CN104785574A - 一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置及测量方法，在上模座对应于各凸模的顶部设置有力传感器，力传感器的下端与凸模的顶部相抵，力传感器的上端与止付螺丝相抵，通过止付螺丝将力传感器固定在上模座的通孔内；测量装置还包括依次连接的电荷放大器、数据采集卡、计算机，所述传感器的传输导线连接电荷放大器，电荷放大器将力传感器产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡及计算机中进行数据处理，进而获得力的变化曲线。本发明解决了现有力传感器价格昂贵、体积大、实时性差等难题。本方法无需考虑压边力的大小，故准确性较高，同时可连续测量多个冲次下冲压力的曲线，且可在一次冲次下获得所有工位的力。

Description

一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及冲压力测试技术领域，尤其涉及一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置及测量方法。
背景技术
在冲压过程中，冲压力是一个比较重要的参数，是压力机吨位选择的重要依据，同时冲压力如果过大或过小，都会影响冲压件的成形质量，因此有必要对冲压力进行检测。
通常冲压力是通过经验公式进行计算的，但这得到的结果是冲压力的最大值，且经验公式往往会对某些因素进行忽略，因此通过经验公式得来的只能当作参考。
目前有关冲压力的检测大多数是对冲裁工序进行试验的，且都是单工位的，对于级进模各个工位的冲压力进行检测的方法及装置并未见到，特别是对于高速冲压时冲压力检测，若采用应变式力传感器，由于其实时性不够好，会出现检测滞后现象，因此本发明采用压电式力传感器。然而市场上的压电式力传感器普遍都较昂贵，如果将其应用于级进模各个工位的测量，测量费用较高，所以需要一种价格相对低廉的、体积较小的、实时性好的力传感器。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置及测量方法。解决现有传感器价格高、体积大、实时性差等技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置，所述级进模包括上模1和下模20，上模1包括上模座1-1、各工位的凸模，所述凸模通过固定座14与上模座1-1连接；在上模座1-1对应于各凸模的顶部分别开设有通孔，通孔内设置有力传感器12，力传感器12的下端与各凸模的顶部相抵，力传感器12的上端与止付螺丝13相抵，通过止付螺丝13将力传感器12固定在通孔内；所述力传感器12的传输导线通过开设在上模座1-1的线槽引出。
所述测量装置还包括依次连接的电荷放大器、数据采集卡、计算机，所述力传感器12的传输导线连接电荷放大器，电荷放大器将力传感器12产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡；数据采集卡将力传感器12的输出的数据传送至计算机中进行数据处理，进而获得力的变化曲线。
所述力传感器12为压电薄膜力传感器，包括压块12-1、PVDF压电薄膜12-2、固定座12-3；PVDF压电薄膜12-2置于压块12-1与固定座12-3之间，并通过粘胶将三者粘接固定。所述固定座12-3具有一凹槽，PVDF压电薄膜12-2置于凹槽底部，压块12-1置于PVDF压电薄膜12-2的上方。
采用上述测量装置测量料带高速冲压成形力的方法如下：
(1)、将级进模固定在工作台48与滑块44之间；
(2)、将卷料机构49上的料带43置于下模20的抬料销18上，并在级进模的另一侧设置拉料机构42；
(3)、在级进模上设置好滑块44的运动参数；该运动参数包括运动速度、运动周期及冲压次数；
(4)、开始进行测量，上模1下行，首先上脱板16、30压住料带43，为料带43提供一个压边力，然后随着滑块44带动各工位的凸模下行，冲压过程开始；
(5)、冲压过程中，料带43产生塑性变形，该变形力反作用于各工位凸模，通过凸模将冲压力传递给设置在上模座1-1通孔内的力传感器12；
(6)、当级进模达到设定的冲压次数后，停止运动；电荷放大器将力传感器12产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡；数据采集卡将力传感器12的输出的数据传送至计算机中进行数据处理，进而获得不同材质的料带43冲压成形力的变化曲线。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明针对现有冲压力检测时存在的缺陷，改进之处在于采用由压块12-1、PVDF压电薄膜12-2、固定座12-3构成的压电薄膜力传感器，将其封装后置于各工位凸模底部，并使用止付螺丝锁紧，并结合测量料带高速冲压成形力的方法，获得不同材质的料带43冲压成形力的变化曲线。解决现有力传感器价格昂贵、体积大、实时性不好等难题。
本方法由于是直接测量从凸模上传来的力，无需考虑料带43压边力的大小，故准确性较高，同时可连续测量多个冲次下冲压力的曲线，且可在一次冲次下获得所有工位的力。
附图说明
图1为本发明测量级进模高速冲压成形力的测量装置结构示意图。
图2为图1中所示级进模具部分结构示意图。
图3为图2中所示级进模具部分沿其中一个工位的剖面结构示意图。
图4为图2中力传感器12结构示意图。
图1至图4中：上模1；上模座1-1；凸模(包括：二次翻边凸模2；沉台凸模3；翻直边凸模4；冲孔凸模5；拉深凸模五7；拉深凸模四8；拉深凸模三9；拉深凸模二10；拉深凸模一11)；合销6；力传感器12；止付螺丝13、22、26；凸模固定板14；止挡板15，31；上脱板16，30；下模板17；抬料销18；下垫板19；下模20；下模座20-1；弹簧21、25；下垫块23；下模顶料销24；冲孔下模27；导正销28；内六角螺钉29、44；辅助导柱32；辅助导套33、41；模具弹簧34；卸料螺钉35；衬套36；大导套37；保持架38；大导柱39；导料板40；拉料机构42；料带43；滑块44；螺栓45；压板46；螺母47；工作台48；卷料机构49；压块12-1；PVDF压电薄膜12-2；固定座12-3。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明公开了一种测量级进模高速冲压成形力的测量装置，所述级进模包括上模1和下模20，上模1包括上模座1-1、各工位的凸模(包括：二次翻边凸模2；沉台凸模3；翻直边凸模4；冲孔凸模5；拉深凸模五7；拉深凸模四8；拉深凸模三9；拉深凸模二10；拉深凸模一11)，所述凸模通过固定座14与上模座1-1连接。在上模座1-1对应于各凸模的顶部分别开设有通孔，通孔内设置有力传感器12，力传感器12的下端与各凸模的顶部相抵，力传感器12的上端与止付螺丝13相抵，通过止付螺丝13将力传感器12固定在通孔内；所述力传感器12的传输导线通过开设在上模座1-1的线槽引出。
所述测量装置还包括依次连接的电荷放大器、数据采集卡、计算机，所述力传感器12的传输导线连接电荷放大器，电荷放大器将力传感器12产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡；数据采集卡将力传感器12的输出的数据传送至计算机中进行数据处理，进而获得力的变化曲线。
所述力传感器12为压电薄膜力传感器，包括压块12-1、PVDF压电薄膜12-2、固定座12-3；PVDF压电薄膜12-2置于压块12-1与固定座12-3之间，并通过粘胶将三者粘接固定。
上述测量装置测量料带高速冲压成形力的方法，可通过如下步骤实现：
(1)、将级进模固定在工作台48与滑块44之间；
(2)、将卷料机构49上的料带43置于下模20的抬料销18上，并在级进模的另一侧设置拉料机构42；
(3)、在级进模上设置好滑块44的运动参数；该运动参数包括运动速度、运动周期及冲压次数；
(4)、开始进行测量，上模1下行，首先上脱板16、30压住料带43，为料带43提供一个压边力，然后随着滑块44带动各工位的凸模下行，冲压过程开始；
(5)、冲压过程中，料带43产生塑性变形，该变形力反作用于各工位凸模，通过凸模将冲压力传递给设置在上模座1-1通孔内的力传感器12；
(6)、当级进模达到设定的冲压次数后，停止运动；电荷放大器将力传感器12产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡；数据采集卡将力传感器12的输出的数据传送至计算机中进行数据处理，进而获得不同材质的料带43冲压成形力的变化曲线。
本发明由于是直接测量从凸模上传来的力，无需考虑料带43压边力的大小，故准确性较高，同时本发明装置可连续测量多个冲次下冲压力的曲线，且可在一次冲次下获得所有工位的力。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测量级进模具高速冲压成形力的测量装置，所述级进模具包括上模(1)和下模(20)，上模(1)包括上模座(1-1)、各工位的凸模，所述凸模通过固定座(14)与上模座(1-1)连接，其特征在于：在上模座(1-1)对应于各凸模的顶部分别开设有通孔，通孔内设置有力传感器(12)，力传感器(12)的下端与各凸模的顶部相抵，力传感器(12)的上端与止付螺丝(13)相抵，通过止付螺丝(13)将力传感器(12)固定在通孔内；所述力传感器(12)的传输导线通过开设在上模座(1-1)的线槽引出；
所述测量装置还包括依次连接的电荷放大器、数据采集卡、计算机，所述力传感器(12)的传输导线连接电荷放大器，电荷放大器将力传感器(12)产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡；数据采集卡将力传感器(12)的输出的数据传送至计算机中进行数据处理，进而获得力的变化曲线。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述力传感器(12)为压电薄膜力传感器，包括压块(12-1)、PVDF压电薄膜(12-2)、固定座(12-3)；PVDF压电薄膜(12-2)置于压块(12-1)与固定座(12-3)之间，并通过粘胶将三者粘接固定。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：固定座(12-3)具有一凹槽，PVDF压电薄膜(12-2)置于凹槽底部，压块(12-1)置于PVDF压电薄膜(12-2)的上方。
4.采用权利要求1或2或3所述测量装置测量料带高速冲压成形力的方法，其特征在于如下步骤：
(1)、将级进模具固定在工作台(48)与滑块(44)之间；
(2)、将卷料机构(49)上的料带(43)置于下模(20)的抬料销(18)上，并在级进模具的另一侧设置抬拉料机构(42)；
(3)、在级进模具上设置好滑块(44)的运动参数；该运动参数包括运动速度、运动周期及冲压次数；
(4)、开始进行测量，上模(1)下行，首先上脱板(16、30)压住料带(43)，为料带(43)提供一个压边力，然后随着滑块(44)带动各工位的凸模下行，冲压过程开始；
(5)、冲压过程中，料带(43)产生塑性变形，该变形力反作用于各工位凸模，通过凸模将冲压力传递给设置在上模座(1-1)通孔内的力传感器(12)；
(6)、当级进模具达到设定的冲压次数后，停止运动；电荷放大器将力传感器(12)产生的电荷信号转换成电压模拟信号并传送至数据采集卡；数据采集卡将力传感器(12)的输出的数据传送至计算机中进行数据处理，进而获得不同材质的料带(43)冲压成形力的变化曲线。
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