CN110732568A - 一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，包括以下步骤：S1：首先对冲头进行活化，将冲头暴露在氘束(氘核束是在粒子加速器中产生的，能量为12MeV)中，冲头是由碳化钨制成，钨根据其同位素丰度被转化成不同的物种，活化仅涉及冲头钨原子的一部分，且仅在冲头的所需活化部分(与覆盖材料接触)上实现；本发明一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，该方法具有较高的精度和对摩擦学条件变化的敏感性，可以在不拆卸冲裁凸模的情况下实时使用，有效地提高了工作效率；薄层活化法测量的最终磨损量已通过对磨损冲头轮廓的附加测量得到证实，这两个结果之间的良好一致性证实了薄层活化法的准确性。

Description

一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法
技术领域
本发明涉及一种测量冲裁凸模的方法，特别涉及一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法。
背景技术
冲裁过程中凸模的磨损影响将冲裁件质量，尤其是毛刺的出现及其数量与冲裁过程中冲头和模具的几何特性密切相关。然而，在冲裁过程中，冲头和模具磨损，导致冲裁凸模的几何结构逐渐改变。因此，对冲裁凸模的实时磨损进行评估，对于保证刀具的正确维护和更换、刃磨具有十分重要的意义。此外，提高冲裁凸模的耐磨性要求能够精确测量这种磨损。传统上，冲裁冲头的磨损可以通过冲裁件轮廓的演变来间接测量，也可以通过冲头轮廓的测量来直接测量。然而，这些测量方法的缺点分别是，通常需要冲裁大量零件(直到冲头重新刃磨锋利)或拆卸模具。拆卸模具时，在重新装配凸凹模零件时，无法保证冲裁间隙的绝对均匀，这将严重影响磨损动力学(几个微米的偏心会显著改变冲裁条件，特别是薄板高速冲裁)。
发明内容
本发明的目的是提供一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，其具有较高的精度和对摩擦学条件变化的敏感性等优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，包括以下步骤：
S1：首先对冲头进行活化，将冲头暴露在氘束(氘核束是在粒子加速器中产生的，能量为12MeV)中，冲头是由碳化钨制成，钨根据其同位素丰度被转化成不同的物种，活化仅涉及冲头钨原子的一部分，且仅在冲头的所需活化部分(与覆盖材料接触)上实现，如图1所示；
S2：如图2所示，打开模具，将探头固定块直接放置在凹模板上面，通过定位销对探头固定块进行定位，将HpGe探测器(分辨率为1.9keV，相对效率47％)的探测器探头安装在探头固定块的内部，冲床的冲压行程调高探头固定块的高度值，然后冲床处于下死点，此时卸料弹簧被压缩，凸模露出卸料板0.2mm，如图3所示，对凸模磨损后的相对活度进行测量；
S3：校准磨损体积与活化损失之间的关系，为了将冲头上测量的活化损失转换为磨损的材料体积，在活化冲头的同时，在相同条件下活化一批厚度为6μm的钨箔，测量这些箔材堆叠的活度，允许在改变箔板数量的同时，根据钨箔的减少量获得相对活度曲线，如图4所示；
S4：校准热膨胀对测量活度的影响，在上模座与卸料板之间设置一个位置传感器，用来测量在测量活度位置设置时压力机热膨胀的影响，测量冲头与活动测量探针之间距离从0-300μm变化时所对应的相对活度值，获得冲头/探针距离对测量活动影响的校准曲线，如图5所示；
S5：校准相对活度随时间的自然损失，以恒定的时间间隔测量钨箔的活性，用这种方法得到的钨箔活性的相对衰减，获得冲头的自然活动损失的曲线，如图6所示。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S1步骤中活化高度为500μm的圆柱形冲头，活化深度设定为100μm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2步骤中对于每次测量，停止压力机并将探头放在模具下方；必须确保每次测量的检测器在其先前的固定位置尽可能精确地重新放置在凹模板上面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2步骤中的磨损量与相对活度的函数由箔叠活化法测定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，具有较高的精度和对摩擦学条件变化的敏感性，可以在不拆卸冲裁刀具的情况下实时使用，有效地提高了工作效率；薄层活化法测量的最终磨损量已通过对磨损冲头轮廓的附加测量得到证实，这两个结果之间的良好一致性证实了薄层活化法的准确性的优点。
附图说明
图1为本发明冲头活化的结构示意图；
图2为本发明的模板的结构示意图；
图3为本发明的模板的凸模磨损后相对活度测量的结构示意图；
图4为本发明的冲头因磨损而损失的材料数量的活化损失的校准曲线；
图5为本发明的冲头/探针距离对测量活动影响的校准曲线；
图6为本发明的自然活性随时间的自然减少的校准曲线；
图7为本发明的冲裁凸模相对活度与磨损量的关系曲线。
图中：1、下模座；2、卸料板；3、冲头；4、卸料弹簧；5、探头固定块；6、探测器探头；7、凹模板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供了一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，包括以下步骤：
S1：首先对冲头进行活化，将冲头暴露在氘束(氘核束是在粒子加速器中产生的，能量为12MeV)中，冲头是由碳化钨制成，钨根据其同位素丰度被转化成不同的物种，活化仅涉及冲头钨原子的一部分，且仅在冲头的所需活化部分(与覆盖材料接触)上实现，如图1所示；
S2：如图2所示，打开模具，将探头固定块5直接放置在凹模板7上面，通过定位销对探头固定块5进行定位，将HpGe探测器(分辨率为1.9keV，相对效率47％)的探测器探头6安装在探头固定块5的内部，冲床的冲压行程调高探头固定块5的高度值，然后冲床处于下死点，此时卸料弹簧被压缩，凸模露出卸料板2 0.2mm，如图3所示，对凸模磨损后的相对活度进行测量；
S3：校准磨损体积与活化损失之间的关系，为了将冲头上测量的活化损失转换为磨损的材料体积，在活化冲头的同时，在相同条件下活化一批厚度为6μm的钨箔，测量这些箔材堆叠的活度，允许在改变箔板数量的同时，根据钨箔的减少量获得相对活度曲线，如图4所示；
S4：校准热膨胀对测量活度的影响，在上模座与卸料板之间设置一个位置传感器，用来测量在测量活度位置设置时压力机热膨胀的影响，测量冲头与活动测量探针之间距离从0-300μm变化时所对应的相对活度值，获得冲头/探针距离对测量活动影响的校准曲线，如图5所示；
S5：校准相对活度随时间的自然损失，以恒定的时间间隔测量钨箔的活性，用这种方法得到的钨箔活性的相对衰减，获得冲头的自然活动损失的曲线，如图6所示。
优选的，S1步骤中活化高度为500μm的圆柱形冲头，活化深度设定为100μm；S2步骤中对于每次测量，停止压力机并将探头放在模具下方；必须确保每次测量的检测器在其先前的固定位置尽可能精确地重新放置在凹模板上表面；S2步骤中的磨损量与相对活度的函数由箔叠活化法测定。
具体使用时，本发明一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，首先通过HI-13串列加速器、左10°管道、质子对材料为CD650，尺寸为的冲头进行辐照，利用56Fe(p,n)56Co反应，将准备好的靶样分别用E＝9MeV，电流强率I＝1μA的质子进行照射，并保证靶片板(钨板)和靶样(冲头)的束流分别达到4000μC进行活化，以下以C5191磷青铜的冲裁件为例，首先通过模具对材质为C5191磷青铜的冲裁件(厚度为0.1mm)进行冲裁(冲裁间隙为0.003mm，润滑条件为3.2g/m2，冲压速度为每分钟1000冲次)，冲裁过后，停止压力机，冲床的冲压行程调高固定块5的高度值，将探头固定块5放置在凹模板7上表面，通过定位销对探头固定块5进行定位，将HpGe探测器(分辨率为1.9keV，相对效率47％)的探测器探头6安装在探头固定块6的内部，然后冲床处于下死点，此时卸料弹簧被压缩，凸模露出卸料板2 0.2mm，如图3所示，对相对活度与磨损体积之间进行校准，校准磨损体积与活度损失之间的关系，为了将冲头上测量的活度损失转换为磨损的材料体积，在活化冲头的同时，在相同条件下活化一批厚度为6μm的钨箔，测量这些箔材堆叠的活度，允许在改变箔材数量的同时，根据钨箔的厚度获得相对活度曲线，如图4所示；校准热膨胀对测量活度的影响，在上模座与卸料板之间设置一个位置传感器，用来测量在测量活度位置设置时压力机热膨胀的影响，测量冲头与活动测量探针之间距离从0-300μm变化时不同的相对活度数据，获得冲头/探针距离对测量活度影响的校准曲线，如图5所示；校准相对活度随时间的自然损失，以恒定的时间间隔测量钨箔的活性，用这种方法得到的钨箔活性的相对衰减，获得冲头的自然活度损失的曲线，如图6所示；根据测量结果最终获得了不同时刻的冲裁凸模相对活度(％)与磨损量(μm3)的关系曲线，实现对薄板高速精密级进冲裁凸模的在线磨损测量，如图7所示，该方法不仅局限于材质为C5191磷青铜的冲裁件的磨损测量，也可适用于其他材质的冲裁件的磨损测量，可准确测量出冲裁凸模的磨损量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先对冲头进行活化，将冲头暴露在氘束(氘核束是在粒子加速器中产生的，能量为12MeV)中，冲头是由碳化钨制成，钨根据其同位素丰度被转化成不同的物种，活化仅涉及冲头钨原子的一部分，且仅在冲头的所需活化部分(与覆盖材料接触)上实现，如图1所示；
S2：如图2所示，打开模具，将探头固定块(5)直接放置在凹模板(7)上面，通过定位销对探头固定块(5)进行定位，将HpGe探测器(分辨率为1.9keV，相对效率47％)的探测器探头(6)安装在探头固定块(5)的内部，冲床的冲压行程调高探头固定块(5)的高度值，然后冲床处于下死点，此时卸料弹簧被压缩，凸模露出卸料板(2)0.2mm，如图3所示，对凸模磨损后的相对活度进行测量；
S3：校准磨损体积与相对活度之间的关系，为了将冲头上测量的活度损失转换为磨损的材料体积，在活化冲头的同时，在相同条件下活化一批厚度为6μm的钨箔，测量这些箔材堆叠的活度，允许在改变箔板数量的同时，根据钨箔的减少量获得相对活度曲线，如图4所示；
S4：校准热膨胀对测量活度的影响，在上模座与卸料板之间设置一个位置传感器，用来测量在测量活度位置设置时压力机热膨胀的影响，测量冲头与活动测量探针之间距离的300μm变化，获得冲头/探针距离对测量活动影响的校准曲线，如图5所示；
S5：校准相对活度随时间的自然损失，以恒定的时间间隔测量钨箔的活性，用这种方法得到的钨箔活性的相对衰减，获得冲头的自然活度损失的曲线，如图6所示。
2.根据权利要求1所述的一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法,其特征在于，所述S1步骤中活化高度为500μm的圆柱形冲头，活化深度设定为100μm。
3.根据权利要求1所述的一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法,其特征在于，所述S2步骤中的每次测量，都需停止压力机并将探头放在模具下方；必须确保每次测量的检测器在其先前的固定位置尽可能精确地重新放置在凹模板上面。
4.据权利要求1所述的一种在线测量薄板高速精密级进冲裁凸模磨损的方法,其特征在于，S2步骤中的磨损量与相对活度的函数由箔叠活化法测定。
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