專利名稱：冷擠壓模具預應力圈應力監測預警方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬塑性加工領域，具體涉及冷擠壓模具預應カ圈應カ監測預警方法及系統。
背景技術：
金屬冷擠壓塑性成形技術大幅減少零件機械加工量，顯著改善エ件內部微觀組織和性能，提高工件的質量，是ー種節能節材型先進制造技木；冷擠壓塑性成型時金屬在常溫情況下發生塑性變形需要施加非常大的壓力，擠壓加工中所使用的壓カ機都采用較高功率，壓カ也往往達數百噸，對冷擠壓裝備及模具提出了極高的要求；在冷擠壓過程中，模具的凹模重復承受巨大的擠壓載荷，往往在模具結構上采用加套預應カ圈方式以分擔承載過大的壓力，當預應カ圈能承受的壓力載荷超過其極限吋，應カ圈發生變形、開裂，直至炸裂， 一方面，傷及周圍的員エ，另一方面，不能有效防止和避免冷擠壓エ藝不當引起的模具和設備才貝壞。因此，通過實時采集監測預應力圈的應力狀態，進一步監測冷擠壓エ藝和模具的承載情況，在應力過大時第一時間報警并作出相應エ藝措施，就顯得尤為重要。本發明提供ー種冷擠壓模具預應カ圈應カ監測預警方法及系統，其通過實時在線監測冷擠壓過程中預應カ圈的應力狀態，監測冷擠壓機及模具的載荷情況，當其所受載荷超過設定的極限載荷吋，及時報警，并采取相應的エ藝措施，以保證冷擠壓機及其裝備的長期穩定可靠運行。

發明內容
本發明目的在于提供一種冷擠壓模具預應カ圈應カ監測預警方法及系統，運用電阻應變片電測法對擠壓模具及預應カ圈應カ進行實時在線監測及預警，以解決模具及預應カ圈易因載荷過高而出現應カ破壞，以及避免冷擠壓裝備、模具及預應カ圈因應カ破壞而發生崩裂時所導致的安全問題。為了實現上述目的，本發明是通過下述方案實現的
ー種冷擠壓模具預應カ圈應カ監測預警方法，其通過實時在線監測冷擠壓過程中預應力圈的應力狀態，監測冷擠壓機及模具的載荷狀況，當其所受載荷超過設定的極限載荷吋， 及時報警，并采取相應的エ藝措施，以保證冷擠壓機及其裝備的長期穩定可靠運行。—種冷擠壓模具應カ監測及預警系統由應變片、電橋盒、動態應變儀、エ業計算機、反饋控制開關、報警器六部分組成。所述應變片采用電阻式應變片，粘貼于經表面處理過的預應カ圈表面，應變片表面覆有ー層聚乙烯薄膜，電阻式應變片以單橋方式通過導線與電橋盒輸入端相連。所述電橋盒具有輸入端子和輸出端子，電橋盒輸入端子與電阻式應變片通過導線相連，電橋盒輸出端子與動態應變儀的輸入端子相連，電橋盒將電阻式應變片由應變產生的電阻變化轉換為電流或電壓信號輸入動態應變儀。
所述動態應變儀，設有一個模擬量輸入端子和ー個模擬量輸出端子，將電流或電壓信號放大處理，動態應變儀模擬量輸入端子通過導線與電橋盒輸出端子相連，動態應變儀模擬量輸出端子與エ業計算機的模擬量輸入端子相連，將放大后的信號傳入エ業計算機。所述エ業計算機為內部設有數據采集卡和信號處理預定程序的エ業計算機，エ業計算機外部設有ー個信號輸入端子與兩個輸出端子，輸入端子與動態應變儀模擬量輸出端子相連，將動態應變儀得出的電壓信號傳入エ業計算機內部的數據采集卡，此時信號轉換預定程序開始啟動，對數據采集卡收集的信息進行處理，實現以波形及圖表形式來表達模具預應カ圈的即時受カ情況，并顯示在エ業計算機屏幕上并存儲；工業計算機其中ー個輸出端子與反饋控制開關的輸入端子相連，另ー個輸出端子與報警器的輸入端子相連；當所測得的應カ值大于預定安全值時，信號處理預定程序將發出報警指令，エ業計算機發出電流信號，由エ業計算機其中ー個輸出端子傳遞給反饋控制開關，再由另ー個輸出端子傳遞給報警器。所述反饋控制開關，其輸入端子與エ業計算機的其中ー個輸出端子相連，接收由 エ業計算機傳出的電流信號，其輸出端子與壓カ機停止開關輸入端相連，執行反饋控制功能，及時停止壓カ機的運轉。所述報警器，由閃光燈和揚聲器組成，其輸入端與エ業計算機的ー個輸出端子相連，接收エ業計算機傳出的電流信號，閃光燈開始閃爍，同時揚聲器發出警鳴聲。實施本發明的有益效果為
1)實時檢測模具預應カ圈應變值及其變化情況，并可預先設置應力安全值來達到對模具預應カ圈進行實時監測和預警的目的，以提高擠壓過程的安全性。2)本發明具有對數據、波形和圖表的分析和存儲功能，便于后續的分析研究，系統測量精度高，檢測效率高，操作方便、簡單易用。3)本發明中采用動態應變儀，實時測量預應カ圈所受應力，可通過導線與多組電橋盒相連，由一臺エ業計算機即可實時監測多組預應カ圈受カ狀況，降低成本，減少空間， 使監控更集中更方便。


圖1是本發明結合實施例子的整體結構示意圖； 圖中編號說明
1.壓カ機 2.エ業計算機 3.電橋盒 4.動態應變儀 5.信號處理預定程序 6.信號采集卡7.反饋控制開關8.報警器9.閃爍燈10.揚聲器11.電阻式應變片12.凸模13.凹模14.預應カ圏。
具體實施方案為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚，以下結合附圖及實施例，對本發明裝置做進ー步詳細說明
一種冷擠壓模具應カ監測及預警系統由應變片、電橋盒3、動態應變儀4、エ業計算機 2、反饋控制開關7、報警器8六部分組成。
所述應變片采用電阻式應變片11，粘貼于經表面處理過的預應カ圈14表面，電阻式應變片11表面覆有ー層聚乙烯薄膜，電阻式應變片11以單橋方式通過導線與電橋盒3 輸入端相連。所述電橋盒3具有輸入端子和輸出端子，電橋盒3輸入端子與電阻式應變片11通過導線相連，電橋盒3輸出端子與動態應變儀4的輸入端子相連，電橋盒3將電阻式應變片 11由應變產生的電阻變化轉換為電流或電壓信號輸入動態應變儀4。所述動態應變儀4，設有ー個模擬量輸入端子和ー個模擬量輸出端子，將電流或電壓信號放大處理；動態應變儀4模擬量輸入端子通過導線與電橋盒3輸出端子相連，動態應變儀4模擬量輸出端子與エ業計算機2的模擬量輸入端子相連，將放大后的信號傳入エ業計算機2。所述エ業計算機2，其內部設有數據采集卡6、信號處理預定程序5，外部設有ー個信號輸入端子與兩個輸出端子，輸入端子與動態應變儀4模擬量輸出端子相連，將動態應變儀4得出的電壓信號傳入エ業計算機2內部的數據采集卡6，此時信號處理預定程序5開始啟動，對數據采集卡6收集的信息進行處理，實現以波形及圖表形式來表達模具預應カ 圈14的即時受力情況，并顯示在エ業計算機2屏幕上并存儲；工業計算機2其中一個輸出端子與反饋控制開關7的輸入端子相連，另ー個輸出端子與報警器8的輸入端子相連，當所測得的應カ值大于預定安全值時，信號處理預定程序5將發出報警指令，エ業計算機2發出電流信號，由エ業計算機2其中ー個輸出端子傳遞給反饋控制開關7，再由另ー個輸出端子傳遞給報警器8。所述反饋控制開關7，其輸入端子與エ業計算機2的其中ー個輸出端子相連，接收由エ業計算機2傳出的電流信號，其輸出端子與壓カ機1停止開關輸入端相連，執行反饋控制功能，及時停止壓カ機1的運轉。所述報警器7，由閃光燈9和揚聲器10組成，其輸入端與エ業計算機2的一個輸出端子相連，接收エ業計算機2傳出的電流信號，閃光燈9開始閃爍，同時揚聲器10發出警鳴戸。實施本發明執行以下步驟
1)本實施例中，將擠壓法蘭凹模13預應カ圈14進行表面處理，將表面打磨平滑并磨光，打磨面積為應變片11面積的3-5倍；將電阻式應變片11粘貼到預應カ圈14打磨區域， 電阻式應變片11上覆ー層聚乙烯薄膜；將電阻式應變片11的導線焊接牢固，導線另一端連接電橋盒3的輸入端子；將電橋盒3輸出端子與動態應變儀4的模擬量輸入端子相連；將動態應變儀4模擬量輸出端子與エ業計算機2的模擬量輸入端子相連；將工業計算機2其中 ー個輸出端子與反饋控制開關7的輸入端子相連；將工業計算機2的另ー個輸出端子與報警器8的輸入端子相連。2)接通電源，啟動エ業計算機2和動態應變儀4，設置應力安全值；啟動壓カ機1， 當壓カ機1帶動凸模12擠壓法蘭エ件吋，法蘭エ件塑性變形所產生的擠壓應カ轉移給凹模 13及預應カ圈14，此時預應カ圈14由于受擠壓應カ而出現形變，導致電阻式應變片11發生形變，此時電阻式應變片11的電阻發生變化，此電阻信號通過電橋盒3轉換為電流或電壓信號，再傳遞給動態應變儀4，由動態應變儀4將信號放大處理，傳人工業計算機2內的數據采集卡6，信號處理預定程序5開始運行，對數據采集卡6收集的信息進行處理，將應カ應變信息以波形及圖表形式顯示在エ業計算機2屏幕上，并對數據分析后存儲。3)當凹模預應カ圈14所承受壓カ值達到應變安全值時，信號處理預定程序5將發出報警指令，エ業計算機2發出電流信號，由エ業計算機2的ー個輸出端子傳遞給反饋控制開關7，再由另ー個輸出端子傳遞給報警器，壓カ機1停止運轉，同時閃光燈9閃爍，揚聲器 10發出警鳴聲，此時工人可及時調整エ位或擠壓エ藝。通過以上實施措施，本發明有效的達到了對模具及預應カ圈14進行實時監測的目的，保證了模具及預應カ圈14的正常使用及操作人員的安全。
權利要求
1.冷擠壓模具預應カ圈應カ監測預警方法，通過實時在線監測冷擠壓過程中預應カ 圈的應力狀態，監測冷擠壓機及模具的載荷狀況，當其所受載荷超過設定的極限載荷吋，及時報警，并采取相應的エ藝措施，以保證冷擠壓機及其裝備的長期穩定可靠運行，其特征在干1)將預應力圈進行表面處理，將表面打磨平滑并磨光，打磨面積為電阻式應變片面積的3-5倍；將電阻式應變片粘貼到預應カ圈打磨區域，電阻式應變片上覆ー層聚乙烯薄膜； 將電阻式應變片的導線焊接牢固，導線另一端連接電橋盒的輸入端子；將電橋盒輸出端子與動態應變儀的模擬量輸入端子相連；將動態應變儀模擬量輸出端子與エ業計算機的模擬量輸入端子相連；將工業計算機其中ー個輸出端子與反饋控制開關的輸入端子相連；將工業計算機的另ー個輸出端子與報警器的輸入端子相連；2)接通電源，啟動エ業計算機和動態應變儀，設置應力安全值；啟動壓カ機，當壓カ機帶動凸模擠壓法蘭エ件吋，法蘭エ件塑性變形所產生的擠壓應力轉移給凹模及預應カ圏， 此時預應カ圈由于受擠壓應カ而出現形變，導致電阻式應變片發生形變，此時電阻式應變片的電阻發生變化，此電阻信號通過電橋盒轉換為電流或電壓信號，再傳遞給動態應變儀， 由動態應變儀將信號放大處理，傳入エ業計算機內的數據采集卡，信號處理預定程序開始運行，對數據采集卡收集的信息進行處理，將應カ應變信息以波形及圖表形式顯示在エ業計算機的屏幕上，并對數據分析后存儲；3)當預應カ圈所承受壓カ值達到應變安全值時，信號處理預定程序將發出報警指令， エ業計算機發出電流信號，由エ業計算機的ー個輸出端子傳遞給反饋控制開關，再由另ー 個輸出端子傳遞給報警器，壓カ機停止運轉，同時閃光燈閃爍，揚聲器發出警鳴聲，此時エ 人可及時調整エ位或擠壓エ藝。
2.冷擠壓模具預應カ圈應カ監測預警系統，其特征在于所述的系統由應變片、電橋盒、動態應變儀、エ業計算機、反饋控制開關和報警器六部分組成，所述應變片采用電阻式應變片，粘貼于經表面處理過的預應カ圈表面，電阻式應變片表面覆有ー層聚乙烯薄膜，電阻式應變片以單橋方式通過導線與電橋盒輸入端相連；所述電橋盒具有輸入端子和輸出端子，電橋盒輸入端子與電阻式應變片通過導線相連，電橋盒輸出端子與動態應變儀的輸入端子相連，電橋盒將電阻式應變片由應變產生的電阻變化轉換為電流或電壓信號輸入動態應變儀；所述動態應變儀，設有ー個模擬量輸入端子和ー個模擬量輸出端子，將電流或電壓信號放大處理，動態應變儀模擬量輸入端子通過導線與電橋盒輸出端子相連，動態應變儀模擬量輸出端子與エ業計算機的模擬量輸入端子相連，將放大后的信號傳入エ業計算機； 所述エ業計算機為內部設有數據采集卡和信號處理預定程序的エ業計算機，エ業計算機外部設有ー個信號輸入端子與兩個輸出端子，輸入端子與動態應變儀模擬量輸出端子相連， 將動態應變儀得出的電壓信號傳入エ業計算機內部的數據采集卡；工業計算機其中ー個輸出端子與反饋控制開關的輸入端子相連，另ー個輸出端子與報警器的輸入端子相連；所述反饋控制開關，其輸入端子與エ業計算機的其中ー個輸出端子相連，接收由エ業計算機傳出的電流信號，其輸出端子與壓カ機停止開關輸入端相連；所述報警器，由閃光燈和揚聲器組成，其輸入端與ェ業計算機的ー個輸出端子相連，接收ェ業計算機傳出的電流信號。
全文摘要
本發明涉及金屬塑性加工領域，具體涉及冷擠壓模具預應力圈應力監測預警方法及系統。所述系統由應變片、電橋盒、動態應變儀、工業計算機、反饋控制開關、報警器六部分組成。實施本發明的擠壓模具應力監測及預警方法及系統，可實時測得模具預應力圈應變值及其變化情況,并可預先設置應力安全值來達到對模具預應力圈進行實時監測的目的，以解決模具及預應力圈易因載荷過高而出現應力破壞，以及避免模具及預應力圈因應力破壞而發生崩裂時所導致的安全問題。
文檔編號B21C31/00GK102564659SQ20121001060
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月14日 優先權日2012年1月14日
發明者馮愛新, 武曉志, 王亞軍, 顧永玉 申請人:江蘇舒恒管夾制造有限公司