CN105436244B - 一种三通管内高压成形过程在线检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种三通管内高压成形过程在线检测系统及方法。包括控制器、信号采集装置及信号处理系统，信号采集装置采集三通管内高压成形装置在成形过程的数据，且信号采集装置的信号输出端与信号处理系统的输入端连接，信号处理系统的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端控制三通管内高压成形装置工作。本发明的三通管内高压成形过程在线检测系统，方便实用，结构简单，可提高三通管成形件的质量，还可提高生产效率。本发明的在线检测方法，根据三通管零件质量要求，并通过理论分析，确定三通管内高压成形工艺参数与壁厚变化的关系，采用信号采集系统获取成形过程工艺的特征参数，并通过信号处理系统进行分析处理，最终达到实时监控和实时反馈的效果。

Description

一种三通管内高压成形过程在线检测系统及方法
技术领域
本发明是一种三通管内高压成形过程在线检测系统及方法，属于三通管内高压成形过程在线检测系统及方法的创新技术。
背景技术
在线检测技术作为以现代测量技术为核心，广泛应用于各种工业过程中。随着科技快速发展和市场竞争愈来愈激烈，生产效率和产品质量成为生产者必须考虑的问题。由于在线检测技术通过各种硬件传感器对生产过程的工艺参数进行提取和处理，具有速度快，准确、稳定及易于实时检测和反馈等诸多优点，成为实现产品生产过程控制和质量控制的关键技术之一。
三通管内高压成形是管材在内压、轴向进给和支管背压共同作用下的复杂成形过程，只有在三者参数协调及合理的匹配才能成形出合格的三通管零件。如果内压过大而轴向进给补料量过小，支管壁厚减少导致破裂容易产生；如果内压过小而轴向进给补料过大，主管材料堆积使得壁厚增大，导致主管容易发生起皱。由于内高压成形是在密闭空间进行，所以无法直接通过观察的方式进行判断零件是否起皱。然而，起皱和破裂等缺陷都与成形零件不同部位的壁厚变化有关系，通过判断在局部区域的不同位置厚度的比值（t1/t2）达到某一临界值时，可认为起皱；此外，通过判断易于出现破裂地方的壁厚达到某一临界值时，可认为零件产生破裂。因此，通过实时检测内压、轴向进给量、背压以及壁厚变化等参数可以掌握成形工艺参数对成形零件质量的影响，并将检测的参数进行处理后反馈至设备控制器，达到成形过程的智能化，保证产品质量和减少废品率。
目前，三通管内高压成形主要采用“试错法”获取成形工艺的基本参数（内压、轴向进给量及背压），并通过人工检测的方式对起皱和破裂进行检测。该方法存在以下缺点：1）试验和检测均受到操作人员经验、素质等因素影响，操作人员经验的差异导致成形过程和成形零件质量的判断有所不同，缺乏稳定性和准确性。2）该方法所耗费的时间长，生产效率低，无法对所有产品进行全部检测，废品高。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种提高三通管零件的成形质量和生产效率的三通管内高压成形过程在线检测系统。
本发明的另一目的在于提供一种操作简单方便的三通管内高压成形过程在线检测方法。
本发明的技术方案是：本发明的三通管内高压成形过程在线检测系统，包括有控制器、信号采集装置及信号处理系统，其中信号采集装置采集三通管内高压成形装置在成形过程的数据，且信号采集装置的信号输出端与信号处理系统的输入端连接，信号处理系统的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端控制三通管内高压成形装置工作。
本发明的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，包括有如下步骤：
1）确定三通管零件质量要求；
2）确定三通管内高压成形的工艺参数及工艺参数与壁厚变化的关系；
3）信号采集装置获取三通管内高压成形过程的工艺参数及壁厚；
4）信号采集装置将采集的信号传输到信号处理系统；
5）信号处理系统对采集的信号进行放大、滤波，并将转换为直观的图形显示；
6）信号处理系统将分析结果与三通管零件质量要求相比较，确定零件质量是否符合要求；
7）如果符合要求，下一个零件成形工艺参数按照原先设定的参数进行成形；
8）如果不符合，信号处理系统将检测的结果与已经确定好的参数关系进行匹配比对，进行下一个零件成形工艺参数的修正，并将修正的结果反馈至控制器。
本发明的三通管内高压成形过程在线检测系统，方便实用，结构简单，不仅可以提高三通管成形件的质量，还可以提高生产效率。本发明的三通管内高压成形过程在线检测方法，根据客户要求，确定三通管零件质量要求，并通过理论分析，确定三通管内高压成形工艺参数（内压、轴向进给量和背压）与壁厚变化的关系，采用信号采集系统获取成形过程工艺的特征参数，并通过信号处理系统进行分析处理，最终达到实时监控和实时反馈的效果。本发明是一种简单有效的三通管内高压成形过程在线检测系统及方法。
附图说明
图1为本发明三通管内高压成形过程在线检测系统的结构原理图；
图2为本发明三通管内高压成形过程在线检测方法的流程图；
图3为本发明三通管内高压成形过程信号采集装置示意图。
具体实施方式
实施例：
本发明的结构示意图如图1、2、3所示，本发明的三通管内高压成形过程在线检测系统，包括有控制器、信号采集装置及信号处理系统，其中将信号采集装置采集三通管内高压成形装置在成形过程的数据，且信号采集装置的信号输出端与信号处理系统的输入端连接，信号处理系统的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端控制三通管内高压成形装置工作。
本实施例中，上述控制器为三通管内高压成形装置的控制器。
本实施例中，上述信号采集装置是压力传感器、位移传感器、测厚仪和数据采集卡。
本实施例中，上述信号处理系统还连接有显示装置。便于操作工人查看成形工艺参数的变化。
上述信号采集装置装设在三通管内高压成形装置中，信号采集装置中的压力传感器包括有第一压力传感器1、第二压力传感器6、第三压力传感器10，位移传感器包括有第一位移传感器7、第二位移传感器11、第三位移传感器14，测厚仪包括有第一测厚仪4、第二测厚仪8、第三测厚仪12，三通管内高压成形装置包括有第一轴向进给冲头2、第二轴向进给冲头9、模具3、背压冲头5、三通管零件13，其中三通管零件13设有分别与三通管零件13所设管腔相通的三个端口，三通管零件13放置在成形模具3中，第一轴向进给冲头2及第二轴向进给冲头9都装设在成形模具4中，且第一轴向进给冲头1的一端与三通管零件13的第一端口触接，第二轴向进给冲头9的一端与三通管零件13的第二端口触接，第一轴向进给冲头2及第二轴向进给冲头9所设腔体均与三通管零件13的管腔相通，高压液体能充到第一轴向推力冲头1所设腔体内及能充到第二轴向推力冲头9所设腔体内，背压冲头5装设在模具3上，且背压冲头5的一端与三通管零件13的第三端口触接，第一压力传感器1、第二压力传感器6、第三压力传感器10分别检测第一轴向进给冲头2、第二轴向进给冲头9及背压冲头5的进给压力，第一位移传感器7、第二位移传感器11、第三位移传感器14分别检测第一轴向进给冲头2、第二轴向进给冲头9及背压冲头5的位移，第一测厚仪4、第二测厚仪8、第三测厚仪12分别检测三通管零件13中三个管壁的厚度。
本发明的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，包括有如下步骤：
1）确定三通管零件质量要求；
2）确定三通管内高压成形的工艺参数及工艺参数与壁厚变化的关系；
3）信号采集装置获取三通管内高压成形过程的工艺参数及壁厚；
4）信号采集装置将采集的信号传输到信号处理系统；
5）信号处理系统对采集的信号进行放大、滤波，并将转换为直观的图形显示。
6）信号处理系统将分析结果与三通管零件质量要求相比较，确定零件质量是否符合要求；
7）如果符合要求，下一个零件成形工艺参数按照原先设定的参数进行成形；
8）如果不符合，信号处理系统将检测的结果与已经确定好的参数关系进行匹配比对，进行下一个零件成形工艺参数的修正，并将修正的结果反馈至控制器。
本实施例中，上述步骤2）三通管内高压成形工艺参数包括有内压、轴向进给量、背压。
本实施例中，上述步骤2）根据内高压成形理论和有限元分析，确定三通管内高压成形工艺参数与壁厚变化的关系。
本实施例中，上述步骤3）采用压力传感器、位移传感器和测厚仪分别测量内压、轴向进给量、背压和壁厚。
本实施例中，上述步骤5）信号处理系统通过放大器、滤波器将信号进行放大和滤波，并通过电信号与工艺参数的对应关系将采集的信号转换为直观的工艺参数数值。

Claims (9)

1.一种三通管内高压成形过程在线检测系统，其特征在于包括有控制器、信号采集装置及信号处理系统，其中信号采集装置采集三通管内高压成形装置在成形过程的数据，且信号采集装置的信号输出端与信号处理系统的输入端连接，信号处理系统的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端控制三通管内高压成形装置工作；上述信号采集装置装设在三通管内高压成形装置中，信号采集装置中的压力传感器包括有第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，位移传感器包括有第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器，测厚仪包括有第一测厚仪、第二测厚仪、第三测厚仪，三通管内高压成形装置包括有第一轴向进给冲头、第二轴向进给冲头、模具、背压冲头、三通管零件，其中三通管零件设有分别与三通管零件所设管腔相通的三个端口，三通管零件放置在成形模具中，第一轴向进给冲头及第二轴向进给冲头都装设在成形模具中，且第一轴向进给冲头的一端与三通管零件的第一端口触接，第二轴向进给冲头的一端与三通管零件的第二端口触接，第一轴向进给冲头及第二轴向进给冲头所设腔体均与三通管零件的管腔相通，高压液体能充到第一轴向推力冲头所设腔体内及能充到第二轴向推力冲头所设腔体内，背压冲头装设在模具上，且背压冲头的一端与三通管零件的第三端口触接，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器分别检测第一轴向进给冲头、第二轴向进给冲头及背压冲头的进给压力，第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器分别检测第一轴向进给冲头、第二轴向进给冲头及背压冲头的位移，第一测厚仪、第二测厚仪、第三测厚仪分别检测三通管零件中三个管壁的厚度。
2.根据权利要求1所述的三通管内高压成形过程在线检测系统，其特征在于上述控制器为三通管内高压成形装置的控制器。
3.根据权利要求1所述的三通管内高压成形过程在线检测系统，其特征在于上述信号采集装置包括有压力传感器、位移传感器、测厚仪和数据采集卡。
4.根据权利要求1所述的三通管内高压成形过程在线检测系统，其特征在于上述信号处理系统还连接有显示装置。
5.一种根据权利要求1所述的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，其特征在于包括有如下步骤：
1）确定三通管零件质量要求；
2）确定三通管内高压成形的工艺参数及工艺参数与壁厚变化的关系；
3）信号采集装置获取三通管内高压成形过程的工艺参数及壁厚；
4）信号采集装置将采集的信号传输到信号处理系统；
5）信号处理系统对采集的信号进行放大、滤波，并将转换为直观的图形显示；
6）信号处理系统将分析结果与三通管零件质量要求相比较，确定零件质量是否符合要求；
7）如果符合要求，下一个零件成形工艺参数按照原先设定的参数进行成形；
8）如果不符合，信号处理系统将检测的结果与已经确定好的参数关系进行匹配比对，进行下一个零件成形工艺参数的修正，并将修正的结果反馈至控制器。
6.根据权利要求5所述的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤2）三通管内高压成形工艺参数包括有内压、轴向进给量、背压。
7.根据权利要求5所述的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤2）根据内高压成形理论和有限元分析，确定三通管内高压成形工艺参数与壁厚变化的关系。
8.根据权利要求5所述的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤3）采用压力传感器、位移传感器和测厚仪分别测量内压、轴向进给量、背压和壁厚。
9.根据权利要求5所述的三通管内高压成形过程在线检测系统的检测方法，其特征在于上述步骤5）信号处理系统通过放大器、滤波器将信号进行放大和滤波，并通过电信号与工艺参数的对应关系将采集的信号转换为直观的工艺参数数值。
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