CN113477806B - 一种嵌入式自适应智能调节集成模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌入式自适应智能调节集成模具，涉及冲压模具技术领域，其技术方案要点是：上压模具、下压模具之间设有调节测试板，调节测试板与上压模具之间通过弹性测试件连接；调节测试板底部设有压力传感器，调节测试板顶部设有多个限位支撑柱以及用于测量上压模具与调节测试板之间间距的位移传感器；调节测试板配置有控制器，位移传感器、压力传感器均与控制器电性连接；限位支撑柱响应于控制器输出的位移补偿信号后沿竖直方向作相应补偿移动。本发明根据误差值控制限位支撑柱移动进行位移值、压合力补偿，有效消除了空气阻力、驱动设备自身精度、集成模具的装配差异等因素对集成模具压合的影响，实现集成模具自适应调节压合参数。
Description
技术领域
本发明涉及冲压模具技术领域，更具体地说，它涉及一种嵌入式自适应智能调节集成模具。
背景技术
冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。冲压，是在室温下，利用压力机或冲压机对模具施加压力，从而使得上压模具和下压模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
随着我国现代化建设突飞猛进的发展，各种产品的生产越来越依赖模具，它是提高生产效率，实现标准化生产的重要工装。然而，现有技术中模具安装后，上压模具和下压模具实现压合的参数均是对冲压机、冲床、压力机等驱动设备进行设计的，而冲压模具为了保证冲压成型产品精度，尤其是对高精密器件来说，对驱动设备的各项参数均要求较高。但是，收到环境条件影响、冲压次数、冲压模具内温度、冲压振动等多方面影响，导致多次冲压后的模具存在较大的精度误差，所以需要时常对整个冲压过程涉及到的设备进行校正，而此校正过程不仅费时费力，且严重降低了冲压模具的工作效率。
因此，如何研究设计一种嵌入式自适应智能调节集成模具是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种嵌入式自适应智能调节集成模具。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种嵌入式自适应智能调节集成模具，包括上压模具、下压模具以及设置在上压模具与下压模具之间的多个伸缩导向杆，所述上压模具、下压模具之间设有调节测试板，调节测试板与上压模具之间通过弹性测试件连接；
调节测试板底部设有压力传感器，调节测试板顶部设有多个限位支撑柱以及用于测量上压模具与调节测试板之间间距的位移传感器；
调节测试板配置有控制器，位移传感器、压力传感器均与控制器电性连接；
控制器根据位移传感器输出的位移检测信号、压力传感器输出的压力检测信号以及弹性测试件的测试参数实时监测和计算得到上压模具、下压模具在冲压机驱动下的实际压合参数，并将实际压合参数与冲压机传输的预设压合参数对比后输出位移补偿信号；
限位支撑柱响应于位移补偿信号后沿竖直方向作相应补偿移动。
通过采用上述技术方案，集成模具安装后，冲压机等驱动设备在预设压合参数驱动下冲压上压模具，冲压机与上压模具接触后驱动调节测试板、上压模具同步朝向下压模具移动；当调节测试板与下压模具接触后，压力传感器检测上压模具对调节测试板的压力值，位移传感器检测上压模具与调节测试板的位移变化，并通过检测得到的压力值、位移值拟合预测得到上压模具与下压模具压合时的实际压合参数，以及根据实际压合参数和预设压合参数计算得到误差值，同时根据误差值控制限位支撑柱移动进行位移值、压合力补偿，有效消除了空气阻力、驱动设备自身精度、集成模具的装配差异等因素对集成模具压合的影响，实现集成模具自适应调节压合参数。
本发明进一步设置为：所述调节测试板为可与上压模具凸台套接的矩形框架。
通过采用上述技术方案，矩形框架的调节测试板在上压模具与下压模具压合时，可对下压模具四周进行应力保护，有效延长了下压模具的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述调节测试板的四角处设有与伸缩导向杆活动套接的通孔。
通过采用上述技术方案，调节测试板与伸缩导向杆活动套接后，既可以使得压力传感器、位移传感器等检测器件检测值更为准确、可靠，同时能够实现调节测试板与下压模具精准调节。
本发明进一步设置为：所述弹性测试件包括内杆、外筒、弹簧，内杆与外筒活动插接，弹簧与内杆、外筒套接，且内杆与外筒的最大总长度等于弹簧处于无形变状态的长度。
通过采用上述技术方案，调节测试板仅在自身重力作用下，可使得弹簧的形变量为零，方便压力传感器的检测能够从零开始拟合计算，且调节测试板在完成一次测试后能够在弹簧恢复弹力和自身重力作用下自动复位，可实现重复测试。
本发明进一步设置为：所述弹性测试件设有多组，每组弹性测试件设有多个沿对应伸缩导向杆四周均匀分布的弹性测试件。
通过采用上述技术方案，多组分布的弹性测试件可有效降低弹簧自身参数差异对测试结果的影响，同时多个均匀分布的弹性测试件可以有效增强调节测试板的稳定性，降低弹性测试板与伸缩导向杆的摩擦。
本发明进一步设置为：所述位移传感器响应于压力传感器的压力检测信号后启动。
通过采用上述技术方案，能够实现位移传感器自行启动，有效降低了位移传感器使用的能耗。
本发明进一步设置为：所述调节测试板底部设有加速度传感器、振动传感器，调节测试板的顶部设有与弹性测试件底端连接的距离调节柱，加速度传感器、振动传感器、距离调节柱均与控制器电性连接；
控制器根据加速度传感器输出的加速度信号、振动传感器输出的振动信号生成振动消除信号；
距离调节柱响应于振动消除信号后沿伸缩导向杆轴线方向作相应移动。
通过采用上述技术方案，在上压模具与调节测试板同步移动时，通过测量调节测试板的加速度信息和振动信息，并依据加速度信息和振动信息分析得出加速度值与振动频率的映射关系，以及通过映射关系可预测得出振动频率在加速冲压或制动等不同方式下的振动频率，且依据计算得到的振动频率在上压模具与下压模具压合时控制距离调节柱的伸缩量，以调节弹性测试件的弹性性能参数，实现对集成模具压合的振动进行有效削弱。
本发明进一步设置为：所述加速度传感器响应于振动传感器输出的振动信号后启动。
通过采用上述技术方案，能够实现加速度传感器自行启动，有效降低了加速度传感器使用的能耗。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在调节测试板与下压模具接触后，压力传感器检测上压模具对调节测试板的压力值，位移传感器检测上压模具与调节测试板的位移变化，并通过检测得到的压力值、位移值拟合预测得到上压模具与下压模具压合时的实际压合参数，以及根据实际压合参数和预设压合参数计算得到误差值，同时根据误差值控制限位支撑柱移动进行位移值、压合力补偿，有效消除了空气阻力、驱动设备自身精度、集成模具的装配差异等因素对集成模具压合的影响，实现集成模具自适应调节压合参数；
2、本发明在上压模具与调节测试板同步移动时，通过测量调节测试板的加速度信息和振动信息，并依据加速度信息和振动信息分析得出加速度值与振动频率的映射关系，以及通过映射关系可预测得出振动频率在加速冲压或制动等不同方式下的振动频率，且依据计算得到的振动频率在上压模具与下压模具压合时控制距离调节柱的伸缩量，以调节弹性测试件的弹性性能参数，实现对集成模具压合的振动进行有效削弱。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中上压模具、下压模具的连接结构示意图；
图3是本发明实施例中调节测试板的结构示意图；
图4是本发明实施例中调节测试板另一视角的结构示意图；
图5是本发明实施例中弹性测试件的结构示意图；
图6是本发明实施例中的工作原理图。
附图中标记及对应的零部件名称：
101、上压模具；102、下压模具；103、伸缩导向杆；104、调节测试板；105、弹性测试件；106、距离调节柱；107、限位支撑柱；108、位移传感器；109、压力传感器；110、通孔；111、加速度传感器；112、振动传感器；113、内杆；114、外筒；115、弹簧；116、控制器。
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明白，下面结合实施例和附图1-6，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种嵌入式自适应智能调节集成模具，如图1、图2、图3、图6所示，包括上压模具101、下压模具102以及设置在上压模具101与下压模具102之间的多个伸缩导向杆103，上压模具101、下压模具102之间设有调节测试板104，调节测试板104与上压模具101之间通过弹性测试件105连接；调节测试板104底部设有压力传感器109，调节测试板104顶部设有多个限位支撑柱107以及用于测量上压模具101与调节测试板104之间间距的位移传感器108；调节测试板104配置有控制器116，位移传感器108、压力传感器109均与控制器116电性连接；控制器116根据位移传感器108输出的位移检测信号、压力传感器109输出的压力检测信号以及弹性测试件105的测试参数实时监测和计算得到上压模具101、下压模具102在冲压机驱动下的实际压合参数，并将实际压合参数与冲压机传输的预设压合参数对比后输出位移补偿信号；限位支撑柱107响应于位移补偿信号后沿竖直方向作相应补偿移动。
如图1与图6所示，集成模具安装后，冲压机等驱动设备在预设压合参数驱动下冲压上压模具101，冲压机与上压模具101接触后驱动调节测试板104、上压模具101同步朝向下压模具102移动；当调节测试板104与下压模具102接触后，压力传感器109检测上压模具101对调节测试板104的压力值，位移传感器108检测上压模具101与调节测试板104的位移变化，并通过检测得到的压力值、位移值拟合预测得到上压模具101与下压模具102压合时的实际压合参数，以及根据实际压合参数和预设压合参数计算得到误差值，同时根据误差值控制限位支撑柱107移动进行位移值、压合力补偿，有效消除了空气阻力、驱动设备自身精度、集成模具的装配差异等因素对集成模具压合的影响，实现集成模具自适应调节压合参数。
如图3所示，调节测试板104为可与上压模具101凸台套接的矩形框架。矩形框架的调节测试板104在上压模具101与下压模具102压合时，可对下压模具102四周进行应力保护，有效延长了下压模具102的使用寿命。
如图4所示，调节测试板104的四角处设有与伸缩导向杆103活动套接的通孔110。调节测试板104与伸缩导向杆103活动套接后，既可以使得压力传感器109、位移传感器108等检测器件检测值更为准确、可靠，同时能够实现调节测试板104与下压模具102精准调节。
如图5所示，弹性测试件105包括内杆113、外筒114、弹簧115，内杆113与外筒114活动插接，弹簧115与内杆113、外筒114套接，且内杆113与外筒114的最大总长度等于弹簧115处于无形变状态的长度。调节测试板104仅在自身重力作用下，可使得弹簧115的形变量为零，方便压力传感器109的检测能够从零开始拟合计算，且调节测试板104在完成一次测试后能够在弹簧115恢复弹力和自身重力作用下自动复位，可实现重复测试。
如图3所示，弹性测试件105设有多组，每组弹性测试件105设有四个沿对应伸缩导向杆103四周均匀分布的弹性测试件105。多组分布的弹性测试件105可有效降低弹簧115自身参数差异对测试结果的影响，同时多个均匀分布的弹性测试件105可以有效增强调节测试板104的稳定性，降低弹性测试板与伸缩导向杆103的摩擦。
如图6所示，位移传感器108响应于压力传感器109的压力检测信号后启动，能够实现位移传感器108自行启动，有效降低了位移传感器108使用的能耗。
如图6所示，调节测试板104底部设有加速度传感器111、振动传感器112，调节测试板104的顶部设有与弹性测试件105底端连接的距离调节柱106，加速度传感器111、振动传感器112、距离调节柱106均与控制器116电性连接；控制器116根据加速度传感器111输出的加速度信号、振动传感器112输出的振动信号生成振动消除信号；距离调节柱106响应于振动消除信号后沿伸缩导向杆103轴线方向作相应移动。在上压模具101与调节测试板104同步移动时，通过测量调节测试板104的加速度信息和振动信息，并依据加速度信息和振动信息分析得出加速度值与振动频率的映射关系，以及通过映射关系可预测得出振动频率在加速冲压或制动等不同方式下的振动频率，且依据计算得到的振动频率在上压模具101与下压模具102压合时控制距离调节柱106的伸缩量，以调节弹性测试件105的弹性性能参数，实现对集成模具压合的振动进行有效削弱。
如图6所示，加速度传感器111响应于振动传感器112输出的振动信号后启动，能够实现加速度传感器111自行启动，有效降低了加速度传感器111使用的能耗。
工作原理：一方面，可根据实际压合参数和预设压合参数计算得到误差值，同时根据误差值控制限位支撑柱107移动进行位移值、压合力补偿，有效消除了空气阻力、驱动设备自身精度、集成模具的装配差异等因素对集成模具压合的影响，实现集成模具自适应调节压合参数；另一方面，依据加速度信息和振动信息分析得出加速度值与振动频率的映射关系，以及通过映射关系可预测得出振动频率在加速冲压或制动等不同方式下的振动频率，且依据计算得到的振动频率在上压模具101与下压模具102压合时控制距离调节柱106的伸缩量，以调节弹性测试件105的弹性性能参数，实现对集成模具压合的振动进行有效削弱。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种嵌入式自适应智能调节集成模具，包括上压模具(101)、下压模具(102)以及设置在上压模具(101)与下压模具(102)之间的多个伸缩导向杆(103)，其特征是，所述上压模具(101)、下压模具(102)之间设有调节测试板(104)，调节测试板(104)与上压模具(101)之间通过弹性测试件(105)连接；
调节测试板(104)底部设有压力传感器(109)，调节测试板(104)顶部设有多个限位支撑柱(107)以及用于测量上压模具(101)与调节测试板(104)之间间距的位移传感器(108)；
调节测试板(104)配置有控制器(116)，位移传感器(108)、压力传感器(109)均与控制器(116)电性连接；
控制器(116)根据位移传感器(108)输出的位移检测信号、压力传感器(109)输出的压力检测信号以及弹性测试件(105)的测试参数实时监测和计算得到上压模具(101)、下压模具(102)在冲压机驱动下的实际压合参数，并将实际压合参数与冲压机传输的预设压合参数对比后输出位移补偿信号；
限位支撑柱(107)响应于位移补偿信号后沿竖直方向作相应补偿移动；
所述调节测试板(104)为可与上压模具(101)凸台套接的矩形框架；
所述调节测试板(104)底部设有加速度传感器(111)、振动传感器(112)，调节测试板(104)的顶部设有与弹性测试件(105)底端连接的距离调节柱(106)，加速度传感器(111)、振动传感器(112)、距离调节柱(106)均与控制器(116)电性连接；
控制器(116)根据加速度传感器(111)输出的加速度信号、振动传感器(112)输出的振动信号生成振动消除信号；
距离调节柱(106)响应于振动消除信号后沿伸缩导向杆(103)轴线方向作相应移动。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式自适应智能调节集成模具，其特征是，所述调节测试板(104)的四角处设有与伸缩导向杆(103)活动套接的通孔(110)。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式自适应智能调节集成模具，其特征是，所述弹性测试件(105)包括内杆(113)、外筒(114)、弹簧(115)，内杆(113)与外筒(114)活动插接，弹簧(115)与内杆(113)、外筒(114)套接，且内杆(113)与外筒(114)的最大总长度等于弹簧(115)处于无形变状态的长度。
4.根据权利要求3所述的一种嵌入式自适应智能调节集成模具，其特征是，所述弹性测试件(105)设有多组，每组弹性测试件(105)设有多个沿对应伸缩导向杆(103)四周均匀分布的弹性测试件(105)。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式自适应智能调节集成模具，其特征是，所述位移传感器(108)响应于压力传感器(109)的压力检测信号后启动。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式自适应智能调节集成模具，其特征是，所述加速度传感器(111)响应于振动传感器(112)输出的振动信号后启动。
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