鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開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，塑型口的四周設有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設有拉深筋，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，對鈑金件進行局部限流或開流?？刂茐哼吜Φ拇笮。箟哼吜Π凑疹A先設定的曲線進行變化，有效地控制鈑金件整體的塑性流動。
【專利說明】鈑金件高精密沖壓成形控制系統(tǒng)及其控制方法

【技術領域】
[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】
[0002]鈑金件高精密沖壓成形要求對鈑金件成形過程中產(chǎn)生的回彈進行控制，如何精確預測回彈并對其控制是高性能精確成形制造學科亟需解決的科學問題之一。
[0003]變壓邊力技術是通過調(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技術，它可以有效地控制板材的塑性流動，從而控制板材的回彈。但是準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的時間太多，或是已有的方法在提聞板料飯金件成形精度上有待于進一步提聞。目如的變壓邊力技術只能對鈑金件全局進行控制，對于較復雜的鈑金件需要局部的進行限流或開流，才能更好地控制板材的回彈。
[0004]為了實現(xiàn)鈑金件局部進行限流或開流，學者提出了分塊壓邊圈技術研究，把壓邊圈周向或者徑向分成若干塊，分別對其進行控制。但其亦有缺陷，即壓邊圈分開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，對其分塊壓邊力控制也較為困難，不能實現(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，使鈑金件高精密成形。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下所述:
[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，塑型口的四周設有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設有拉深筋，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、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，上位機連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換卡通過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態(tài)應變儀，位移傳感器、及動態(tài)應變儀經(jīng)電壓信號限制器連接模數(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合的閉環(huán)控制方法，采用如下步驟:
[0012](I)在上位機上預先設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，在上位機上設定壓邊力零位對應的電流電壓值；
[0013](2)液壓缸帶動壓邊圈上行，位移傳感器將壓邊圈的位移信號換為數(shù)字信號上傳至上位機，與設定壓邊圈位移變化曲線比對，達到預先設定的壓邊力零位后，上位機發(fā)控制指令將上行閥門斷電，使壓邊圈在預定位置就位；
[0014](3)壓邊圈就位后，將鈑金件放置在壓邊圈與凹模之間開始沖壓，位移傳感器檢測壓邊圈的沖壓位移信號、第一壓力傳感器檢測拉深筋頂出缸的壓力信號，第二壓力傳感器檢測壓邊力信號，將沖壓位移信號、拉深筋頂出缸的壓力信號、及壓邊力信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上傳至上位機；
[0015](4)上位機將接收的數(shù)字信號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，根據(jù)比對結果預測鈑金件的沖壓狀況，輸出控制信號；
[0016](5)控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電流，驅(qū)動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，重復步驟(3)直到板材沖壓成形，實現(xiàn)鈑金件高精密沖壓成形的閉環(huán)控制。
[0017]所述步驟(I)中預先設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、及壓邊力零位對應的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動的最佳值。
[0018]所述步驟(3)中拉深筋頂出缸的壓力信號、及壓邊力信號先經(jīng)動態(tài)應變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號，轉(zhuǎn)換后的電壓信號與拉深筋的位移信號經(jīng)電壓信號限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分別上傳到上位機。
[0019]所述步驟(5)中控制信號先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)比例放大器為電子比例溢流閥提供合適的驅(qū)動電流。
[0020]所述步驟(5)中驅(qū)動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，對鈑金件進行局部限流或開流。
[0021]所述步驟(5)中驅(qū)動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度變化的壓邊力。
[0022]本發(fā)明采用上述技術方案，取得的有益技術效果如下:
[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，對鈑金件進行局部限流或開流。控制壓邊力的大小，使壓邊力按照預先設定的曲線進行變化，有效地控制鈑金件整體的塑性流動。
[0024]拉深筋頂出缸的壓力信號、及壓邊力信號先經(jīng)動態(tài)應變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號，實時進行應變力測試。
[0025]預先設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、及壓邊力零位對應的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動的最佳值。實現(xiàn)最佳拉深筋高度的調(diào)整，及最優(yōu)沖壓軌跡的設定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為壓邊圈結構示意圖。
[0027]圖2為拉深筋結構示意圖。
[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)結構框圖。

【具體實施方式】
[0030]結合附圖1至4對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明:
[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的四周設有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設有拉深筋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置。
[0032]沖壓控制模塊包括傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、上位機、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，上位機連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換卡通過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態(tài)應變儀，位移傳感器、及動態(tài)應變儀經(jīng)電壓信號限制器連接模數(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設備通過PCI總線與上位機連接，上位機通過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合的閉環(huán)控制方法，采用如下步驟:
[0035](I)在上位機上預先設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，在上位機上設定壓邊力零位對應的電流電壓值；
[0036]預先設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、及壓邊力零位對應的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動的最佳值。
[0037](2)液壓缸帶動壓邊圈上行，位移傳感器將壓邊圈的位移信號換為數(shù)字信號上傳至上位機，與設定壓邊圈位移變化曲線比對，達到預先設定的壓邊力零位后，上位機發(fā)控制指令將上行閥門斷電，使壓邊圈在預定位置就位。
[0038](3)壓邊圈就位后，將鈑金件放置在壓邊圈與凹模之間開始沖壓，位移傳感器檢測壓邊圈的沖壓位移信號、第一壓力傳感器檢測拉深筋頂出缸的壓力信號，第二壓力傳感器檢測壓邊力信號，將沖壓位移信號、拉深筋頂出缸的壓力信號、及壓邊力信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上傳至上位機；
[0039]拉深筋頂出缸的壓力信號、及壓邊力信號先經(jīng)動態(tài)應變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號，轉(zhuǎn)換后的電壓信號與拉深筋的位移信號經(jīng)電壓信號限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分別上傳到上位機。
[0040](4)上位機將接收的數(shù)字信號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，根據(jù)比對結果預測鈑金件的沖壓狀況，輸出控制信號。
[0041](5)控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電流，驅(qū)動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，重復步驟(3)直到板材沖壓成形，實現(xiàn)鈑金件高精密沖壓成形的閉環(huán)控制。
[0042]步驟(5)中控制信號先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)比例放大器為電子比例溢流閥提供合適的驅(qū)動電流。
[0043]步驟(5)中驅(qū)動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，對鈑金件進行局部限流或開流。
[0044]步驟(5)中驅(qū)動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，對鈑金件進行局部限流或開流?？刂茐哼吜Φ拇笮?，使壓邊力按照預先設定的曲線進行變化，有效地控制鈑金件整體的塑性流動。
[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，對鈑金件沖壓過程中進行精密控制?？蓱玫缴a(chǎn)流水線中，提高沖壓件的成形精度。
[0047]當然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的指導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應受到本發(fā)明的保護。
【權利要求】
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，塑型口的四周設有拉深筋頂出缸，拉深筋頂出缸內(nèi)設有拉深筋，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、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，上位機連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換卡通過比例放大器連接電子比例溢流閥。
2.根據(jù)權利要求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態(tài)應變儀，位移傳感器、及動態(tài)應變儀經(jīng)電壓信號限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡。
3.根據(jù)權利要求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置。
4.如權利要求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)在上位機上預先設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，在上位機上設定壓邊力零位對應的電流電壓值； (2)液壓缸帶動壓邊圈上行，位移傳感器將壓邊圈的位移信號換為數(shù)字信號上傳至上位機，與設定壓邊圈位移變化曲線比對，達到預先設定的壓邊力零位后，上位機發(fā)控制指令將上行閥門斷電，使壓邊圈在預定位置就位； (3)壓邊圈就位后，將鈑金件放置在壓邊圈與凹模之間開始沖壓，位移傳感器檢測壓邊圈的沖壓位移信號、第一壓力傳感器檢測拉深筋頂出缸的壓力信號，第二壓力傳感器檢測壓邊力信號，將沖壓位移信號、拉深筋頂出缸的壓力信號、及壓邊力信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上傳至上位機； (4)上位機將接收的數(shù)字信號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，根據(jù)比對結果預測鈑金件的沖壓狀況，輸出控制信號； (5)控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電流，驅(qū)動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，重復步驟(3)直到板材沖壓成形，實現(xiàn)鈑金件高精密沖壓成形的閉環(huán)控制。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中預先設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、及壓邊力零位對應的電流電壓值為控制鈑金件塑性流動的最佳值。
6.根據(jù)權利要求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、及壓邊力信號先經(jīng)動態(tài)應變儀轉(zhuǎn)換為電壓信號，轉(zhuǎn)換后的電壓信號與拉深筋的位移信號經(jīng)電壓信號限制器連接模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分別上傳到上位機。
7.根據(jù)權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中控制信號先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)比例放大器為電子比例溢流閥提供合適的驅(qū)動電流。
8.根據(jù)權利要求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，對鈑金件進行局部限流或開流。
9.根據(jù)權利要求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度變化的壓邊力。
【文檔編號】B21D37/10GK104174743SQ201410401749
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日: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 申請人:山東科技大學