CN104190742A - 一种差温式实时检测钢模胀形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种差温式实时检测钢模胀形装置，属于冲压成形技术领域。其特征在于：凹模固定座下表面凹槽中安装固定有CCD图像传感器，模柄下表面中心位置的凹槽中安装固定有红外线温度传感器，胀形过程红外线温度传感器能够实时的检测试件的温度，CCD图像传感器能够实时的检测捕捉胀形实验破裂的位置；成形时高强钢板料上下用陶瓷纤维纸进行隔热，通过电阻加热导线进行加热到预设温度，实验由拉伸机的十字头上下移动提供动力；本装置能够提供差温胀形的环境，很好的模拟了热冲压的过程，同时采用红外线温度传感器和CCD图像传感器能够实时的检测温度和捕捉破裂位置和破裂时刻，提高了成形极限测量的精度。

Description

一种差温式实时检测钢模胀形装置

技术领域

本发明专利涉及一种差温式实时检测钢模胀形装置，本装置主要用来进行差温钢模胀形实验，进而测量高强钢板料在不同温度下的成形极限，因此属于冲压成形技术领域。

背景技术

随着能源消耗、环境污染越来越严重，以及安全性的要求不断提高，汽车行业对汽车轻量化和汽车安全性能要求也不断提高，热冲压技术是缓解这一现象的重要先进技术之一，热冲压技术是指将高强钢板料先加热到奥氏体化温度（900℃），然后快速转移到模具上，然后进行冲压成形，淬火保压的一种新技术，该技术成形后的制件抗拉强度能够高达1500Mpa，在相同强度下能够很好的实现轻量化，同时保证了安全性能要求。

成形极限是衡量材料的综合成形性能的一种重要的评定指标，在工业上得到广泛的应用，是评判板材成形性能优劣和解决板材成形问题的一个非常重要的工具，因此测量热冲压过程中的高强钢板料成形极限有着重要的意义；成形极限的测量方法有多种，现在应用较为广泛的方法是平面法和半球法；本发明中应用的是半球法，在现有的高强钢热冲压成形极限的测量方法中主要是将高强钢板料和模具在一个密闭的炉子里面一起加热到一个设定的温度，然后进行胀形实验，测量材料的成形极限，这个测出的成形极限是在等温下进行的与实际热冲压不吻合，测出的成形极限曲线比实际的要大，同时现有的控制凸模停止的方法主要是采用最大成形力法，这种方法通过设定控制载荷进行控制凸模停止，因此很难把握和实时的捕捉高强钢板料失效和破裂的位置。

本发明提供的是一种差温式实时检测钢模胀形装置，该装置仿效实际的热冲压过程，提供了一个差温胀形的环境，提高了测量成形极限的准确性；同时采用红外线温度传感器进行温度实时的测量与及通过CCD图像传感器实时采集和捕捉高强钢板料破裂时刻和位置，进而发出信号使得胀形结束，提高了成形极限测量的精度，本发明很好的模拟了热冲压的实际过程，更符合实际生产要求。

发明内容

本发明专利设计了一种差温式实时检测钢模胀形装置，属于冲压成形技术领域；该装置主要应用于差温钢模胀形实验，高强钢板料通过电阻加热方式快速加热到设定的温度，然后通过绝缘材料进行隔热形成一个差温环境，在胀形过程中模柄下表面的红外线测温仪能够实时的测量高强钢板料的温度，同时凹模固定座上安装有CCD图像传感器进行实时捕捉高强钢板料的破裂位置，本发明提供了一种差温钢模胀形实验模具，该模具很好的模拟了热冲压过程，提高了成形极限的测量精度，测出的成形极限具有实际的应用价值。

本发明的技术方案是：提供一种差温式实时检测钢模胀形装置，该装置能够更精确的测量热成形高强钢板料的成形极限，通过温度传感器进行温度的实时监测，以及采用CCD图像传感器进行了高强钢板料破裂位置的实时采集和捕捉，提高了成形极限的测量精度和实用性。

本发明提供了一种差温式实时检测钢模胀形装置，所述装置用于进行差温胀形实验，或用于进行常温胀形实验，所述装置包括凸模固定座、导柱、弹簧、导销、压边圈、凹模、导套、凹模固定座、模柄、高强钢板料、凸模；凹模固定座通过导柱及导套和凸模固定座固定连接并进行导向，导套固定在凹模固定座导套孔内，导柱固定在凸模固定座上表面；凹模通过螺栓连接固定在凹模固定座的下表面，凹模下表面上设有拉延槽；设有拉压筋的压边圈通过导销和弹簧连接固定在凸模固定座上表面，凸模通过螺纹连接固定在凸模固定座上；凹模固定座和模柄通过螺纹进行连接固定，模柄通过圆柱孔由圆柱销固定在拉伸机十字头横梁上，下模通过凸模上的圆柱孔由圆柱销固定在拉伸机上；其特征在于：本发明还设有电阻加热导线、CCD图像传感器、红外线温度传感器、陶瓷纤维纸，其中凹模固定座下表面凹槽中安装固定有CCD图像传感器，模柄下表面中心位置凹槽中安装固定有红外线温度传感器，成形时高强钢板料上下放有陶瓷纤维纸然后固定在压边圈和凹模之间，高强钢板料通过电阻加热导线进行快速加热，实验中由拉伸机的十字头上下移动提供动力。

本发明中，高强钢板料在加热前上下放有绝缘材料陶瓷纤维纸进行隔热，绝缘材料陶瓷纤维纸只分布在高强钢板料分别和凹模、压边圈的接触部位，然后固定在压边圈和凹模之间，加热时通过电阻加热导线对高强钢板料快速加热到预设的温度，由于绝缘材料陶瓷纤维纸的隔热，使得模具的温度仍然保持着较低的温度，从而在进行胀形成形时形成了一个差温环境，模拟了实际热成形过程中高强钢板料成形的状态，测出的成形极限更符合实际情况，更加精确。

本发明中，所述凹模固定座上呈90°夹角沿圆周方向均匀分布着四个CCD图像传感器，分布圆周在成形区位置内部即和凹模成形内腔的圆周相等，模柄下表面安装有一个红外线温度传感器，实验时红外线温度传感器能够实时的测量高强钢板料的温度，以保证高强钢板料在设定的温度范围内进行胀形，CCD图像传感器能够实时的捕捉和采集高强钢板料发生失效的时刻和位置，从而保证高强钢板料能够在刚失效破裂的时刻及时的被捕捉到，从而提高胀形成形极限测量精度。

本发明中，所述压边圈采用导销进行导正的同时通过弹簧提供压边力，四根导销沿圆周方向均匀分布在压边圈的外缘，四根弹簧套在导销外表面固定在凸模固定座的上表面，弹簧所提供的压边足以压紧高强钢板料使得成形部位以外的高强钢板料不能够流动，成形完后弹簧推动压边圈自动复位。

附图说明

图1是差温钢模胀形实验装置装配图。

图2是差温钢模胀形实验装置三维装配图。

图3是模柄和凹模固定座上传感器分布图。

图4是差温胀形实验安装在拉伸机上的示意图。

附图中：1- 凸模固定座  2-导柱  3- 弹簧  4-导销  5- 压边圈  6- 电阻加热导线  7-凹模  8- 导套  9- 凹模固定座  10- CCD图像传感器  11- 模柄  12-红外线温度传感器  13- 陶瓷纤维纸  14- 高强钢板料  15- 凸模  16- 拉伸机  17- 圆柱销  18- 十字头横梁。

具体实施方式

由图1-图4可知，本发明提供了一种差温式实时检测钢模胀形装置，所述装置用来进行差温胀形实验，或用来进行常温胀形实验，所述装置由凸模固定座1、导柱2、弹簧3、导销4、压边圈5、电阻加热导线6、凹模7、导套8、凹模固定座9、CCD图像传感器10、模柄11、红外线温度传感器12、陶瓷纤维纸13、高强钢板料14、凸模15组成；凹模固定座9通过导柱2及导套8与凸模固定座1连接固定并进行导向，导套8固定在凹模固定座9上的导套孔内，导柱2固定在凸模固定座1上表面的导柱槽内；凹模7通过螺栓连接固定在凹模固定座9的下表面，凹模7上设有拉延槽；设有拉压筋的压边圈5通过导销4和弹簧3连接固定在凸模固定座1上，导销4固定在凸模固定座1上表面，弹簧3套在导销4的外部，凸模15通过螺纹连接固定在凸模固定座1上；凹模固定座9和模柄11通过螺纹进行连接固定，模柄11通过圆柱孔由圆柱销17固定在拉伸机16十字头横梁18上，凸模15通过凸模15上的圆柱孔由圆柱销17固定在拉伸机16上；高强钢板料14上下放有陶瓷纤维纸13进行隔热，实验时固定在压边圈5和凹模7之间，实验由拉伸机16的十字头横梁18上下移动提供成形力；CCD图像传感器10安装在凹模固定座9的凹槽内部，红外线温度传感器12安装固定在模柄11中心位置的凹槽内部，成形过程中CCD图像传感器10和红外线温度传感器12可以实时的测量高强钢板料14的温度和捕捉高强钢板料14失效的位置和破裂的时刻，提高成形极限的测量精度。

由图1所示可知，在加热前高强钢板料14上下放置环形的绝缘材料陶瓷纤维纸13进行隔热，然后固定在压边圈5和凹模7之间，夹紧后通过电阻加热导线6进行快速加热到预设的成形温度，陶瓷纤维纸13把高强钢板料14分别和凹模7、压边圈5的接触区隔离开来，使得高强钢板料14和模具之间不能进行热量的传导，进而使得模具的温度仍然保持在低温状态，形成了一个差温成形的环境，模拟了实际热成形过程中成形工况，测出的成形极限更符合实际情况，具有实际的应用价值，加热时开启加热开关，红外线温度传感器12能够实时的检测高强钢板料14的加热温度。

由图2-3所示可知，四个CCD图像传感器10沿圆周方向均匀分布在凹模固定座9下表面凹槽内部，分布圆周和凹模7内腔的成形区域的圆周相等，模柄11下表面中心位置安装有一个红外线温度传感器12，实验时红外线温度传感器12能够从高强钢板料14开始加热到成形结束一直实时的测量超高强钢板料14的温度，以保证高强钢板料14在设定的温度范围内进行胀形，CCD图像传感器10在差温钢模胀形过程中能够实时的捕捉和采集超高强钢板料14发生失效的时刻和位置，当高强钢板料14发生失效时立即发出胀形结束信号，从而保证高强钢板料14能够在刚失效破裂的时刻和位置及时的被捕捉到，提高胀形成形极限测量精度。

由图4所示可知，当差温胀形模具安装到拉伸机16上后，模柄11通过圆柱销17固定在拉伸机16的十字横梁18上，凸模15通过凸模15圆柱孔由圆柱销17固定在拉伸机16固定座的圆孔里，实验时十字横梁18先下移一段位移使得弹簧3压缩进而使得高强钢板料14被压紧，然后开启加热装置使得高强钢板料14加热到预设温度，由于陶瓷纤维纸13将高强钢板料14和凹模7、压边圈5进行隔离从而形成了一个差温成形的环境，此过程红外线温度传感器12一直对高强钢板料14的温度进行采集并记录，当高强钢板料14加热到预设温度值时，十字头横梁18继续下移进行钢模胀形，此时CCD图像传感器10不断地对高强钢板料14失效和破裂的位置信息进行捕捉和采集，当高强钢板料14发生失效破裂时，实验立即停止，实验结束后，十字头横梁18上移，压边圈5在弹簧3的作用下进行复位，然后取出胀形试件。

Claims (5)

1.一种差温式实时检测钢模胀形装置，所述装置包括凸模固定座(1)、导柱(2)、弹簧(3)、导

销(4)、压边圈(5)、凹模(7)、导套(8)、凹模固定座(9)、模柄(11)和凸模(15)；凹模固定座(9)通过导柱(2)及导套(8)和凸模固定座(1)连接并进行导向，导套(8)固定在凹模固定座(9)导套孔内，导柱(2)固定在凸模固定座(1)上表面；凹模(7)通过螺栓连接固定在凹模固定座(9)的下表面，凹模(7)下表面上设有拉延槽；设有拉压筋的压边圈(5)通过导销(4)和弹簧(3)连接固定在凸模固定座(1)上表面，凸模(15)通过螺纹连接固定在凸模固定座(1)上；凹模固定座(9)和模柄(11)通过螺纹进行连接固定，模柄(11)通过圆柱孔由圆柱销(17)固定在拉伸机(16)十字头横梁(18)上，凸模(15)通过凸模(15)上的圆柱孔由圆柱销(17)固定在拉伸机(16)上；其特征在于：还设有电阻加热导线(6)、CCD图像传感器(10)、红外线温度传感器(12)、陶瓷纤维纸(13)，其中凹模固定座(9)下表面凹槽中安装固定有CCD图像传感器(10)，模柄(11)下表面中心位置的凹槽中安装固定有红外线温度传感器(12)，成形时高强钢板料(14)上下放有陶瓷纤维纸(13)然后固定在压边圈（5）和凹模（7）之间，高强钢板(14)通过电阻加热导线(6)快速加热，实验过程通过拉伸机(16)的十字头横梁(18)上下移动提供动力。

2.根据权利要求1所述一种差温式实时检测钢模胀形装置，其特征是：所述装置用于进行

差温胀形实验，或用于进行常温胀形实验。

3.根据权利要求1所述一种差温式实时检测钢模胀形装置，其特征是：高强钢板料(14)加热前上下放有绝缘材料陶瓷纤维纸(13)进行隔热，绝缘材料陶瓷纤维纸(13)只分布在高强钢板料(14)分别和压边圈(5)、凹模（7）的接触部位，然后固定在压边圈(5)和凹模(7)之间，加热时通过电阻加热导线(6)快速加热到预设的温度，由于绝缘材料陶瓷纤维纸(13)的隔热，使得模具的温度仍然保持着低温，从而在进行胀形成形时形成了一个差温环境，模拟了实际热成形过程中成形状态，测出的成形极限更符合实际情况，更加精确。

4.根据权利要求1所述的一种差温式实时检测钢模胀形装置，其特征在于：所述凹模固定座(9)下表面凹槽内呈90°夹角沿圆周方向均匀分布着四个CCD图像传感器(10)，分布圆周大小和凹模(7)内侧型腔大小相等，模柄(11)下表面中心位置凹槽中安装有一个红外线温度传感器(12)，实验时红外线温度传感器(12)能够实时的测量高强钢板料(14)的温度，以保证高强钢板料(14)在设定的温度范围内进行胀形，CCD图像传感器(10)能够实时的捕捉和采集高强钢板料发生破裂失效的时刻和位置，从而保证高强钢板料(14)能够在刚失效破裂的时刻被捕捉到，提高胀形成形极限测量精度。

5.根据权利要求1所述的一种差温式实时检测钢模胀形装置，其特征是，所述压边圈(5)采用四根沿圆周均匀分布的导销(4)导正同时通过弹簧(3)提供压边力，弹簧(3)提供的压边力足以压紧高强钢板料(14)使得成形部位以外的高强钢板料(14)不能够流动。