控制，对销的温度这一重要变量进行调节，实现了不同温度下磨损情况的模拟，改善了试验缺陷，同时保证了销夹具有较小的烧蚀损失，更久的使用寿命。

本发明提供的半球形端面的外部设计，有助于实现热量的均匀、稳定，减少热量集中来保护冷却水套的完整，延长使用寿命，避免因温度不均匀导致夹具外壁出现破裂。

本发明的冷却效果好，可按条件设置销温度；通过输入适当流速的冷却液(如常用的软水)可以使销顶杆及销的温度控制在理想状态下，以此来获得特定温度下，单位相对位移下销的磨损量，从而获得更为多元的实验数据，且该销夹具的零部件少，结构简单，成本低，体积小，适合于安装在目前的大多数摩擦磨损试验机上，适用性强。

基于上述理由，随着汽车制造业和冲压成形工艺的发展，本发明可在拉延模具冲压成形领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明温控冷却销夹具的结构示意图。

图2为本发明温控冷却销夹具中具有双层管壁的冷却液套的结构示意图。

图3为图1中A-A向的剖视图。

图4为图1中B-B向的剖视图。

图5为图1中C-C向的剖视图。

图中：1、砝码；2、温度控制器；3、冷却液入口；4、冷却液出口；5、冷却液套外管壁；6、内管；7、销顶杆；8、温度传感器；9、销；10、隔板；11、连接部；12、第一容纳部；13、第二容纳部；14、孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图5所示，本发明提供了一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，包括：

固定在销顶杆7的上端且位于砝码1的下方的温度控制器2，温度控制器2可控制冷却液套内冷却液的流速。

所述销顶杆7的顶端通过螺纹连接在试验机的机盖上，所述销顶杆7具有双阶梯结构，即有两个阶梯凸台，将整个销顶杆7分为三个部分，自下而上为第一阶梯部和第二阶梯部以及最上端的第三阶梯部，即与砝码1相连的那一段称之为第三阶梯部；图3所示，所述销顶杆7的第二阶梯部上部的主体部分(即第三阶梯部)具有两对面平键形式，用于与外接夹具固定，防止所述销顶杆7在夹具中转动。

如图2所示，冷却液套，具有双层内外管壁的U型结构，套置固定在所述销顶杆7固定有销9的一端，所述冷却液套容纳有所述销顶杆7的第一阶梯部和第二阶梯部，所述销9固定在所述第一阶梯部的端部，所述冷却液套通过冷却液套外管壁5固定连接在所述试验机的内侧壁上；所述冷却液套的内外管壁均采用厚度为0.2-0.5mm的钢板制成，优选为0.3-0.4mm的钢板，足够提供所需的承载力，具有较高导热效率。

所述冷却液套的内外管壁之间设有将U型空间纵向分隔成入液区与出液区的隔板10(图4所示)。所述隔板10采用厚度为0.2-0.5mm的钢板制成，优选为0.3-0.4mm的钢板，为了提供增加冷却液流经的长度。

所述入液区与出液区在所述销9的底部位置连通，底部位置是指第一阶梯部的端部处，也就是图1中销9所在的锥形区域的位置连通(图5所示，销9和冷却液套下部冷却通道连通部分)，可以让冷却液对管壁及销9的温度控制更加均匀。其中，所述入液区与出液区分别与所述冷却液套上方的冷却液入口3和冷却液出口4相连通。

所述冷却液套的内管6具有与所述销顶杆7第一阶梯部、第二阶梯部相匹配的阶梯结构，包括用于容纳所述销顶杆7第二阶梯部的第二容纳部13和用于容纳所述销顶杆7第一阶梯部的第一容纳部12，所述第二容纳部13的第二内管壁与所述冷却液套外管壁5之间的空隙宽为L₁(3-5mm)，所述第一容纳部12的第一内管壁与所述冷却液套外管壁5之间的空隙宽为L₂(5-7mm)，满足L₁＜L₂。空隙的宽度的不同主要为了实现冷却液在宽阔区域流速减缓，易于控制。

所述冷却液套的下端为具有半球形的端面，所述冷却液套的下端的端面设有供所述销9端部通过的孔14，所述第一容纳部12的底部边沿通过连接部与所述孔14的外沿固定连接形成密封。所述连接部11具有与所述销9相匹配的圆锥结构，且所述连接部11的锥角大于所述销9的锥角。

操作时，将连接部11与第一容纳部12的底部边沿与孔14的外沿分别焊接，连接部11用与销9的圆锥部位相匹配的钢片制成，倾斜角大于销9的锥角，以便于试验完毕后较易取出。

所述冷却液套套置固定好后，其上端面与所述销顶杆7第二阶梯部上端的凸台之间设有1-2mm的间隙，起到销长度补偿作用。

所述温度控制器2通过所述销顶杆7内的导线与设置在所述销9上方的温度传感器8(通常采用热敏电阻较为方便易操作)相连，工作时，通过所述温度传感器8实时监控所述销9端部的温度，由于销的纵向长度很小，故可以将末端温度近似认为是工作端温度，进而通过所述温度控制器2反馈控制所述冷却液套内冷却液的流速。

本发明提出的销夹具的销顶杆7末端装有热敏电阻(可以焊接在第一阶梯部的末端外侧)，用来测量销9的温度，通过上述各个部分配合可以使销盘摩擦磨损实验在温度可控条件下进行，进行更加精确的实验条件控制，实现了不同温度下磨损情况的模拟，改善了试验缺陷，同时保证了销夹具有较小的烧蚀损失，更久的使用寿命，从而提高实验质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，包括：

温度控制器（2），固定在销顶杆（7）的上端且位于砝码（1）的下方，所述销顶杆（7）的顶端通过螺纹连接在试验机的机盖上，所述销顶杆（7）具有双阶梯结构；所述双阶梯结构包括：两个阶梯凸台，将整个销顶杆（7）分为三个部分，自下而上为第一阶梯部和第二阶梯部以及最上端的第三阶梯部，与砝码（1）相连的那一段称之为第三阶梯部；

冷却液套，具有双层内外管壁的U型结构，套置固定在所述销顶杆（7）固定有销（9）的一端，所述冷却液套容纳有所述销顶杆（7）的第一阶梯部和第二阶梯部，所述销（9）固定在所述第一阶梯部的端部，所述冷却液套通过冷却液套外管壁（5）固定连接在所述试验机的内侧壁上；

所述冷却液套的内外管壁之间设有将U型空间纵向分隔成入液区与出液区的隔板（10），所述入液区与出液区在所述销（9）的底部位置连通，其中，所述入液区与出液区分别与所述冷却液套上方的冷却液入口（3）和冷却液出口（4）相连通；所述冷却液套的内管（6）具有与所述销顶杆（7）第一阶梯部、第二阶梯部相匹配的阶梯结构，包括用于容纳所述销顶杆（7）第二阶梯部的第二容纳部（13）和用于容纳所述销顶杆（7）第一阶梯部的第一容纳部（12）；

所述温度控制器（2）通过所述销顶杆（7）内的导线与设置在所述销（9）上方的温度传感器（8）相连，工作时，通过所述温度传感器（8）实时监控所述销（9）端部的温度，进而通过所述温度控制器（2）反馈控制所述冷却液套内冷却液的流速；

所述冷却液套的下端为具有半球形的端面，所述冷却液套的下端的端面设有供所述销（9）端部通过的孔（14），所述第一容纳部（12）的底部边沿通过连接部（11）与所述孔（14）的外沿固定连接形成密封；所述连接部具有与所述销（9）相匹配的圆锥结构，且所述连接部的锥角大于所述销（9）的锥角。

2.根据权利要求1所述的用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，所述第二容纳部（13）的第二内管壁与所述冷却液套外管壁（5）之间的空隙宽为L₁，所述第一容纳部（12）的第一内管壁与所述冷却液套外管壁（5）之间的空隙宽为L₂，满足L₁＜L₂。

3.根据权利要求1所述的用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，所述冷却液套套置固定好后，其上端面与所述销顶杆（7）第二阶梯部上端的凸台之间设有1-2mm的间隙。

4.根据权利要求1所述的用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，所述冷却液套的内外管壁均采用厚度为0.2-0.5mm的钢板制成。

5.根据权利要求1所述的用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，所述隔板（10）采用厚度为0.2-0.5mm的钢板制成。

6.根据权利要求1所述的用于销盘式摩擦磨损试验机的温控冷却销夹具，其特征在于，所述销顶杆（7）的第二阶梯部上部的主体部分具有两对面平键形式，用于与外接夹具固定，防止所述销顶杆（7）在夹具中转动。

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