CN110014090A - 一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，包括模具和磁流变阻尼器，所述模具包括上模座和下模座，所述上模座和下模座之间通过所述磁流变阻尼器活动连接：所述下模座上设有凹模，所述凹模内设有凸模；所述上模座的下端设有凸凹模，所述上模座通过所述磁流变阻尼器带动所述凸凹模沿着所述磁流变阻尼器的活塞杆方向向所述下模座上的凹模和凸模进行冲压。本发明能适应随机振动的最佳控制要求，使控制频率和阻尼等参数均可调节，是一种能实现“最佳减振”的主动式阻尼可控落料拉伸模。

Description

一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种应用于高速冲床冲模上的可控磁流变阻尼器，特别涉及一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器及其安装方法。

背景技术

目前，为了缩短单位数量产品的加工工时、提高企业生产效率和市场竞争优势，冲压生产企业对于高速冲床的冲压冲次提出了更高的要求。然而，高速冲床冲次的提高将影响冲床的精度，引起冲床滑块(连接模具)的振动，无法保证模具实现正确的相对运动，如果模具不能实现正确的相对运动，对模具及制件有极坏的影响，如在加工中由于凸模和凹模的中心倾斜而失去间隙，产生烧伤或粘着现象，使制件毛刺增加，甚至使凸模折断。通常的设计方法中，多使用隔振垫和降低转速来实现冲床减振，这对缓冲冲压力的确很很好的效果，但是不能对冲压加工时的动态精度进行调节。为适应随机振动的最佳控制要求，使控制频率和阻尼等参数均可调节，以能实现“最佳减振”的主动式阻尼可控落料拉伸模就成了当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器及其安装方法，通过对冲压力、制件尺寸、凸凹模振动频率范围的实时监控，利用改变线圈通电电流的大小来精确控制凸凹模的振动和冲压力的大小，解决了冲压制件尺寸精度不能实时控制的技术问题，有效对滑块(连接模具)的振动进行监控，其操作简单，响应时间快，保证了高速冲床的精度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，包括模具和磁流变阻尼器，所述模具包括上模座和下模座，所述上模座和下模座之间通过所述磁流变阻尼器活动连接：

所述下模座上设有凹模，所述凹模内设有凸模；

所述上模座的下端设有凸凹模，通过所述磁流变阻尼器带动所述凸凹模沿着所述磁流变阻尼器的活塞杆方向向所述下模座上的凹模和凸模进行冲压。

较佳的，所述模具还包括顶杆和压边圈，所述压边圈位于所述凹模和凸模之间的间隙内；

所述顶杆从所述下模座的下端向上穿入，所述顶杆的上端与所述压边圈固定连接，用于将制件顶出。

较佳的，所述凸凹模通过凸凹模固定板固定在所述上模座的下端。

较佳的，所述模具还包括模柄、打料杆和推料块，所述模柄固设在所述上模座的上端，所述推料块活动设置于所述凸凹模内，所述打料杆从所述上模座的上端向下依次穿过所述模柄、上模座，所述推料块与所述打料杆的下端固定连接。

较佳的，所述凹模与凸模的中心轴线重合；

所述模柄、打料杆以及推料块均与所述凸凹模的中心轴线重合；

所述凸凹模与所述凹模的中心轴线重合。

较佳的，所述凸模的直径小于所述凸凹模的内径；

所述凸凹模的外径小于所述凹模的内径。

较佳的，所述凹模的上端设有导料销，所述导料销位于所述凹模的后侧，使条料沿所述导料销一侧送进以保证条料送进方向正确。

较佳的，所述凹模的上端设有挡料销，所述挡料销位于所述凹模的左侧挡住搭边以限定条料送进距离。

较佳的，所述模具还包括卸料板，所述卸料板安装在所述上模座的下端，并套设在所述凸凹模的外周，用以把卡箍在所述凸凹模外围的废料卸下来。

较佳的，包括若干所述磁流变阻尼器，若干所述磁流变阻尼器分别安装在所述上模座的四周，所述磁流变阻尼器的活塞杆的下端与所述下模座固定连接。

较佳的，还包括传感系统和控制系统，所述传感系统包括拉压力传感器、电涡流位移传感器和红外测距传感器，所述拉压力传感器和电涡流位移传感器均设置在所述凸凹模上；所述红外测距传感器设置在所述凹模的上端面；

所述拉压力传感器、电涡流位移传感器和红外测距传感器均与所述控制系统电连接。

本发明还提供一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器的安装方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)利用拉压力传感器监测凸凹模的冲压力；

(2)利用电涡流位移传感器测定凸凹模的振动频率范围；

(3)利用红外测距传感器测定制件的产品质量；

(4)确定基于神经网络技术建立以凸凹模位移方差最小作为目标函数,以落料拉伸模可控磁流变阻尼器的阻尼系数、刚度系数及制件的尺寸为输入变量，凸凹模的位移方差最小和冲压力大小作为目标函数，确定最佳的输入变量制成控制路径；

(5)利用数值仿真方法确定可控磁流变阻尼器阻尼系数和刚度系数的变化范围；采用质量、阻尼力、制件的尺寸、凸凹模的位移方差参数和冲压力得到用可控磁流变阻尼器控制落料拉伸模中凸凹模的振动、冲压力以保证制件质量的方法；

(6)利用上述参数完成安装用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

本发明提供一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器及其安装方法，能适应随机振动的最佳控制要求，使控制频率和阻尼等参数均可调节，是一种能实现“最佳减振”的主动式阻尼可控落料拉伸模：

1、本发明的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，通过对冲压力、制件尺寸、凸凹模振动频率范围的实时监控，利用改变线圈通电电流的大小来精确控制凸凹模的振动和冲压力的大小，其响应时间在10ms内，能够解决冲压制件尺寸精度不能实时控制的问题，保证了高速冲床的精度，有效对滑块(连接模具)的振动进行监控；

2、本发明的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，针对不同随机振动下的振动系统和制件的尺寸精度，基于神经网络技术实时计算出所需冲压力的大小并建立以凸凹模位移方差为最小的目标函数，通过数值仿真求得可控磁流变阻尼器的阻尼系数和刚度系数变化范围，使磁流变阻尼器获得最佳的吸振调压效果。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1为本发明一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器的结构示意图；

图2为本发明一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器的剖视图A-A；

图3为本发明一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器的局部放大图B；

图4为本发明的磁流变阻尼器的剖视图；

图5为本发明的振动调压闭环控制系统模型简图。

具体实施方式

以下将结合图1至图5对本发明提供的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

请参考图1至图3，一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，包括模具、磁流变阻尼器2、传感系统和控制系统，所述模具包括上模座12和下模座11，所述上模座12和下模座11之间通过若干所述磁流变阻尼器2活动连接：

所述下模座11上设有凹模1102，所述凹模1102内设有凸模1105；

所述上模座12的下端设有凸凹模1209，通过所述磁流变阻尼器2带动所述凸凹模1209沿着所述磁流变阻尼器2的活塞杆201方向向所述下模座11上的凹模1102和凸模1105进行冲压。

本发明对磁流变阻尼器2的个数不做限制，可根据实际使用需求来定。在本实施例中，由于下模座11是固定在冲床上的，因此，若干个磁流变阻尼器2均匀安装在所述上模座12的四周，所述磁流变阻尼器2的活塞杆201的下端与所述下模座11固定连接，由于活塞杆201做上下运动，因此，上模座12通过活塞杆201带动做上下运动，进而带动上模座12上的凸凹模1209向下模座11上的凹模1102和凸模1105进行冲压。

请参考图4，在本实施例中，磁流变阻尼器2包括缸筒204、端盖202、导线209、活塞杆201、励磁线圈208和注液孔207，所述缸筒204与上模座12采用螺纹紧固件4紧固连接，其中心轴线与活塞杆201的中心轴线重合；

端盖202通过螺纹紧固件203固定在所述缸筒204的底端；在缸筒204内，缸筒204通过法兰盘套装于活塞杆201上，缸筒204顶端通过四氟材料垫圈、铜垫片205与法兰盘密封连接；缸筒204的底端通过Y型唇形密封件206与活塞杆201密封连接；注液孔207开设在缸筒204上，用于向缸筒204内注入磁流变液；励磁线圈208绕在活塞杆201上，通过调节励磁线圈208中的电流产生磁场，进而改变磁流变液的粘性；

活塞杆201为中空的杆状结构，导线209由活塞杆201的下端进入；

下模座11上设有活塞杆201的安装孔，活塞杆201与下模座11过盈配合。

当凸凹模1209向下冲压时，活塞杆201与缸筒204作相对运动，此时励磁线圈208通电，缸筒204内的磁流变液“固化”，电流不同，“固化”效果不同，通过改变电流的大小从而对阻尼力进行控制。

在本实施例中，上模座12与下模座11的中心轴线重合，凸凹模1209分别与凹模1102和凸模1105的中心轴线重合。

凹模1102通过若干圆柱销1101和凹模螺钉1107固定设置在下模座11的上端，凹模1102为中部开设圆柱槽的圆柱型结构，凸模1105通过若干凸模螺钉1108固定设置在凹模1102的圆柱槽内，凹模1102和凸模1105均与下模座11的中心轴线重合。

压边圈1106位于所述凹模1102和凸模1105之间的间隙内，压边圈1106的上层用于与条料的凸缘区接触，内边缘与凸模1105外边缘配合，外边缘与凹模1102内边缘配合。

所述顶杆1109从所述下模座11的下端向上穿入，所述顶杆1109的上端与所述压边圈1106的下层固定连接，用于回程时将制件顶出。

所述凸凹模1209通过凸凹模固定板1208固定在所述上模座12的下端，在本实施例中，凸凹模固定板1208通过凸凹模固定板螺钉1207固定在上模座12的下端，并且套设在凸凹模1209上，凸凹模1209的外壁与凸凹模固定板1208内壁卡接。凸凹模1209和凸凹模固定板1208的中心轴线均与上模座12的中心轴线重合。

在本实施例中，凸凹模1209为中部设有通孔的圆柱型结构，模柄1204通过若干模柄螺钉1203固设在所述上模座12的上端，推料块1206可上下移动地活动设置于所述凸凹模1209的通孔内，打料杆1205从所述上模座12的上端向下依次穿过所述模柄1204、上模座12，所述推料块1206与所述打料杆1205的下端固定连接，模柄1204、打料杆1205以及推料块1206均与凸凹模1209的中心轴线重合；

在本实施例中，所述凸模1105的直径小于所述凸凹模1209的内径；所述凸凹模1209的外径小于所述凹模1102的内径。

所述上模座12的下端通过若干卸料板螺钉1202固定连接有卸料板1201，卸料板1201套设在所述凸凹模1209的外周，用以把卡箍在所述凸凹模1209外围的废料卸下来。

凹模1102的上端固设有导料销1103，所述导料销1103位于所述凹模1102的后侧，使条料沿所述导料销1103一侧送进以保证条料送进方向正确。

所述凹模1102的上端固设有挡料销1104，所述挡料销1104位于所述凹模1102的左侧挡住搭边以限定条料送进距离。

在本实施例中，所述传感系统包括拉压力传感器302、电涡流位移传感器303和红外测距传感器301，所述拉压力传感器302和电涡流位移传感器303均设置在所述凸凹模1209上；所述红外测距传感器301设置在所述凹模1102的上端面；

所述拉压力传感器302、电涡流位移传感器303和红外测距传感器301均与所述控制系统电连接。

请参考图5，本实施例的控制系统为振动冲压力闭环控制系统，此系统利用神经网络技术和数值仿真方法确定输入量，由D/A的输出控制驱动线圈电流，在磁场的作用下，磁流变阻尼器2产生阻尼力。通过电涡流位移传感器303和拉压力传感器302来检测产生的振动和压力值，传感器将其转换成电压量，并通过变送电路把电压量反馈到控制单元己给定值比较，形成新的偏差，从而确定控制变量的大小，做出新一轮的判断，往复循环比较构成闭环控制回路。

本发明还提供一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器的安装方法，包括以下几个步骤：

(1)利用拉压力传感器302监测凸凹模1209的冲压力；

(2)利用电涡流位移传感器303测定凸凹模1209的振动频率范围；

(3)利用红外测距传感器301测定制件的产品质量(尺寸、表面光滑度)；

(4)确定基于神经网络技术建立以凸凹模1209位移方差最小作为目标函数,以落料拉伸模可控磁流变阻尼器的阻尼系数、刚度系数及制件的尺寸为输入变量，凸凹模1209的位移方差最小和冲压力大小作为目标函数，确定最佳的输入变量制成控制路径；

(5)利用数值仿真方法确定可控磁流变阻尼器阻尼系数和刚度系数的变化范围；采用质量、阻尼力、制件的尺寸、凸凹模1209的位移方差参数和冲压力得到用可控磁流变阻尼器控制落料拉伸模中凸凹模1209的振动、冲压力以保证制件质量的方法；

(6)利用上述参数完成安装用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (12)

1.一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，包括模具和磁流变阻尼器，所述模具包括上模座和下模座，所述上模座和下模座之间通过所述磁流变阻尼器活动连接：

所述下模座上设有凹模，所述凹模内设有凸模；

所述上模座的下端设有凸凹模，通过所述磁流变阻尼器带动所述凸凹模沿着所述磁流变阻尼器的活塞杆方向向所述下模座上的凹模和凸模进行冲压。

2.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述模具还包括顶杆和压边圈，所述压边圈位于所述凹模和凸模之间的间隙内；

所述顶杆从所述下模座的下端向上穿入，所述顶杆的上端与所述压边圈固定连接，用于将制件顶出。

3.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述凸凹模通过凸凹模固定板固定在所述上模座的下端。

4.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述模具还包括模柄、打料杆和推料块，所述模柄固设在所述上模座的上端，所述推料块活动设置于所述凸凹模内，所述打料杆从所述上模座的上端向下依次穿过所述模柄、上模座，所述推料块与所述打料杆的下端固定连接。

5.如权利要求4所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述凹模与凸模的中心轴线重合；

所述模柄、打料杆以及推料块均与所述凸凹模的中心轴线重合；

所述凸凹模与所述凹模的中心轴线重合。

6.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述凸模的直径小于所述凸凹模的内径；

所述凸凹模的外径小于所述凹模的内径。

7.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述凹模的上端设有导料销，所述导料销位于所述凹模的后侧，使条料沿所述导料销一侧送进以保证条料送进方向正确。

8.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述凹模的上端设有挡料销，所述挡料销位于所述凹模的左侧挡住搭边以限定条料送进距离。

9.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，所述模具还包括卸料板，所述卸料板安装在所述上模座的下端，并套设在所述凸凹模的外周，用以把卡箍在所述凸凹模外围的废料卸下来。

10.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，包括若干所述磁流变阻尼器，若干所述磁流变阻尼器分别安装在所述上模座的四周，所述磁流变阻尼器的活塞杆的下端与所述下模座固定连接。

11.如权利要求1所述的一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器，其特征在于，还包括传感系统和控制系统，所述传感系统包括拉压力传感器、电涡流位移传感器和红外测距传感器，所述拉压力传感器和电涡流位移传感器均设置在所述凸凹模上；所述红外测距传感器设置在所述凹模的上端面；

所述拉压力传感器、电涡流位移传感器和红外测距传感器均与所述控制系统电连接。

12.一种用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器的安装方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)利用拉压力传感器监测凸凹模的冲压力；

(2)利用电涡流位移传感器测定凸凹模的振动频率范围；

(3)利用红外测距传感器测定制件的产品质量；

(4)确定基于神经网络技术建立以凸凹模位移方差最小作为目标函数,以落料拉伸模可控磁流变阻尼器的阻尼系数、刚度系数及制件的尺寸为输入变量，凸凹模的位移方差最小和冲压力大小作为目标函数，确定最佳的输入变量制成控制路径；

(5)利用数值仿真方法确定可控磁流变阻尼器阻尼系数和刚度系数的变化范围；采用质量、阻尼力、制件的尺寸、凸凹模的位移方差参数和冲压力得到用可控磁流变阻尼器控制落料拉伸模中凸凹模的振动、冲压力以保证制件质量的方法；

(6)利用上述参数完成安装用于落料拉伸模的可控磁流变阻尼器。