实时监控力行程的控温剪切下料装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种金属下料领域的技术，具体是一种实时监控力行程的控温剪切下料装置。
【背景技术】
[0002]加热剪切下料是一种常用的坯料制备方法，剪切温度的控制对剪切质量与剪切力均有影响，此外剪切力的大小直接影响剪切模具的寿命，因此在加热剪切过程中，实施剪切温度的控制与剪切力的监控具有重要的实际意义。
[0003]通过对现有技术检索发现，中国专利文献号CN102029302A公开(公告)日2011.04.27，公开了一种热剪切铜铝长铸锭加热炉，它具有炉体，炉体是该设备机架；机架上设置有进棒装置、燃烧装置、循环装置、移棒装置、出棒装置和定长剪切机构，特别的，燃烧装置包括燃烧器燃烧室、混合器和加热室。该该技术首先对长圆铸锭进行加热，加热合格后利用加热炉上自带剪切机构飞刀热剪，从而得到所需的短铸锭。
[0004]进一步检索发现，中国专利文献号CN203495109U公开(公告)日2014.03.26，公开了一种冷镦机的棒料感应加热装置，采用导热丝在线材送料过程中对线材进行加热，并利用变频器和温控器控制温度，从而在较小的剪切力和较小的能耗下完成剪切。
[0005]以上两套装置都是先对材料进行加热，然后再剪切，这样带来一个问题是材料接触剪切模具后，迅速散热，导致在剪切时材料温度相比于预定温度有所下降，导致剪切时的实际温度并不确定。此外，针对剪切力的实时检测的报道较少。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种实时监控力行程的控温剪切下料装置，配备有加热装置和温控装置，并且能够对剪切过程的力-行程测量进行实时监控，获得完整的力行程曲线。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明包括:与凸模相连的动刀部分、与下模座相连的定刀部分，其中:动刀部分与下模座弹性连接，凸模的顶部设有力传感器，下模座上设有光学测距机构，定刀部分内设有加热装置和测温装置。
[0009]所述的动刀部分包括:动刀刀片和用于固定支撑动刀的动刀固定块，其中:定刀刀片通过紧固螺钉和定刀固定块连接。
[0010]所述的定刀部分包括:定刀刀片和固定支撑定刀的定刀固定块，其中:动刀刀片通过紧固螺钉和动刀固定块连接。
[0011]所述的凸模和下模座上分别对应设置导柱和导套，从而实现精确定位。
[0012]所述的力传感器和光学测距机构优选与计算单元相连，通过计算单元将采集到的电压信号和距离信号拟合后得到凸模行程与电压之间的线性关系。
[0013]所述的线性关系为S = 4.082U，其中:S为位移，U为计算机采集到的电压信号。
[0014]所述的力传感器为压电晶体，其受到剪切刀具对凸模的反作用力与输出的模拟电压之间为线性关系，具体为:F = 15.187U+0.1006，其中:F为力，U为计算机采集到的电压信号。
[0015]所述的加热装置，具体为若干设置于定刀部分内的加热棒，该加热棒优选为四根，呈中心对称分布在定刀固定块内，这种分布方式有利于模具和坯料的均匀受热，加热棒的设置方向与所述的棒料相垂直。
[0016]所述的测温装置，具体为设置于定刀部分内的热电偶，该热电偶优选为两支，呈轴对称插入下定刀片两侧，用于检测下定刀片靠近棒料剪切变形区材料的温度，热电偶的设置方向与所述的棒料相平行。
[0017]所述的加热装置和测温装置之间优选设有控制机构，该控制机构包括:与加热装置相连的温度控制器和与测温装置相连的固态继电器，其中:固态继电器接收测温装置发出的温度信号，并通过温度控制器的断开与闭合，实现加热装置的工作状态调整，从而精准控制加热的目标温度。
[0018]所述的下模座与定刀部分之间设有隔板以缓冲，该隔板与定刀部分之间设有陶瓷纤维材料制成的隔热板，用于隔绝定刀固定块和垫板之间的热传递。
技术效果
[0019]与现有技术相比，本发明的技术效果包括:
[0020]①能够实现在加热条件下的棒料的剪切下料；
[0021]②能够对下料过程中的温度进行精确控制；
[0022]③能够对剪切过程的力-行程进行实时测量并得到力行程曲线。
【附图说明】
[0023]图1为整体装配图；
[0024]图2为剪切刀具图及热电偶位置图；
[0025]图3为加热棒分布图；
[0026]图4为温度测量和温度控制连线图；
[0027]图5为温度控制流程图；
[0028]图6为实验过程中采集到的力行程曲线；
[0029]图中:上模座1、导套2、位移信号接收板3、导柱4、隔热板5、激光信号位移传感器
6、信号采集卡7、计算机8、下模座9、弹簧10、垫板11、定刀固定块12、下动刀13、上动刀14、动刀固定块15、凸模16、凸模固定板17、力传感器18、力传感器挡板19、上定刀20、棒料21、下定刀22、热电偶23、加热棒24、固态继电器25、温控器26。
【具体实施方式】
[0030]下面对本发明的实施例作详细说明，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。
实施例1
[0031]如图1所示，本装置包括:与凸模16相连的动刀部分、与下模座9相连的定刀部分以及位于动刀部分和定刀部分中间的棒料21，其中:动刀部分与下模座9弹性连接，凸模I的顶部设有力传感器18，下模座I上设有光学测距机构6，定刀部分内设有加热装置24和测温装置23。
[0032]如图2所示，所述的动刀部分包括:动刀刀片13、14和用于固定支撑动刀的动刀固定块15，其中:定刀刀片通过紧固螺钉和定刀固定块连接。
[0033]所述的定刀部分包括:定刀刀片20、22和固定支撑定刀的定刀固定块12，其中:动刀刀片通过紧固螺钉和动刀固定块连接。
[0034]所述的热电偶23呈轴对称分布在下定刀片两侧，热电偶末端测量的温度是下定刀片靠近棒料剪切变形区材料的温度，用于表征变形区材料的温度。
[0035]如图3所示，为加热棒分布图，图中的加热棒24有四根，插入定刀固定块内，呈中心对称分布，这种布局可以实现对模具和坯料的均匀加热。
[0036]如图4所示，为温度测量和温度控制连线图，图中固态继电器25接受热电偶23传来的温度信号，传递给温度控制器26，温度控制器进行开合判断来控制加热棒24工作，从而实现目标温度的精准控制。
[0037]如图5所示，为温度控制流程图。温度控制器根据热电偶发回来的信号读取实际温度，然后把这个温度值跟设定温度值进行比较，产生温度偏差，调节的方向朝着温度偏差减少的方向进行，然后温控器输出一个开关量驱动固态继电器的开关操作实现加热控制。
[0038]如图6所示，为本实施例通过上述装置获得的力行程曲线。
【主权项】
1.一种实时监控力行程的控温剪切下料装置，其特征在于，包括:与凸模相连的动刀部分、与下模座相连的定刀部分，其中:动刀部分与下模座弹性连接，凸模的顶部设有力传感器，下模座上设有光学测距机构，定刀部分内设有加热装置和测温装置； 所述的动刀部分包括:动刀刀片和用于固定支撑动刀的动刀固定块，其中:定刀刀片通过紧固螺钉和定刀固定块连接； 所述的定刀部分包括:定刀刀片和固定支撑定刀的定刀固定块，其中:动刀刀片通过紧固螺钉和动刀固定块连接。2.根据权利要求1所述的控温剪切下料装置，其特征是，所述的力传感器和光学测距机构与计算单元相连，通过计算单元将采集到的电压信号和距离信号拟合后得到凸模行程与电压之间的线性关系。3.根据权利要求1所述的控温剪切下料装置，其特征是，所述的加热装置，具体为若干设置于定刀部分内的加热棒，该加热棒为四根，呈中心对称分布在定刀固定块内，这种分布方式有利于模具和坯料的均匀受热，加热棒的设置方向与所述的棒料相垂直。4.根据权利要求1所述的控温剪切下料装置，其特征是，所述的测温装置，具体为设置于定刀部分内的热电偶，该热电偶为两支，呈轴对称插入下定刀片两侧，用于检测下定刀片靠近棒料剪切变形区材料的温度，热电偶的设置方向与所述的棒料相平行。5.根据权利要求1或3或4所述的控温剪切下料装置，其特征是，所述的加热装置和测温装置之间设有控制机构，该控制机构包括:与加热装置相连的温度控制器和与测温装置相连的固态继电器，其中:固态继电器接收测温装置发出的温度信号，并通过温度控制器的断开与闭合，实现加热装置的工作状态调整，从而精准控制加热的目标温度。6.根据权利要求1所述的控温剪切下料装置，其特征是，所述的下模座与定刀部分之间设有隔板以缓冲，该隔板与定刀部分之间设有陶瓷纤维材料制成的隔热板，用于隔绝定刀固定块和垫板之间的热传递。
【专利摘要】一种金属下料领域的实时监控力行程的控温剪切下料装置，包括：与凸模相连的动刀部分、与下模座相连的定刀部分，其中：动刀部分与下模座弹性连接，凸模的顶部设有力传感器，下模座上设有光学测距机构，定刀部分内设有加热装置和测温装置。本装置能够控制加热温度，并可以对剪切过程的力‐行程测量进行实时监控，获得完整的力行程曲线。
【IPC分类】B23D33/00
【公开号】CN104889477
【申请号】CN201510304891
【发明人】胡成亮, 李继威, 赵震, 李忠明
【申请人】上海交通大学, 宁波思进机械股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月4日