CN108393385A - 一种带有自适应反馈的板料拉深成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种专门针对板料在拉深成形时利用超声测厚实时监测板厚且调整压边力的新型拉深成形方法。本发明的目的是为了克服目前拉深成形零件壁厚减薄严重，严重影响产品性能及材料利用率的问题。通过在冲压成形过程中不断检测板料的厚度和危险点处的壁厚，实时调整压边力，以保证成形零件质量的板料拉深成形方法。方法步骤主要包括：模拟分析零件壁厚减薄危险点，安装超声测厚装置；拉深及检测；调整压边力；加工零件的取出与检测。本发明实现了在线自动检测成形零件壁厚并不断实时调整压边力，改善了成形零件由于壁厚严重减薄所造成的开裂等成形缺陷问题，同时还有效提高了零件的拉深成形变形能力。

Description

一种带有自适应反馈的板料拉深成形方法
技术领域
本发明涉及一种专门针对板料在拉深成形时利用超声测厚实时监测板厚且调整压边力的新型拉深成形方法。
背景技术
板料成形技术是先进制造技术的重要组成部分，在汽车、轨道交通、航空航天、机电、轻工、通信、家电等产品中应用广泛，对于促进国民经济的发展发挥着重要作用。
拉深又称拉延，是板料冲压技术中的重要工艺手段之一，在汽车、航空等工业领域具有广泛的应用。但由于其变形过程复杂，工艺参数、几何参数和材料参数选择不当时容易产生起皱、破裂和回弹等缺陷。在拉深成形过程中，平板坯料受凸模传递的拉力，由四周向中心移动，径向逐渐缩小。当板料的厚度小、拉深变形程度大时，在应力作用下，工件的平面法兰部分会出现失稳起皱现象，以及工件侧壁变薄和变形不均匀的问题，导致产品质量不稳定。
在板料成形过程中,压边力的大小是影响其成形质量的关键因素,因此压边力控制技术一直都是人们研究的热点。一般来说，压边力过小，将无法有效地控制材料的流动，板料很容易起皱；而压边力过大，虽然可以避免起皱，但拉破趋势会明显增加，同时模具和板料的表面受损可能性亦增大，进而影响模具寿命和板料拉深成形质量。
拉深成形后的零件剩余壁厚必须满足服役要求，且剩余壁厚往往是该类零件服役的核心要求。为保证最终加工完的零件满足剩余壁厚要求，需准确给点工艺参量，尤其是压边力的大小。
但对于目前的拉深工艺来说，往往采用固定压边力，由于压边力不可调，往往虽然避免了不起皱，但工件壁厚减薄严重。
因此如能在成形过程中实时检测零件壁厚，依托检测结果实时调整压边力，则有望有效抑制拉深成形过程中的壁厚减薄。
超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度，具有良好的实时检测零件壁厚的能力。
本专利正是在此背景下提出，针对目前拉深成形工艺中无法根据拉深工件实时壁厚变化精确控制压边力，易出现严重减薄与工件开裂的成形缺陷的问题，提出一种在板料拉深成形的过程中自动实时测量板料厚度，根据实时监测结果不断调整压边力，以防止发生起皱、破裂等缺陷的技术方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前拉深成形零件壁厚减薄严重，严重影响产品性能及材料利用率的问题，通过在冲压成形过程中不断检测板料的厚度和危险点处的壁厚，实时调整压边力，以保证成形零件质量的板料拉深成形方法。
本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是，将接触式超声波测厚装置置于成形件危险点对应的凸模中，在板料拉深成形过程中，实时检测零件壁厚变化，根据检测结果，调整相应点材料的压边力，保证零件在近等壁厚的工作条件下成形。
其基本实施过程如下：
第一步：通过模拟分析零件壁厚减薄危险点，确定相应的凸模位置，将超声测厚装置安装在相应冲头位置，并将测厚装置测量信号接入控制计算机系统。
第二步：拉深及检测。进行拉深成形，同时在成形过程中通过超声测厚装置实时检测危险点零件壁厚变化，并将测量值反馈给计算机控制系统。
第三步：压边力调整。根据实时壁厚测量结果，当危险点检测结果壁厚小于临界值时，减小压边力，增加材料的流入量，抑制壁厚减薄；当壁厚增加大于临界值时，保持压边力不变或增加压边力，控制材料流入量，避免起皱等缺陷的产生。
第四步：加工零件的取出与检测。结合上述成形工艺过程，当拉深工艺达到拉深深度后，退出凸模，取出成形零件，根据工艺规范检测零件壁厚等质量，满足工艺要求则完成加工，包装入库。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明提出了一种能够实现在线自动检测成形零件壁厚并不断实时调整压边力的技术方法，可以显著减小成形零件由于壁厚严重减薄所造成的开裂等成形缺陷的形成，同时有效提高零件的拉深成形变形能力。
附图说明
图1为该方案的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
第一步：通过模拟分析零件壁厚减薄危险点，确定相应的凸模位置，将超声测厚装置安装在相应冲头位置，并将测厚装置测量信号接入控制计算机系统。
第二步：拉深及检测。进行拉深成形，同时在成形过程中通过超声测厚装置实时检测危险点零件壁厚变化，并将测量值反馈给计算机控制系统。
第三步：压边力调整。根据实时壁厚测量结果，当危险点检测结果壁厚小于临界值时，减小压边力，增加材料的流入量，抑制壁厚减薄；当壁厚增加大于临界值时，保持压边力不变或增加压边力，控制材料流入量，避免起皱等缺陷的产生。
第四步：加工零件的取出与检测。结合上述成形工艺过程，当拉深工艺达到拉深深度后，退出凸模，取出成形零件，根据工艺规范检测零件壁厚等质量，满足工艺要求则完成加工，包装入库。
本实施方式的优点：
自此，实现了在线自动检成形零件测壁厚并不断实时调整压边力的技术方法。该发明在机测量过程中，能够实现在线自动检成形零件测壁厚并不断实时调整压边力的技术方法，可以显著减小成形零件由于壁厚严重减薄所造成的开裂等成形缺陷的形成，同时有效提高零件的拉深成形变形能力。

Claims (2)

1.一种带有自适应反馈的板料拉深成形方法，其特征在于：
结合冲压拉深成形工艺，通过在冲头处放入超声测厚仪，对板料在冲压成形过程中随时检测板料的厚度和危险点处的壁厚，实时调整压边力。
2.根据权利要求1所述的一种带有自适应反馈的板料拉深成形方法，具体按照步骤完成：
(1)通过模拟分析零件壁厚减薄危险点，确定相应的凸模位置，将超声测厚装置安装在相应冲头位置，并将测厚装置测量信号接入控制计算机系统；
(2)进行拉深成形，同时在成形过程中通过超声测厚装置实时检测危险点零件壁厚变化，并将测量值反馈给计算机控制系统；
(3)根据实时壁厚测量结果，当危险点检测结果壁厚小于临界值时，减小压边力，增加材料的流入量，抑制壁厚减薄；当壁厚增加大于临界值时，保持压边力不变或增加压边力，控制材料流入量，避免起皱等缺陷的产生；
(4)结合上述成形工艺过程，当拉深工艺达到拉深深度后，退出凸模，取出成形零件，根据工艺规范检测零件壁厚等质量，满足工艺要求则完成加工，包装入库。
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