CN103230977A - 一种嵌入式集成智能模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式集成智能模具，包括上模架板、上模固定板、导柱、凸模、卸料板、下模架板、凹模，凹模设于下模架板上；上模固定板上设有凸模，凸模与凹模相匹配；上模固定板设于上模架板上，凸模设于上模固定板上，导柱贯穿卸料板，并固定在上模固定板上，在模具工作状态时会进入凹模导正，卸料板及凸模固定板之间设有弹性装置，卸料板能够沿导柱上下移动；上模架板、凹模及下模架板上均设有传感器。通过上述方式，本发明能够利用模具上嵌入的各种传感器来综合获取模具上的各种信息来调整模具工作时的技术参数，保证模具加工实时处于监控及正确加工状态下，减少不良品，降低20%的不良品率，提高工作效率，能够减少50%的模具调试时间。

Description

一种嵌入式集成智能模具

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，具体是涉及一种嵌入式集成智能模具。

背景技术

目前由于我国现代化建设突飞猛进的发展，各种产品的生产越来越依赖模具，它是提高生产效率，实现标准化生产的重要工装。模具在当今产品大批量生产中的应用很广泛。现有技术中模具安装到冲床后，模具的各种技术参数（如闭合高度、压力、温度等）需通过冲床等的调节来获得，一旦冲床等条件改变，就需重复调试模具的各项技术参数，同时对于模具冲次的统计，只能通过冲床的冲次累加来获得，模具本身不具有感知、分析、决策和控制的功能。

    对于生产冲压件、钣金件的现有模具经过长期实践分析，发现现有技术中模具主要有如下缺点：1、模具安装到冲床上，闭合高度调整完成后，其高度只能通过冲床刻度来显示，但由于冲床刻度精度不高，无法精确显示模具的真实闭合高度，在二次生产时，仅通过调节冲床高度，无法快速、准确的调节模具闭合高度，存在模具重复调整的问题。同时，由于不同冲床间存在差异，一台冲床上测得的冲床高度，不能完全适合于其他冲床，存在模具重复调整的问题。2、对于模具的冲次要求，只能通过冲床冲次来不断累加，不能快速、方便获悉模具的冲次。3、对于模具生产时，模具冲头、凹模的温度等，无法及时方便获取。4、适合冲制产品的速度、加速度、压力等无法直接获取。故需设置一种智能模具来解决现有模具中的不足。

经过检索，发现：中国专利CN201800153U公开了一种智能调温模具装置，该智能调温模具装置模具上设有空腔，空腔内放置感温器，利用感温器来控制模具，使模具保持一个相对稳定的温度状态。中国专利CN201989306 U中公开了一种智能型模内变温注塑成型模具，该专利技术通过在模具上设置感温控制系统来实现对模具工作时温度的控制。中国专利CN 200610155246.1 公开了一种嵌入式闭环控制模具保护系统，该系统在模具被检测部位安装传感器，信号采集装置收集传感器发出的信号反馈给控制装置，从而实现对模具的保护，但本发明并未公开模具的传感器种类及具体作用。中国专利CN 102658626 A公开了一种感温线嵌入式热嘴结构，该技术通过在热嘴结构中嵌入感温线来实现对热嘴本体的感温。

综上，即现有技术中虽见有通过在模具中设计传感器来控制模具，但通常为在模具中设置单一传感器来控制模具的单一变量，常见在模具中设置温度传感器，并未见有在模具中设置位移传感器、加速度传感器、压力传感器等，且未见有在模具上综合设置多种传感器来综合控制并获取模具生产中的各种实验参数。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明旨在提供一种嵌入式集成智能模具，能够综合获取模具上的各种信息来调整模具加工时的技术参数，保证模具加工实时处于监控及正确加工状态下，减少不良品。

本发明提供的智能模具，是通过下述技术方案来实现的：一种嵌入式集成智能模具，包括上模架板、上模固定板、导柱、凸模、卸料板、下模架板、凹模，所述凹模设于所述下模架板上；所述上模固定板上设有凸模，所述凸模与所述凹模相匹配；所述上模固定板设于所述上模架板上，所述导柱贯穿所述卸料板并固定在所述上模固定板上，所述导柱在模具工作状态时进入所述凹模进行导正，所述卸料板及所述上模固定板之间设有弹性装置，所述卸料板能够沿所述导柱上下移动；所述上模架板、凹模及下模架板上均设有传感器；所述上模固定板上设有位移传感器。

优选的，所述下模架板上设有位移传感器。

优选的，本发明中所述的上模固定板上的位移传感器可以嵌入所述上模固定板的侧壁，或焊接或螺丝固定或粘结在所述上模固定板的侧壁上。

本发明中所述的上模固定板上设有位移传感器是为了测量并记录每次冲压过程中卸料板与上模固定板之间的距离，以实现实时监测来保证实时监控模具的闭合高度。本发明中所述的下模架板上设有的位移传感器是为了测量模具的下压高度，下模架板上设有的位移传感器将测得的数据传输至数据控制中心进行记忆存储。本发明所述的位移传感器均与冲床的数据控制中心相连接，位移传感器将监测到的信息传输给数据控制中心。位移传感器将数据传输至冲压机床的数据控制中心进行记忆存储，模具再进行生产时，通过存储的数据，自动调节冲模速度，来控制上模固定板的下压高度。当该模具在其他不同冲床上使用时，冲床通过该模具存储的数据，来自动调节冲程，以实现自动调节模具的冲压闭合高度，使模具的调节及使用不受冲床改变的影响，避免模具的重复调试，节约成本且大幅提高工作效率。本发明所述的位移传感器可采用电位器式位移传感器、磁致伸缩位移传感器、直线位移传感器等。

优选的，所述凹模上设有压力传感器。本发明中所述的压力传感器粘附于所述凹模的侧壁上，所述压力传感器与冲床的数据控制中心相连接，所述压力传感器将监测到的信息传输给所述控制中心。

进一步的，所述凹模的侧壁上设有应变片。本发明中所述的应变片采用的是箔式电阻应变片。将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或应变片原量缩短，很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化，应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。

再进一步的，所述应变片粘附于所述凹模的侧壁上。

本发明中在凹模的侧壁上设有应变片，应变片与冲床的数据控制中心相连接。本发明通过应变片感应凹模侧壁的形变来计算冲压过程中凹模受到的压力，从而实现模具进行再生产时，数据控制中心通过存储的数据，自动调节压力；并且同时在加工生产过程中，数据控制中心通过应变片来记录冲压过程中每一次的压力，来获取模具的使用次数，然后将该数据与预先设定的模具的维修保养频次进行核对，以提示进行模具保养。实际中，可在凹模的相对应的两个侧壁上设置多个应变片或在凹模的每个侧壁上平均设有相同数量的应变片，以精确感应凹模各受力面的受力。模具根据需要，可设置1个、2个、3个或四个或其它数量的应变片。

优选的，所述上模架板上设有速度传感器。本发明中所述的速度传感器可以嵌入所述上模固定板的上端面，还可以通过焊接或螺丝固定或粘结在所述上模固定板的上端面上。所述速度传感器与所述数据控制中心相连接，速度传感器将感应到的信息传输给数据控制中心。

进一步的，所述速度传感器固定于所述上模架板的上端面上，或所述速度传感器嵌于所述上模架板的上端面内。

所述上模架板的上端面上设有至少一个速度传感器。本发明中在上模架板的上端面设置的速度传感器，能够感知上模架板在冲压生产时下降的实时速度。从而实现模具进行再生产时，数据控制中心通过存储的数据，自动调节冲压速度，控制产品质量。实际中，为保证传感器收集信息的准确度，可在上模架板的不同位置设置速度传感器。

优选的，所述凸模内嵌有温度传感器。本发明通过在凸模与凹模接触的部位内嵌有温度传感器，来实时监测模具冲制过程中，凸模及凹模的实时温度，对模具进行监测；并且利用温度传感器来感知模具的相应易损点。本发明中根据模具的技术参数来确定模具所适于的温度范围值，然后将温度传感器设置温度范围值，冲压过程中当温度传感器监测到相应易损点在实际温度超过理论上的某一安全值时，温度传感器将信号传输给数据控制中心，数据控制中心控制整个冲床系统停止冲压作业，并且通过显示设备、声光报警等方式，提示工作人员检查或维修模具的易损点位置。上述易损点即为冲压过程中凸模与凹模接触的部位。本发明中可以在每个冲头内嵌有温度传感器，也可在关键部位的凸模内设置温度传感器，传感器的位置及数量以能准确感知凸模及凹模的实时温度为宜。

优选的，所述弹性装置是弹簧。本发明中的弹性装置可采用各种具有弹性的零部件，如弹簧、弹性垫片、弹性橡胶套等，优选的采用弹簧。本发明中，利用弹簧等弹性零部件使上模架板上的部件跟随冲床的上滑块，向下运动，使凸模与凹模达到一定的高度关系，完成冲制产品。

为方便分辨及记录模具，本发明所述的嵌入式集成智能模具上还贴有RFID无线射频电子标签。FID无线射频电子标签有利于智能化和数字化管理模具。通过扫描FID无线射频电子标签，即可通过优先建立的数据库系统得知相关模具的所有信息。

本发明所述的嵌入式集成智能模具，使用时将模具安装入冲床内，模具上的位移传感器、速度传感器、压力传感器及温度传感器均连接冲床的数据控制中心，并根据模具本身的技术参数设定一适合温度范围值，然后开始冲压工作，冲压过程中：上模固定板上的位移传感器测量并记录每次冲压过程中卸料板与上模固定板之间的距离，并将每次的测量参数传输给冲床数据控制中心；下模架板上设有的位移传感器测量并记录上模架板的下压高度，并将测得的数据传输给数据控制中心；速度传感器测量并记录上模架板在冲压时下降速度，并将数据传输给冲床数据控制中心；压力传感器精确感应凹模各受力面的受力，并将数据传输给冲床数据控制中心，数据控制中心通过应变片记录凹模每次冲压过程的压力的次数来获取模具的使用次数；温度传感器感知凸模与凹模接触部位的实时温度并将数据传输给冲床数据控制中心；冲床数据控制中心综合分析各传感器传输的数据并根据程序作出冲床冲程或冲次的调整，以实现生产最优化。

本发明中通过在模具的各部件上设置各种传感器来综合记录并分析模具的工作状态及实时信息，不仅方便模具再工作时的调试，利于模具在不同冲床上工作；且能够保证模具每次加工时各参数信息处于监控下，若参数信息有误，则工作人员及时调整，避免出现不良品。本发明所述的嵌入式集成智能模具还可以记录模具的加工次数，以此可以计算每台冲床每日的加工量，提高工作效率，并且方便模具的按时保养，以延长模具的使用寿命。

本发明所述的嵌入式集成智能模具安装在冲压机床上使用时，模具上的位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器均连接数据控制中心，并实时将监测到的数据传输给数据控制中心，数据控制中心通过收集的信息来检测、分析来控制模具加工过程中的精度及工艺参数，实现优化加工。本发明创新性的利用传感器的感应频次来获取模具的使用频次，方便记录模具的加工生产量，并未见有现有技术中有相关报道。

结合不同模具的不同需参数及生产需要，还可在本发明嵌入式集成智能模具上设其他种类的传感器，以搜集并获取更多模具参数来优化生产。

本发明的有益效果是：本发明利用模具上嵌入的各种传感器来综合获取模具上的各种信息来调整模具工作时的技术参数，保证模具加工实时处于监控及正确加工状态下，减少不良品，降低20%的不良品率，提高工作效率，能够减少50%的模具调试时间。

附图说明

图1是本发明嵌入式集成智能模具一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明嵌入式集成智能模具一较佳实施例的侧视图；

图3是本发明嵌入式集成智能模具另一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1—上模架板，2—上模固定板，3—卸料板，4—导柱，5—凹模，6—下模架板， 7—RFID无线射频电子标签，10—速度传感器，20—位移传感器，50—压力传感器，60—位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例一：一种嵌入式集成智能模具，包括上模架板1、上模固定板2、导柱4、凸模、卸料板3、下模架板6、凹模5，所述凹模5设于所述下模架板6上；所述上模固定板2上设有凸模，所述凸模与所述凹模5相匹配；所述上模固定板2设于所述上模架板1上，所述导柱4贯穿所述卸料板3并固定在上模固定板2上，所述导柱4在模具工作状态时进入所述凹模5进行导正，所述卸料板3及所述上模固定板2之间设有弹性装置，所述卸料板3能够沿所述导柱4上下移动；所述上模架板1、凹模5及下模架板6上均设有传感器；所述上模固定板2上设有位移传感器，所述位移传感器粘附在所述上模固定板2的侧壁上。

本实施例中，上模固定板2上设有位移传感器是为了测量并记录每次冲压过程中上模固定板下降的高度；位移传感器将数据传输至冲压机床的数据控制中心进行记忆存储，模具再进行生产时，通过存储的数据，自动调节模具闭合高度，来控制凸模与凹模的高度关系。

上述弹性装置为弹簧，本实施例中上模部分的零件跟随冲床的上滑块，向下运动，使凸模与凹模达到一定的高度关系，完成冲制产品。

实施例二：本实施例与上述实施例一的不同之处在于：凹模5上还设有压力传感器50。压力传感器50采用的是应变片式压力感应，在凹模5的侧壁上设有一个应变片，以通过感应凹模5的侧壁的形变来计算冲压过程中凹模受到的压力，从而实现模具进行再生产时，数据控制中心通过存储的数据，自动调节压力，并且同时在加工生产过程中，数据控制中心通过应变片来记录冲压过程中每一次的压力，来获取模具的使用次数，然后将该数据与预先设定的模具的维修保养频次进行核对，以提示进行模具保养。

实施例三：本实施例来实时监测模具冲制过程中，怎么实施例三与上述实施例二的不同之处在于：凸模内嵌有温度传感器，所述温度传感器嵌在凸模与凹模的接触点的相近部位，通过温度传感器来实时监测模具冲制过程中凸模及凹模的实时温度，对模具进行监督，感知模具的相应易损点，当实际温度超过理论某一理论安全值时，可通过数据控制中心停止冲压作业，并且通过显示设备、声光报警等方式，提示模具的易损点位置，并进行警示。

实施例四：本实施例与实施例三的不同之处在于，下模架板6的上端面上还设有位移传感器60。通过在下模架板6的上端面上设位移传感器60来测得每次冲压过程中上模架板1的下压高度，并将测得的数据传输至数据控制中心进行记忆存储，这样，当该模具在其他不同冲床上使用时，冲床通过该模具存储的数据，来自动调节冲程，以实现自动调节模具闭合高度，使模具的调节及使用不受冲床改变的影响，避免模具的重复调试，节约成本且大幅提高工作效率。

实施例五：本实施例与实施例三的不同之处在于，上模架板1的上端面上还设有速度传感器。

实施例六：本实施例与实施例五的不同之处在于，为方便分辨及记录模具，嵌入式集成智能模具上还贴有RFID无线射频电子标签7，请参阅图3。

本发明中所述的嵌入式集成智能模具与普通模具相比，能够降低20%的不良品率，减少50%的模具调试时间，大大提高工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种嵌入式集成智能模具，包括上模架板、上模固定板、导柱、凸模、卸料板、下模架板、凹模，所述凹模设于所述下模架板上；所述上模固定板上设有凸模，所述凸模与所述凹模相匹配；所述上模固定板设于所述上模架板上，所述导柱贯穿所述卸料板并固定在所述上模固定板上，所述导柱在模具工作状态时进入所述凹模进行导正，所述卸料板及所述上模固定板之间设有弹性装置，所述卸料板能够沿所述导柱上下移动；其特征在于，所述上模架板、凹模及下模架板上均设有传感器；所述上模固定板上设有位移传感器。

2.根据权利要求1所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述下模架板上设有位移传感器。

3.根据权利要求2所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述上模固定板上的位移传感器嵌入所述上模固定板的侧壁，或焊接或螺丝固定或粘附在所述上模固定板的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述凹模上设有压力传感器。

5.根据权利要求4所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述凹模的侧壁上设有应变片。

6.根据权利要求5所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述应变片粘附于所述凹模的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述上模架板上设有速度传感器。

8.根据权利要求7所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述速度传感器固定于所述上模架板的上端面上，或所述速度传感器嵌于所述上模架板的上端面内。

9.根据权利要求1-8中任一所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述凸模内嵌有温度传感器。

10.根据权利要求9所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述弹性装置是弹簧。

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