CN104165801A - 一种板料自动定位及失效预测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板料自动定位及失效预测装置，属于冲压成形技术领域。该装置主要应用于杯突实验和锥杯实验中，板料为圆形板料，通过凹模上和凸模上的信号发射器和压边圈上的信号接收器使得板料得到精确的定位，同时通过凸模与凸模顶出杆之间的力传感器对凸模力进行实时的检测，当凸模力突然衰减到预设值时代表板料破裂失效，PLC发出指令使得凸模停止，完成实验；本实验装置能够对板料进行精确的定位，同时对板料失效时间进行实时的预测，提高了实验的精度。

Description

一种板料自动定位及失效预测装置

技术领域

本发明专利涉及一种板料自动定位及失效预测装置，本装置主要是用来进行杯突和锥杯实验的冲压成形和失效时间的预测，进而对材料性能进行测试，因此属于冲压成形技术领域。

背景技术

杯突实验和锥杯实验是衡量金属成形性能好坏的有效方法，在板料成形、模具设计、空航天、汽车运输、电子电器、仪表家电、医疗器械等领域有着广泛的应用。成形性能是指金属薄板在冲压成形过程中抵抗破裂的能力，即薄板在指定加工过程中产生塑性变形而不失效的能力；了解金属板材的成形性能，预测金属板材成形时的起皱、破裂等缺陷，掌握测试和实验方法，进而能够掌握和设计金属板材成形工艺，并用于指导模具设计和设备选择。

材料成形性能测试时，通常会遇到板料定位不精确确、偏移、失效时间难以把握等问题，进而造成时间严重错位不对称，同时破裂失效过大或者还没有失效等现象，严重影响实验结果。

本发明提供的是一种板料自动定位及失效预测装置，该装置主要针对杯突实验和锥杯实验中采用的圆形板料，采用信号采集和PLC实时控制，使得板料可以精确的定位，同时通过采集凸模力的衰减情况进行破裂失效的预测，最终达到板料精确定位和失效预测的功能，提高实验的精度。

发明内容

本发明专利设计了一种板料自动定位及失效预测装置，属于冲压成形技术领域。该装置主要应用于杯突实验和锥杯实验中，板料为圆形板料，通过凹模上和凸模上的信号发射器和压边圈上的信号接收器使得板料得到精确的定位，同时通过凸模与凸模顶出杆之间的力传感器对凸模力进行实时的检测，当凸模力突然衰减到预设值时代表板料破裂失效，PLC发出指令使得凸模停止，完成实验；本实验装置能够对板料进行精确的定位，同时对板料失效时间进行实时的预测，提高了实验的精度。

本发明的技术方案是：提供一种板料自动定位及失效预测装置，该装置采用信号接收方式实现板料的精确定位，同时通过力传感器进行力的检测进而对破裂失效进行实时的预测，提高了成形实验精度。

本发明提供了一种板料自动定位及失效预测装置，本装置主要进行锥杯实验和杯突实验，其采用的板料是圆形板料；所述装置包括压边圈顶出杆、压边圈顶出盘、连接固定座、压边连接杆、压边圈、导柱、导套、上模固定柱、模架支柱、支柱固定套、上模架、凹模固定座、凸模、凸模顶出杆、下模架、凹模固定环、凹模、凸模固定环；上模架通过模架支柱和支柱固定套与下模架固定连接，凹模通过凹模固定环经螺纹连接固定在凹模固定座下方，凹模固定座通过上模固定柱固定在上模架下方，板料放在压边圈上面，压边圈通过压边连接杆和连接固定座固定在压边圈顶出盘上面，压边圈顶出盘连接固定在压边顶出杆上面，压边顶出杆穿过下模架由液压系统驱动进行压边；凸模固定在凸模固定环内部，凸模固定环通过螺纹连接固定在凸模顶出杆内部，最后凸模顶出杆穿过下模架由液压系统驱动进行板料成形；其特征在于：装置还设有信号发射器、信号接收器、定位滚子和力传感器，其中信号发射器安装固定在凹模下表面的凹槽内，信号接收器安装固定在压边圈上上表面的凹槽内，定位滚子安装固定在压边圈上表面，力传感器安装固定在凸模顶出杆的凹槽中，位于凸模的正下方。

本发明中，凹模下表面凹槽内呈90°夹角沿圆周方向均匀分布安装固定有四个信号发射器，压边圈上呈90°夹角沿圆周方向均匀分布安装固定着四个信号接收器和四个定位滚子，定位滚子分布圆周半径小于信号接收器分布圆周半径，信号发射器和信号接收器上下对齐，信号发射器和信号接收器分布的圆周直径和板料的直径相等（直径为60mm）；当板料放上压边圈时，启动电源开关，信号发射器发出信号，由于板料刚放上时没有定位好，板料将挡住四个信号中的某个或者几个，则此时PLC将驱动被挡住信号的信号接收器临近的定位滚子使得板料向内部小步进移动，而没有被挡住信号旁边的滚子将不会被驱动，最后经过往复的驱动四个信号接收器将都能接收到信号，此时板料定位完成，达到了板料的精确定位。

本发明中，凸模由尾端销钉经凸模固定环内部的导向槽导向进入旋转一角度后卡在凸模固定环内部，凸模固定环通过螺纹连接固定在凸模顶出杆内部，最后凸模顶出杆穿过下模架由液压系统进行驱动实现成形；凸模与凸模顶出杆之间安装有力传感器，在成形过程中力传感器周期性的对凸模力信号进行实时的采集，并由计算机计算出力的衰减值并和预设值进行比较，当衰减值达到或超过预设值时代表板料发生破裂失效，最后由PLC发出指令驱使凸模停止运动，判断板料失效完成。

本发明中，所述定位滚子由轴承钢加工而成，表面附有一层硅橡胶，以便实验过程中，板料和滚子接触时可以增大摩擦防止板料打滑，增大摩擦力。

附图说明

图1是板料自动定位及失效预测装置装配图。

图2是凹模及其信号发射装置布置示意图。

图3是压边圈上信号接收装置、板料定位滚子布置示意图。

图4是凸模安装及力传感器的安装示意图。

附图中：1-压边圈顶出杆  2-压边圈顶出盘  3-连接固定座  4-压边连接杆  5-压边圈  6-导柱  7-导套  8-上模固定柱  9-模架支柱  10-支柱固定套  11-上模架  12-凹模固定座  13-凸模  14-凸模顶出杆  15-下模架  16-凹模固定环  17-凹模  18-信号发射器  19-板料20-信号接收器  21-定位滚子  22-凸模固定环  23-力传感器。

具体实施方式

由图1-图4可知，本发明提供了一种板料自动定位及失效预测装置，本装置主要对圆形板料进行杯突实验和锥杯实验；所述装置由压边圈顶出杆1、压边圈顶出盘2、连接固定座3、压边连接杆4、压边圈5、导柱6、导套7、上模固定柱8、模架支柱9、支柱固定套10、上模架11、凹模固定座12、凸模13、凸模顶出杆14、下模架15、凹模固定环16、凹模17、凸模固定环22组成；上模架11是通过模架支柱9和支柱固定套10与下模架15固定连接，凹模17通过凹模固定环16经螺栓通过螺纹连接固定在凹模固定座12下方，凹模固定座12通过上模固定柱8固定在上模架11下方，板料19放在压边圈5上面，压边圈5通过压边连接杆4和连接固定座3固定在压边圈顶出盘2上表面，压边圈顶出盘2连接固定到压边顶出杆1上面，最后压边顶出杆1穿过下模架15由液压系统驱动进行压边作用；凸模13固定在凸模固定环22内部，凸模固定环22通过螺纹连接固定在凸模顶出杆14内部，然后凸模顶出杆14穿过下模架15由液压系统驱动进行板料成形；其特征在于：还设有信号发射器18、信号接收器20、定位滚子21和力传感器23，其中信号发射器18安装固定在凹模17下表面的凹槽内，信号接收器20安装固定在压边圈5上上表面的凹槽内，定位滚子21安装固定在压边圈5上表面，凸模13和凸模顶出杆14之间安装固定有力传感器；实验过程中，液压系统分别驱动压边圈5和凸模13进行压边，同时通过信号检测能够进行板料的精确定位和失效预测，提高了实验的精度。

由图1-3所示可知，凹模17下表面凹槽内呈90°夹角沿圆周方向均匀分布安装固定有四个信号发射器18，压边圈5上呈90°夹角沿圆周方向均匀分布安装固定着四个信号接收器20和四个定位滚子21，定位滚子21分布圆周半径小于信号接收器20分布圆周半径且和信号接收器20对应布置（如图3），信号发射器18和信号接收器20上下对齐，信号发射器18和信号接收器20分布的圆周直径和板料19的直径相等（直径为60mm）（如图1）；当板料19放到压边圈5上时，启动电源开关，信号发射器18发出信号，由于板料19刚放上时没有定位好，板料19将挡住四个信号中的某个或者几个，使得对应的信号接收器20无法接收到信号，则此时PLC将驱动因信号被挡住而没接收到信号的信号接收器20最近的定位滚子21转动使得板料向内部小步进移动，而没有被挡住信号旁边的定位滚子21将不会被驱动，最后经过往复的驱动定位滚子21，使得四个信号接收器20将都能接收到信号，此时板料19完成定位，从而达到了板料19的精确定位，本发明中，定位滚子21由轴承钢加工而成，表面附有一层硅橡胶，实验过程中，板料19和定位滚子21接触时可以增大摩擦力，防止板料19打滑。

由图4所示可知，凸模13由尾端销钉经凸模固定环22内部的导向槽导向进入凸模固定环22，凸模固定环22通过螺纹连接固定在凸模顶出杆14内部，最后凸模顶出杆14穿过下模架15由液压系统进行驱动实现成形；凸模13与凸模顶出杆14之间装有力传感器23，在成形过程中力传感器23周期性的对凸模力信号进行实时的采集，并由计算机计算出力的衰减值并和预设值衰减值进行比较，当衰减值达到或超过预设值时代表板料19发生破裂失效，最后由PLC发出指令驱使凸模13停止运动，判断板料19成形完成；实验过程中，液压系统驱动凸模顶出杆14进行成形，力传感器23通过对力进行实时的检测，当力的衰减值达到预设值时PLC发出指令命令凸模13停止，完成失效的检测，同时完成板料19的成形。

由图1- 4可知，装上模具后，将板料19放到压边圈5上，启动电源开关，凹模17上的信号发射器18发出信号，压边圈5上信号接收器20接收信号，由于板料19放置不对中，部分信号接收器20将接受不到信号，当有信号接收不到时，说明板料19没有定位好，PLC发出指令驱动没有接收到信号的信号接收器20附近的定位滚子21转动进行定位，使得板料19小步进的小内部移动，当四个信号接收器20都能接收到信号时，定位完成；当定位完成时，启动压边装置，压边圈5通过导柱6导套7进行导向完成压边过程，压边过程中压边力通过均布的压边圈顶出杆1和压边连接杆4的平均分布实现均匀压边；当压边完成后，启动凸模13进行成形，凸模13与凸模顶出杆14处之间的力传感器23将对凸模力进行实时的采集，并通过计算机对衰减力进行计算，当衰减值达到或超过预设值时，PLC发出指令使得凸模13停止，完成破裂失效的预测，最终完成实验。

Claims (5)

1.一种板料自动定位及失效预测装置，所述装置包括压边圈顶出杆(1)、压边圈顶出盘(2)、

连接固定座(3)、压边连接杆(4)、压边圈(5)、导柱(6)、导套(7)、上模固定柱(8)、模架支柱(9)、支柱固定套(10)、上模架(11)、凹模固定座(12)、凸模(13)、凸模顶出杆(14)、下模架(15)、凹模固定环(16)、凹模(17)和凸模固定环(22)；上模架(11)通过模架支柱(9)和支柱固定套(10)与下模架(15)相连接，凹模(17)通过凹模固定环(16)固定在凹模固定座(12)上，凹模固定座(12)通过上模固定柱(8)固定在上模架(11)上，板料(19)放在压边圈(5)上，压边圈(5)通过压边连接杆(4)和连接固定座(3)固定在压边圈顶出盘(2)上，压边圈顶出盘(2)连接到下方的压边顶出杆(1)上，压边顶出杆(1)穿过下模架(15)由液压系统驱动进行压边；凸模(13)固定在凸模固定环(22)内部，然后凸模固定环(22)通过螺纹连接固定在凸模顶出杆(14)内部，凸模顶出杆(14)穿过下模架(15)由液压系统驱动进行成形；其特征在于：还设有信号发射器(18)、信号接收器(20)、定位滚子(21)和力传感器(23)，其中信号发射器(18)安装固定在凹模(17)下表面的凹槽内，信号接收器(20)安装固定在压边圈(5)上表面的凹槽内，定位滚子(21)安装固定在压边圈(5)上表面，力传感器(23)安装固定在凸模顶出杆(14)的凹槽中，位于凸模(13)的正下方。

2.如权利要求1所述的一种板料自动定位及失效预测装置，其特征在于：所述装置能够通过

更换凸凹模进行多种不同板料厚度的杯突实验和锥杯实验。

3.根据权利要求1所述的一种板料自动定位及失效预测装置，其特征是：凹模(17)下表面凹槽内呈90°夹角沿圆周方向均匀分布安装固定有四个信号发射器(18)，压边圈(5)上呈90°夹角沿圆周方向均匀分布安装固定有四个信号接收器(20)和四个定位滚子(21)，定位滚子(21)分布圆周半径小于信号接收器(20)分布圆周半径，信号发射器(18)和信号接收器(20)上下对齐，信号发射器(18)和信号接收器(20)分布的圆周直径和板料(19)的直径相等；当板料放上压边圈(5)时，板料(19)将挡住四个信号中的某个或者几个，则此时PLC将驱动被挡住信号接收器(20)附近的定位滚子(21)转动使得板料向内部小步进移动，最后当四个信号接收器(20)都能接收到信号时定位停止，完成板料(19)的精确定位。

4.根据权利要求1所述的一种板料自动定位及失效预测装置，其特征是：所述凸模(13)通过销钉卡在凸模固定环(22)内部，凸模(13)与凸模顶出杆(14)之间装有力传感器(23)，在成形过程中力传感器(23)实时的捕获力值，并由计算机计算出力的衰减值，当衰减值达到预设值时代表板料发生破裂失效，最后由PLC发出指令使凸模(13)停止，便于精确的预测板料失效时间。

5.根据权利要求1所述的一种板料自动定位及失效预测装置，其特征是：所述定位滚子(21)由轴承钢加工而成，表面附有一层硅橡胶以便在板料(19)定位和成形时增大摩擦。