超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，包括工作平台、伸缩机构、测量装置、摩擦副结构、超声振动装置和加压装置；所述工作平台包括一机架、一底座和多根竖立固接在底座上的支柱；所述伸缩机构包括滑板和电动推杆，所述测量装置包括力传感器和位移传感器，所述摩擦副结构包括模具和坯料，所述超声振动装置包括超声波发生器、换能器和变幅杆，所述加压装置包括法兰盘和砝码；它具有如下优点：可定量评估超声振动辅助金属塑性成形中模具与坯料间的摩擦系数μ和模具使用寿命，为提高金属成形件表面质量和模具使用寿命给出最优工艺参数和合适的模具材料。

Ultrasonic vibration assisted friction and wear testing device for metal plastic forming die

【技术实现步骤摘要】
超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置
本专利技术涉及金属塑性成形工艺相关设备领域，尤其涉及一种超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置。
技术介绍
超声振动辅助金属塑性成形工艺是金属塑性成形中对金属坯料或模具施加超声振动的一种特种塑性加工工艺。已有研究表明，金属塑性成形中对模具或坯料施加超声振动，可大幅降低金属坯料与模具间滑动摩擦力和金属坯料变形抗力，同时可大幅提高金属坯料塑性、金属塑性成形件表面质量和模具使用寿命。该工艺可应用于金属拉拔、金属拉丝、金属挤压、金属焊接和金属轧制等金属塑性成形工艺。超声振动振幅a和超声振动频率f对模具与坯料间(即摩擦副)的摩擦及对模具磨损的有较大影响，为表征超声振动对模具与坯料间的摩擦和模具磨损的影响，亟需开发一种超声振动辅助塑性成形模具与坯料间的摩擦系数μ和模具磨损的测试装置，确定不同摩擦副的摩擦系数μ与超声振动频率f、超声振动振幅a和正压力N的关系，即μ(f，α，N),及确定超声振动对模具磨损的影响规律，为设计超声振动辅助塑性成形模具提供硬件支持。
技术实现思路
本专利技术提供了超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，其克服了
技术介绍
中所存在的不足。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，包括工作平台、伸缩机构、测量装置、摩擦副结构、超声振动装置和加压装置；所述工作平台包括一机架、一底座和多根竖立固接在底座上的支柱，所述底座固设在机架之上，所述多根支柱上固接有上下间隔设置的支架板和固定板，所述支架板和固定板都开设有上下贯穿的贯穿孔；所述伸缩机构包括滑板和电动推杆，所述测量装置包括力传感器和位移传感器，所述摩擦副结构包括模具和坯料，所述超声振动装置包括超声波发生器、换能器和变幅杆，所述加压装置包括法兰盘和砝码；所述电动推杆具有固定部和能相对固定部滑动的活动部，所述固定部相对机架固定，所述滑板能相对机架左右滑动，所述力传感器设在滑板和电动推杆之间，以使电动推杆能带动滑板左右来回滑动；所述坯料固装在滑板上；所述位移传感器相对机架固定以测量滑板位移S；所述换能器连接超声波发生器，所述变幅杆固接在换能器之下，所述变幅杆外固设法兰盘，所述变幅杆自上往下穿过支架板的贯穿孔，所述变幅杆下端固接模具，所述模具伸入固定板的贯穿孔，所述模具下端在重力作用下压靠在坯料上，使模具端部对坯料中心区域施加正压力N，所述砝码能置放在法兰盘之上，通过在法兰盘上加减砝码改变正压力N；通过力传感器测量滑板和坯料之间的滑动摩擦力F；通过F＝μN获得摩擦系数μ，从而得到摩擦系数μ与超声振动频率f、超声振动振幅a和正压力N的关系。一实施例之中：所述工作平台还包括垫块和L形座，所述垫块和L形座都固接在机架之上，所述电动推杆固定部固接在L形座上，所述垫块介于L形座和底座之间，所述位移传感器固设在垫块之上。一实施例之中：所述底座之上固接有电子导轨，所述电子导轨上滑接有滑块，所述滑板固接在滑块之上；所述力传感器固装在活动部，所述力传感器和滑板之间固设有转接头。一实施例之中：所述固定板位于滑板之上。一实施例之中：所述滑板顶面凹设有适配坯料的凹槽，所述坯料固装在滑槽内。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：本专利技术提供一种超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，可定量评估超声振动辅助金属塑性成形中模具与坯料间的摩擦系数μ和模具使用寿命，为提高金属成形件表面质量和模具使用寿命给出最优工艺参数和合适的模具材料。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1是实施例一的超声振动辅助的摩擦磨损测试装置的结构示意图。图2是滑板上凹槽结构示意图。图3是固定板上凹槽结构示意图。附图标记：1-超声波发生器，2-换能器，3-变幅杆，4-支柱，5-法兰盘，6-支架板，7-模具，8-固定板，9-滑板，10-坯料，11-滑块，12-电子导轨，13-底座，14-转接头，15-力传感器，16-位移传感器，17-垫块，18-电动推杆，19-L形安装座，20-实验桌。具体实施方式实施例一如图1至图3所示，超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，包括工作平台、伸缩机构、测量装置、摩擦副结构、超声振动装置和加压装置。所述工作平台包括一机架和四根竖立且能相对机架固定的支柱4，所述四根支柱4上固接有上下间隔设置的支架板6和固定板8；所述支架板6和固定板8都开设有上下贯穿的贯穿孔。所述机架上还固接有底座13、垫块17和L形座19，所述L形座19、垫块17和底座13左右间隔布置，上述的支柱4固接在底座13之上。所述机架采用实验桌20。所述伸缩机构包括滑板9、滑块11、电子导轨12、转接头14和电动推杆18，所述电子导轨12固装在底座13之上，所述滑块11滑动连接在电子导轨12之上以能沿电子导轨12左右滑动，所述滑板9固装在滑块11之上。所述测量装置包括力传感器15和位移传感器16。所述电动推杆18、力传感器15、转接头14和滑板9左右依序装接在一起，所述电动推杆18具有固定部和能相对固定部滑动的活动部，所述固定部固装在L形座19，力传感器15通过螺栓固装在电动推杆18的活动部，用双头螺柱将力传感器与转接头相连，所述转接头14固接滑板9，以使电动推杆18能带动滑板9左右来回滑动。所述力传感器15测得电动推杆18之推动滑板的推力，测得滑板和坯料10之间的滑动摩擦力F。所述位移传感器16固接在垫块17之上且对应活动部，以能测量活动部运动过程中的位移，即，能测量滑板9运动过程中的位移，如通过激光测距获取往复运动滑板的位移S。所述固定板8位于滑板9之上。所述摩擦副结构包括模具7和坯料10，所述坯料10固装在滑板9上，具体结构中，所述滑板9顶面凹设有凹槽，所述坯料10固装在滑槽内。所述超声振动装置包括超声波发生器1、换能器2和变幅杆3，所述换能器2连接超声波发生器1，所述变幅杆3固接在换能器2之下，所述超声振动装置输出振动频率f为20-40kHz和振幅a为3-20μm，且振动方向垂直于模具与坯料的摩擦力方向；所述加压装置包括法兰盘5及砝码，所述变幅杆3外固设上述的法兰盘5，所述砝码能置放在法兰盘5之上。所述变幅杆3自上往下穿过支架板6的贯穿孔，所述变幅杆3下端固接模具7，所述模具7伸入固定板8的贯穿孔，所述模具7下端在重力作用下压靠在坯料10上，使模具7端部对坯料10中心区域施加一定正压力。所述超声波发生器1产生超声波，经由换能器2转换为机械振动，并通过变幅杆3放大振幅从而驱动模具7产生超声振动。所述滑板9左右来回滑动带动坯料10左右来回滑动，使模具7和坯料10相对运动，使坯料10与模具7间产生滑动摩擦力。通过在法兰盘5上加减砝码改变垂直于坯料的正压力N，并通过公式F＝μN获得摩擦系数μ，即确定超声辅助金属塑性成形模具与坯料间的摩擦系数与超声振动频率f、超声振动振幅a和正压力N的关系，即μ(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，其特征在于：包括工作平台、伸缩机构、测量装置、摩擦副结构、超声振动装置和加压装置；/n所述工作平台包括一机架、一底座和多根竖立固接在底座上的支柱，所述底座固设在机架之上，所述多根支柱上固接有上下间隔设置的支架板和固定板，所述支架板和固定板都开设有上下贯穿的贯穿孔；/n所述伸缩机构包括滑板和电动推杆，所述测量装置包括力传感器和位移传感器，所述摩擦副结构包括模具和坯料，所述超声振动装置包括超声波发生器、换能器和变幅杆，所述加压装置包括法兰盘和砝码；/n所述电动推杆具有固定部和能相对固定部滑动的活动部，所述固定部相对机架固定，所述滑板能相对机架左右滑动，所述力传感器设在滑板和电动推杆之间，以使电动推杆能带动滑板左右来回滑动；所述坯料固装在滑板上；/n所述位移传感器相对机架固定以测量滑板位移S；/n所述换能器连接超声波发生器，所述变幅杆固接在换能器之下，所述变幅杆外固设法兰盘，所述变幅杆自上往下穿过支架板的贯穿孔，所述变幅杆下端固接模具，所述模具伸入固定板的贯穿孔，所述模具下端在重力作用下压靠在坯料上，使模具端部对坯料中心区域施加正压力N，所述砝码能置放在法兰盘之上，通过在法兰盘上加减砝码改变正压力N；通过力传感器测量滑板和坯料之间的滑动摩擦力F；通过F＝μN获得摩擦系数μ，从而得到摩擦系数μ与超声振动频率f、超声振动振幅a和正压力N的关系。/n...

【技术特征摘要】
1.超声振动辅助金属塑性成形模具摩擦磨损测试装置，其特征在于：包括工作平台、伸缩机构、测量装置、摩擦副结构、超声振动装置和加压装置；
所述工作平台包括一机架、一底座和多根竖立固接在底座上的支柱，所述底座固设在机架之上，所述多根支柱上固接有上下间隔设置的支架板和固定板，所述支架板和固定板都开设有上下贯穿的贯穿孔；
所述伸缩机构包括滑板和电动推杆，所述测量装置包括力传感器和位移传感器，所述摩擦副结构包括模具和坯料，所述超声振动装置包括超声波发生器、换能器和变幅杆，所述加压装置包括法兰盘和砝码；
所述电动推杆具有固定部和能相对固定部滑动的活动部，所述固定部相对机架固定，所述滑板能相对机架左右滑动，所述力传感器设在滑板和电动推杆之间，以使电动推杆能带动滑板左右来回滑动；所述坯料固装在滑板上；
所述位移传感器相对机架固定以测量滑板位移S；
所述换能器连接超声波发生器，所述变幅杆固接在换能器之下，所述变幅杆外固设法兰盘，所述变幅杆自上往下穿过支架板的贯穿孔，所述变幅杆下端固接模具，所述模具伸入固定板的贯穿孔，所述模具下端在重力作用下压靠在坯料上，使模具端部对坯料中心区域施加正压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红生，占火林，邓腾树，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35