鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法

鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法。鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，包括塑型模具、及沖壓控制模塊。塑型模具包括壓邊圈，壓邊圈中間留有塑型口，塑型口的四周設(shè)有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設(shè)有拉深筋，拉深筋頂出缸連接沖壓控制模塊的回路?；阝k金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)的控制方法，在沖壓過(guò)程中采用閉環(huán)控制方法控制拉深筋頂出缸的壓力，改變拉深筋的拉伸高度，對(duì)鈑金件進(jìn)行局部限流或開(kāi)流。控制壓邊力的大小，使壓邊力按照預(yù)先設(shè)定的曲線進(jìn)行變化，有效地控制鈑金件整體的塑性流動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈑金件高精密沖壓成形要求對(duì)鈑金件成形過(guò)程中產(chǎn)生的回彈進(jìn)行控制，如何精確預(yù)測(cè)回彈并對(duì)其控制是高性能精確成形制造學(xué)科亟需解決的科學(xué)問(wèn)題之一。
[0003]變壓邊力技術(shù)是通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓或者液壓，使氣壓墊或者液壓墊提供的壓邊力隨著行程變化的一項(xiàng)技術(shù)，它可以有效地控制板材的塑性流動(dòng)，從而控制板材的回彈。但是準(zhǔn)確確定控制回彈的壓邊力仍比較困難，主要體現(xiàn)在獲取優(yōu)化變壓邊力曲線花費(fèi)的時(shí)間太多，或是已有的方法在提聞板料飯金件成形精度上有待于進(jìn)一步提聞。目如的變壓邊力技術(shù)只能對(duì)鈑金件全局進(jìn)行控制，對(duì)于較復(fù)雜的鈑金件需要局部的進(jìn)行限流或開(kāi)流，才能更好地控制板材的回彈。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)鈑金件局部進(jìn)行限流或開(kāi)流，學(xué)者提出了分塊壓邊圈技術(shù)研究，把壓邊圈周向或者徑向分成若干塊，分別對(duì)其進(jìn)行控制。但其亦有缺陷，即壓邊圈分開(kāi)控制使的壓邊圈表面高低不同，在成形件上留下較大的壓痕，對(duì)其分塊壓邊力控制也較為困難，不能實(shí)現(xiàn)整體的拋物線的最佳控制軌跡路線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明將可調(diào)拉深筋與變化壓邊力共同作用，有效控制板材的塑性流動(dòng)，使鈑金件高精密成形。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
[0007]鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，其特征在于，包括塑型模具、及沖壓控制模塊，所述塑型模具包括壓邊圈，壓邊圈中間留有塑型口，塑型口的四周設(shè)有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設(shè)有拉深筋，拉深筋頂出缸連接沖壓控制模塊的回路；
[0008]所述沖壓控制模塊包括傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、上位機(jī)、比例溢流閥，所述傳感器包括位移傳感器、第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器；位移傳感器連接壓邊圈，用于檢測(cè)壓邊圈的位移信息；第一壓力傳感器連接拉深筋頂出缸，用于檢測(cè)拉深筋頂出缸的壓力;第二壓力傳感器連接壓邊圈，用于檢測(cè)壓邊力；位移傳感器、第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，模數(shù)轉(zhuǎn)換卡連接上位機(jī)，上位機(jī)連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換卡通過(guò)比例放大器連接電子比例溢流閥。
[0009]本發(fā)明的鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，所述第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器的輸出端連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，位移傳感器、及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀經(jīng)電壓信號(hào)限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡。
[0010]本發(fā)明的鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，所述塑型模具還包括凹模、及液壓缸，液壓缸連通壓邊圈，凹模與壓邊圈間隔設(shè)置。
[0011]根據(jù)上述鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，提出了一種將可調(diào)拉深筋與變化壓邊力相結(jié)合的閉環(huán)控制方法，采用如下步驟:
[0012](I)在上位機(jī)上預(yù)先設(shè)定壓邊圈位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、及壓邊力變化曲線，在上位機(jī)上設(shè)定壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值；
[0013](2)液壓缸帶動(dòng)壓邊圈上行，位移傳感器將壓邊圈的位移信號(hào)換為數(shù)字信號(hào)上傳至上位機(jī)，與設(shè)定壓邊圈位移變化曲線比對(duì)，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的壓邊力零位后，上位機(jī)發(fā)控制指令將上行閥門(mén)斷電，使壓邊圈在預(yù)定位置就位；
[0014](3)壓邊圈就位后，將鈑金件放置在壓邊圈與凹模之間開(kāi)始沖壓，位移傳感器檢測(cè)壓邊圈的沖壓位移信號(hào)、第一壓力傳感器檢測(cè)拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)，第二壓力傳感器檢測(cè)壓邊力信號(hào)，將沖壓位移信號(hào)、拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)上傳至上位機(jī)；
[0015](4)上位機(jī)將接收的數(shù)字信號(hào)分別與拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、及壓邊力變化曲線比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果預(yù)測(cè)鈑金件的沖壓狀況，輸出控制信號(hào)；
[0016](5)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制拉深筋頂出缸的壓力、及壓邊力，重復(fù)步驟(3)直到板材沖壓成形，實(shí)現(xiàn)鈑金件高精密沖壓成形的閉環(huán)控制。
[0017]所述步驟(I)中預(yù)先設(shè)定的拉深筋位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、壓邊力變化曲線、及壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動(dòng)的最佳值。
[0018]所述步驟(3)中拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)先經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)與拉深筋的位移信號(hào)經(jīng)電壓信號(hào)限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)分別上傳到上位機(jī)。
[0019]所述步驟(5)中控制信號(hào)先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)比例放大器為電子比例溢流閥提供合適的驅(qū)動(dòng)電流。
[0020]所述步驟(5)中驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制控制拉深筋頂出缸的壓力，改變拉深筋的拉伸高度，對(duì)鈑金件進(jìn)行局部限流或開(kāi)流。
[0021]所述步驟(5)中驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制液壓缸提供隨沖壓進(jìn)度變化的壓邊力。
[0022]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，取得的有益技術(shù)效果如下:
[0023]基于鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)的控制方法，在沖壓過(guò)程中采用閉環(huán)控制方法控制拉深筋頂出缸的壓力，改變拉深筋的拉伸高度，對(duì)鈑金件進(jìn)行局部限流或開(kāi)流?？刂茐哼吜Φ拇笮?，使壓邊力按照預(yù)先設(shè)定的曲線進(jìn)行變化，有效地控制鈑金件整體的塑性流動(dòng)。
[0024]拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)先經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，實(shí)時(shí)進(jìn)行應(yīng)變力測(cè)試。
[0025]預(yù)先設(shè)定的拉深筋位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、壓邊力變化曲線、及壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動(dòng)的最佳值。實(shí)現(xiàn)最佳拉深筋高度的調(diào)整，及最優(yōu)沖壓軌跡的設(shè)定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為壓邊圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為拉深筋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3為鈑金件高精密沖壓成形控制方案示意圖。
[0029]圖4為鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]結(jié)合附圖1至4對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0031]鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，包括塑型模具、及沖壓控制模塊。塑型模具包括壓邊圈3，壓邊圈中間留有塑型口 2，塑型口 2的四周設(shè)有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設(shè)有拉深筋1，拉深筋頂出缸連接沖壓控制模塊的回路4。塑型模具還包括凹模、及液壓缸，液壓缸連通壓邊圈，凹模與壓邊圈間隔設(shè)置。
[0032]沖壓控制模塊包括傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、上位機(jī)、比例溢流閥，所述傳感器包括位移傳感器、第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器；位移傳感器連接壓邊圈，用于檢測(cè)壓邊圈的位移信息；第一壓力傳感器連接拉深筋頂出缸，用于檢測(cè)拉深筋頂出缸的壓力；第二壓力傳感器連接壓邊圈，用于檢測(cè)壓邊力；位移傳感器、第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，模數(shù)轉(zhuǎn)換卡連接上位機(jī)，上位機(jī)連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換卡通過(guò)比例放大器連接電子比例溢流閥。第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器的輸出端連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，位移傳感器、及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀經(jīng)電壓信號(hào)限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡。
[0033]模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、及數(shù)模轉(zhuǎn)換卡均均有多路轉(zhuǎn)換通道，模數(shù)轉(zhuǎn)換卡作為I/O設(shè)備通過(guò)PCI總線與上位機(jī)連接，上位機(jī)通過(guò)PCI總線與數(shù)模轉(zhuǎn)換卡連接。
[0034]根據(jù)上述鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，提出了一種將可調(diào)拉深筋與變化壓邊力相結(jié)合的閉環(huán)控制方法，采用如下步驟:
[0035](I)在上位機(jī)上預(yù)先設(shè)定壓邊圈位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、及壓邊力變化曲線，在上位機(jī)上設(shè)定壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值；
[0036]預(yù)先設(shè)定的拉深筋位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、壓邊力變化曲線、及壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動(dòng)的最佳值。
[0037](2)液壓缸帶動(dòng)壓邊圈上行，位移傳感器將壓邊圈的位移信號(hào)換為數(shù)字信號(hào)上傳至上位機(jī)，與設(shè)定壓邊圈位移變化曲線比對(duì)，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的壓邊力零位后，上位機(jī)發(fā)控制指令將上行閥門(mén)斷電，使壓邊圈在預(yù)定位置就位。
[0038](3)壓邊圈就位后，將鈑金件放置在壓邊圈與凹模之間開(kāi)始沖壓，位移傳感器檢測(cè)壓邊圈的沖壓位移信號(hào)、第一壓力傳感器檢測(cè)拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)，第二壓力傳感器檢測(cè)壓邊力信號(hào)，將沖壓位移信號(hào)、拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)上傳至上位機(jī)；
[0039]拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)先經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)與拉深筋的位移信號(hào)經(jīng)電壓信號(hào)限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)分別上傳到上位機(jī)。
[0040](4)上位機(jī)將接收的數(shù)字信號(hào)分別與拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、及壓邊力變化曲線比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果預(yù)測(cè)鈑金件的沖壓狀況，輸出控制信號(hào)。
[0041](5)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制拉深筋頂出缸的壓力、及壓邊力，重復(fù)步驟(3)直到板材沖壓成形，實(shí)現(xiàn)鈑金件高精密沖壓成形的閉環(huán)控制。
[0042]步驟(5)中控制信號(hào)先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)比例放大器為電子比例溢流閥提供合適的驅(qū)動(dòng)電流。
[0043]步驟(5)中驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制控制拉深筋頂出缸的壓力，改變拉深筋的拉伸高度，對(duì)鈑金件進(jìn)行局部限流或開(kāi)流。
[0044]步驟(5)中驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制液壓缸提供隨沖壓進(jìn)度變化的壓邊力。
[0045]基于鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)的控制方法，在沖壓過(guò)程中采用閉環(huán)控制方法控制拉深筋頂出缸的壓力，改變拉深筋的拉伸高度，對(duì)鈑金件進(jìn)行局部限流或開(kāi)流?？刂茐哼吜Φ拇笮?，使壓邊力按照預(yù)先設(shè)定的曲線進(jìn)行變化，有效地控制鈑金件整體的塑性流動(dòng)。
[0046]本發(fā)明為鈑金件高精密沖壓成形的提出了一種有效的控制方案，在不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不同高度的拉深筋高度調(diào)整和變壓邊力的最佳組合，對(duì)鈑金件沖壓過(guò)程中進(jìn)行精密控制?？蓱?yīng)用到生產(chǎn)流水線中，提高沖壓件的成形精度。
[0047]當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的指導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，其特征在于，包括塑型模具、及沖壓控制模塊，所述塑型模具包括壓邊圈，壓邊圈中間留有塑型口，塑型口的四周設(shè)有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設(shè)有拉深筋，拉深筋頂出缸連接沖壓控制模塊的回路； 所述沖壓控制模塊包括傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、上位機(jī)、比例溢流閥，所述傳感器包括位移傳感器、第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器；位移傳感器連接壓邊圈，用于檢測(cè)壓邊圈的位移信息；第一壓力傳感器連接拉深筋頂出缸，用于檢測(cè)拉深筋頂出缸的壓力；第二壓力傳感器連接壓邊圈，用于檢測(cè)壓邊力；位移傳感器、第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，模數(shù)轉(zhuǎn)換卡連接上位機(jī)，上位機(jī)連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換卡通過(guò)比例放大器連接電子比例溢流閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓力傳感器、及第二壓力傳感器的輸出端連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，位移傳感器、及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀經(jīng)電壓信號(hào)限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)，其特征在于，所述塑型模具還包括凹模、及液壓缸，液壓缸連通壓邊圈，凹模與壓邊圈間隔設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法采用如下步驟: (1)在上位機(jī)上預(yù)先設(shè)定壓邊圈位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、及壓邊力變化曲線，在上位機(jī)上設(shè)定壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值； (2)液壓缸帶動(dòng)壓邊圈上行，位移傳感器將壓邊圈的位移信號(hào)換為數(shù)字信號(hào)上傳至上位機(jī)，與設(shè)定壓邊圈位移變化曲線比對(duì)，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的壓邊力零位后，上位機(jī)發(fā)控制指令將上行閥門(mén)斷電，使壓邊圈在預(yù)定位置就位； (3)壓邊圈就位后，將鈑金件放置在壓邊圈與凹模之間開(kāi)始沖壓，位移傳感器檢測(cè)壓邊圈的沖壓位移信號(hào)、第一壓力傳感器檢測(cè)拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)，第二壓力傳感器檢測(cè)壓邊力信號(hào)，將沖壓位移信號(hào)、拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)上傳至上位機(jī)； (4)上位機(jī)將接收的數(shù)字信號(hào)分別與拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、及壓邊力變化曲線比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果預(yù)測(cè)鈑金件的沖壓狀況，輸出控制信號(hào)； (5)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制拉深筋頂出缸的壓力、及壓邊力，重復(fù)步驟(3)直到板材沖壓成形，實(shí)現(xiàn)鈑金件高精密沖壓成形的閉環(huán)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中預(yù)先設(shè)定的拉深筋位移變化曲線、拉深筋頂出缸的壓力變化曲線、壓邊力變化曲線、及壓邊力零位對(duì)應(yīng)的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動(dòng)的最佳值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中拉深筋頂出缸的壓力信號(hào)、及壓邊力信號(hào)先經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)與拉深筋的位移信號(hào)經(jīng)電壓信號(hào)限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)分別上傳到上位機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中控制信號(hào)先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)比例放大器為電子比例溢流閥提供合適的驅(qū)動(dòng)電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制控制拉深筋頂出缸的壓力，改變拉深筋的拉伸高度，對(duì)鈑金件進(jìn)行局部限流或開(kāi)流。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中驅(qū)動(dòng)控制電子比例溢流閥的排油量，從而控制液壓缸提供隨沖壓進(jìn)度變化的壓邊力。
【文檔編號(hào)】B21D37/10GK104174743SQ201410401749
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】蘇春建, 閆楠楠, 董興華, 張鵬, 王薛濤, 李寧, 趙俊敏 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)