异形壳体零件压力测试设备的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种异形壳体零件压力测试设备的设计方法，包括以下步骤：获取被测外壳的三维模型，并建立外壳压力测试设备的三维模型；以主压缸的轴心线与下主板上表面的交点为作为坐标原点建立一坐标系；提取所有封堵口面及压头的中心点，将每个封堵口面上所受正压力的作用点定义到该封堵口面的几何中心；若所有封堵口面所受的正压力在XOY平面上的合力≥所有封堵口面所受的正压力等效到坐标原点上的Z方向上的分力所产生的摩擦力，则在被测外壳三维模型上增加一用于消除上述XOY平面上的合力和XOY平面上合力所对应产生的扭矩的一个反力施加结构。本发明专利技术既可以有效的防止压头变形，又可以解决由于被测工件位移而影响检测精度的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压力测试设备，尤其涉及一种。
技术介绍
工业中的一些壳体容器类设备需要做密封测试，测试过程中所测零部件经常遇到不平衡力的作用，需要计算零件的平衡力。例如:电池外壳，轿车发动机外壳及变速箱外壳，氧气瓶，乙炔瓶等零件，零件内部可能会有小的裂纹及制造缺陷，这类零件加工过程中需要进行气密性测试，需要用压力测试设备检测上述壳体零件的气密性。由于上述壳体零件基本上是异型壳类零件，即使是同一类的外壳，每个型号、每个批次、甚至是每个壳体的形状也会有所不同，因此，在每次压力测试时所涉及到的压头和封堵的位置不同，每个压头和封堵的受力情况也不相同，若检测同一批次的壳体均采用相同一套的压头和封堵，被测工件在工作台上就会受到不平衡的力，实际使用过程中由于不平衡力的作用，不但会导致有的压头变弯，而且还会使被测工件发生位移，这将严重的影响压力测试设备的使用寿命及被测工件的检测精度。为了防止压头的变形，现有的解决办法是通过增加压头数量以提高被测工件与设备上主板之间的摩擦力，或者通过经验在工作台上设置用来实现克服不平衡力的施力装置，对于批量检测效率较低。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供一种，既可以有效的防止压头变形，又可以解决由于被测工件位移而影响检测精度的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术予以实现的技术方案是:包括以下步骤:第一步:获取被测外壳的三维模型，并根据被测外壳三维模型建立外壳压力测试设备的三维模型；以主压缸的轴心线与下主板上表面的交点为作为坐标原点，建立笛卡尔坐标系；第二步:提取被测外壳三维模型上所有封堵口面及压头的中心点，将每个封堵口面上所受正压力的作用点定义到该封堵口面的几何中心；第三步:若所有封堵口面所受的正压力在XOY平面上的合力 >所有封堵口面所受的正压力等效到坐标原点上的Z方向上的分力所产生的摩擦力，则在被测外壳三维模型上增加一用于消除上述XOY平面上的合力和XOY平面上合力所对应产生的扭矩的一个反力施加结构，并将该反力施加结构的作用点定义在XOY平面上的X1、Yl点；至此，完成该被测外壳压力测试设备的设计。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:由于本专利技术设计方法可以通过对被测工件受力系统的分析以确定是否添加反力施力结构及其给出了如何确定反力作用点及大小，因此，可以有效的克服现有技术中存在的由于受力不平衡造成压头变形、被测工件位移过大、检测精度不够的缺陷，为科学合理的设计压力测试设备奠定了理论基础，具有较强的实用性。本专利技术设计方法适用于电池外壳，轿车发动机外壳及变速箱外壳，氧气瓶，乙炔瓶等需要进行压力测试的异形壳体零件压力测试设备的设计。附图说明图1是本专利技术实施例的流程图；图2是本专利技术实施例中被测外壳三维模型及其受力状态坐标示意图；图3是图2中被测外壳三维模型的受力等效图；图4是本专利技术实施例中数据库结构示意图。具体实施例方式下面以用以检测一种铸造外壳为例，对本专利技术作进一步详细地描述，通常压力测试设备包括设置在导向柱上的上主板、中主板和下主板，其中下主板用来固定被测工件，中主板用来安装压头及控制每个压头工作的主压缸，如图1和图2所示,包括以下步骤:第一步:获取被测外壳的三维模型，根据被测外壳三维模型和外壳检测时的约束及固定方式建立外壳压力测试设备的三维模型，确定设备的气缸选型；并将被测零件插入到测压工位中，确定封堵位置，压头位置；然后，以主压缸的轴心线与下主板上表面的交点为作为原点，建立笛卡尔坐标系即坐标系1，并定义主压缸的中心轴为Z轴，工作人员面对被测工件的方向为Y轴负方向，工作人员面对设备右手处为X轴正方向；第二步:提取被测外壳三维模型上所有封堵口面，图2中示出了本实施例中设计有三个封堵口面，包括封堵口面1、封堵口面2和封堵口面3及压头的中心点(图中为画出)，将每个封堵口面上所受正压力的作用点定义到该封堵口面的几何中心；即，在三维软件(本例使用SolidWorks软件，PR0E，UG等其它三维软件也可)中使用“3d草图”功能，连接每个受力面的中心点与原点之间的直线，测出每个封堵口面的几何中心的坐标；把受力点简化为如图2所示的图形中，测出每个封堵口面受力点FD1、FD2和FD3的位置；为了方便计算，将外壳三维模型在检测过程中的受力数据存入一数据库，数据库为一二维表格，如图4所示，该数据库中的数据包括:所有封堵口面和压头的名称；每个封堵口面和压头所受正压力的受力状态及与前述笛卡尔坐标系之间的位置关系；每个封堵口面和压头所受正压力的受力状态及与前述坐标系I的位置关系，包括:每个封堵口面所受正压力的大小、每个压头所受正压力的大小；每个正压力的作用点在前述坐标系I中的X、Y、Z坐标值；及每个正压力的方向与前述坐标系I的X轴、Y轴、Z轴的夹角；所有封堵口面和压头所受的正压力等效到坐标原点上的X、Y、Z方向上的分力及汇总值；所有封堵口面和压头所受的正压力对应产生的扭矩等效到X轴、Y轴、Z轴的扭矩及汇总值；所有封堵口面所受的正压力在XOY平面上的合力。由于在本实施例中设计有8个压头和4个封堵口面，因此，其所建立的数据库如图4所示，主要由A-N列和1-18行的一个二维表构成，然后:(I)将所有封堵口面和压头的名称(力的项目)填到A列中；(2)将在上述第二步中受力点简化到如图2所示的图形中(图中只示出了封堵1、封堵2和封堵3的受力点FD1、FD2和FD3)后所测出的每个封堵口面和压头受力点的X、Y、Z坐标值输入到该表格中的C、D、E列中，将每个封堵口面和压头的受力方向分别以与X轴、Y轴和Z轴之间的夹角角度输入到表格中对用的F、G、H列中；(3)将所有封堵口面及压头所受的正压力等效到坐标原点上的X、Y、Z方向上的分力输入到表格中的1、J、K列，例如:压头I所受的正压力等效到坐标原点上的X、Y、Z方向上的分力分别为:I3=B3*C0S(RADIANS(F3))；J3=B3*C0S(RADIANS(G3))；K3=B3*C0S(RADIANS(H3))；(4)将所有封堵口面及压头所受的正压力对应产生的扭矩等效到X轴、Y轴、Z轴的扭矩输入到表格中的L、M、N列，例如:压头I所受的正压力对应产生的扭矩等效到X轴、Y轴、Z轴的扭矩分别为:L3=J3*(E3/1000) +K3*(D3/1000)；M3=X3*(D3/1000)+K3*(C3/1000)；N3==I3*(D3/1000)+J3*(C3/1000)；(5)将所有封堵口面及压头所受的正压力的求和值输入到表格中的116，J16，K16单元格中，分别约为:603N、-2630N和-12000N ；(6)将所有封堵口面及压头所受的正压力的求和值所对应产生的扭矩输入到表格中的 L16、M16、N16 单元格中，分别约为:268Nm、_566Nm、328Nm ；第三步:所有封堵口面及压头在Z轴方向的主压力使被测工件对设备下主板表面产生有摩擦力，通过判断最大静摩擦力来确定是否需要添加用于消除上述XOY平面上的合力和XOY平面上合力所对应产生的扭矩的一个反力施加结构；若上述所有封堵口面所受的正压力在XOY平面上的合力>所有封堵口面所受的正压力等效到坐标原点上的Z方向上的分力所产生的摩擦力，则在被测外壳三维模型上增加所述反力施加结构，并将该反力施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异形壳体零件压力测试设备的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：获取被测外壳的三维模型，并根据被测外壳三维模型建立外壳压力测试设备的三维模型；以主压缸的轴心线与下主板上表面的交点为作为坐标原点，建立笛卡尔坐标系；第二步：提取被测外壳三维模型上所有封堵口面及压头的中心点，将每个封堵口面上所受正压力的作用点定义到该封堵口面的几何中心；第三步：若所有封堵口面所受的正压力在XOY平面上的合力≥所有封堵口面所受的正压力等效到坐标原点上的Z方向上的分力所产生的摩擦力，则在被测外壳三维模型上增加一用于消除上述XOY平面上的合力和XOY平面上合力所对应产生的扭矩的一个反力施加结构，并将该反力施加结构的作用点定义在XOY平面上的X1、Y1点；至此，完成该被测外壳压力测试设备的设计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王太勇，员晓辉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：