一种板材扩孔测试装置、测试系统及使用方法

本发明涉及金属薄板的扩孔实验，具体而言，涉及一种板材扩孔测试装置、测试系统及使用方法。

背景技术：

1、金属薄板扩孔试验是一种重要的薄板成形性试验方法，用于评估金属薄板在翻边成形过程中的性能。该试验通过凸模将中心带孔的试件压入凹模，使试件中心孔扩大，直至孔缘出现裂纹为止。试验结果对于预测和预防金属薄板在后续冲压成形加工中的边缘开裂问题具有重要意义。扩孔试验技术在汽车制造、航空航天、机械制造等领域具有广泛应用。特别是在汽车用先进高强钢的应用中，扩孔试验成为预测和预防边缘开裂问题的重要手段。

2、极限扩孔率λ是评估金属薄板翻边性能的重要指标，其计算公式为λ＝(dh-do)/do×100％，其中dh为金属薄板破裂后的圆孔平均直径，do为金属薄板冲制圆孔的初始直径。极限扩孔率的大小反映了金属薄板在扩孔过程中的塑性变形能力和抗开裂能力。

3、现有技术在进行金属薄板扩孔试验时，往往在金属薄板完全裂开后才被检测到，进而制止凸模运动。而极限扩孔率对金属薄板的要求是萌生开裂瞬间的孔径大小值，完全裂开的金属薄板孔径不符合极限扩孔率的要求。因此，完全裂开的金属薄板孔径数值代入公式计算极限扩孔率，所得出来的结果与标准之间具有较大的误差。

4、因此，需要改进一种用于金属薄板扩孔试验的装置。

技术实现思路

1、基于此，为了解决上述的问题，本发明提供了一种板材扩孔测试装置、使用方法以及控制系统，其具体技术方案如下:

2、一种板材扩孔测试装置，包括支架；

3、凸模，工作端呈圆锥形，用于扩孔板材；

4、下压板，设置在支架顶端，下压板一面设有用于安装板材的安装槽，安装槽中部设有第一孔洞；

5、上压板，设有与下压板对应的第二孔洞，且第二孔洞孔径小于第一孔洞孔径，上压板覆盖在下压板上，凸模依次穿过第二孔洞、板材和第一孔洞；

6、检测机构，包括裂纹识别组件和测距组件，裂纹识别组件用于检测板材出现裂纹的时间，测距组件用于持续测量板材孔洞孔径。

7、进一步地，裂纹识别组件包括光学探测器，光学探测器设置在下压板的第一孔洞内壁中，光学探测器发射端朝向第一孔洞圆心；

8、光学探测器设有多个，且均匀分布在第一孔洞内壁上。

9、进一步地，板材扩孔测试装置还包括驱动组件，驱动组件设置在下压板上，用于驱动光学探测器转动。

10、进一步地，驱动组件包括：

11、外齿圈，设置在第一孔洞中，外齿圈外圈设有齿，裂纹识别组件安装于外齿圈内圈；

12、齿条，与外齿圈外圈啮合；

13、驱动机，驱动端与齿条尾端啮合，驱动外齿圈往返旋转。

14、进一步地，测距组件为测距仪，固设于在支架上，用于持续检测板材的扩孔孔径。

15、进一步地，裂纹识别组件包括设置在支架上的摄像仪，用于检测板材的开裂时间，摄像仪与测距组件一体式成型。

16、进一步地，板材扩孔测试装置还包括：

17、紧固件，用于固定连接上压板和下压板，下压板上设有第一通孔，上压板设有与第一通孔对应的第二通孔，紧固件依次穿过第二通孔和第一通孔以固定上压板；

18、固定件，设置在支架上，用于固定测距组件。

19、进一步地，固定件可相对下压板移动，用于调整测距组件与板材之间的距离。

20、本发明还提供了一种板材扩孔测试控制系统，包括主控制器、辅助装置以及上述板材扩孔测试装置的所有技术特征，所述主控制器分别与所述检测机构、所述辅助装置电连接和所述驱动机构电连接，所述主控制器用于控制所述检测机构，并接收和计算所述检测机构传输的信号；所述辅助装置用于拿取或置换板材。

21、本发明还提供了一种板材扩孔测试方法，包括上述板材扩孔测试装置的所有技术特征，其步骤为：

22、s01,将待测试的板材放置于下压板的第一孔洞上，将上压板固定在下压板和板材上；

23、s02，启动裂纹识别组件和测距组件，记录时间t1,且开始计时；

24、s03，驱动裂纹识别组件沿第一孔洞内圈转动；

25、s04，驱动凸模钻压板材；

26、s05，裂纹识别组件检测到板材出现裂纹，记录时间t2，读取测距组件在时间t1时测出的板材孔径，记为板材萌生开裂的孔径大小；

27、s06，将板材萌生开裂的孔径大小代入极限扩孔率，计算出结果。

28、本方案所带来的有益效果为，板材置入下压板的安装槽内，上压板和下压板配合，使得板材被固定。凸模穿过第二孔洞作用于板材上，此时裂纹识别组件识别持续检测板材是否出现裂纹，测距组件持续检测板材的孔径，当板材出现裂纹时，裂纹识别组件和测距组件配合可计算出板材出现裂纹时的孔径。其中，安装槽可更高效的安装板材，无需多次对准板材，使得板材的孔洞与第一孔洞和第二孔洞对其，而裂纹识别组件具有灵敏的识别能力，当检测的板材出现裂纹时可立刻识别生成信号数据；测距组件同样具有灵敏的识别能力，在启动测距组件时，可持续测量并记录板材的孔径大小，相比于现有装置进行扩孔测试，裂纹识别组件和测距组件的配合得到的数据更加精准。

技术特征：

1.一种板材扩孔测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，所述裂纹识别组件包括光学探测器，所述光学探测器设置在所述下压板的第一孔洞内壁中，所述光学探测器发射端朝向所述第一孔洞圆心；

3.根据权利要求2所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件设置在所述下压板上，用于驱动所述光学探测器转动。

4.根据权利要求3所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

5.根据权利要求1所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，所述测距组件为测距仪，固设于在所述支架上，用于持续检测板材的扩孔孔径。

6.根据权利要求1所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，所述裂纹识别组件包括设置在支架上的摄像仪，用于检测板材的开裂时间，所述摄像仪与所述测距组件一体式成型。

7.根据权利要求1所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，所述板材扩孔测试装置还包括：

8.根据权利要求7所述的板材扩孔测试装置，其特征在于，所述固定件可相对所述下压板移动，用于调整所述测距组件与板材之间的距离。

9.一种板材扩孔测试控制系统，其特征在于，包括主控制器、辅助装置以及上述任一权利要求1-8的所述板材扩孔测试装置；所述主控制器分别与所述检测机构、所述辅助装置电连接和所述驱动机构电连接，所述主控制器用于控制所述检测机构，并接收和计算所述检测机构传输的信号；所述辅助装置用于拿取或置换板材。

10.一种板材扩孔测试装置的使用方法，应用于上述任一权利要求1-8的所述板材扩孔测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种板材扩孔测试装置，涉及板材扩孔测试领域，其包括支架、凸模、下压板、上压板和检测机构，凸模，工作端呈圆锥形，用于扩孔板材；下压板设置在支架顶端，下压板一面设有用于安装板材的安装槽，安装槽中部设有第一孔洞；上压板设置在下压板上，设有与第一孔洞对应的第二孔洞，且第二孔洞孔径小于第一孔洞孔径；检测机构包括裂纹识别组件和测距组件，裂纹识别组件用于检测板材出现裂纹的时间，测距组件用于持续测量板材孔径。本发明相比于现有装置进行扩孔测试，裂纹识别组件和测距组件的配合得到的数据更加精准。本发明还涉及一种板材扩孔测试装置使用方法和控制系统。技术研发人员：关耀威,肖永通,黄秋玲,邝浩银,吴玮,黄宽亮,段伟,黄玉玲,简思聪受保护的技术使用者：广东省科学院工业分析检测中心技术研发日：技术公布日：2024/11/14