專利名稱：一種嵌入式集成智能模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業自動化控制領域，具體是涉及一種嵌入式集成智能模具。
背景技術：
目前由于我國現代化建設突飛猛進的發展，各種產品的生產越來越依賴模具，它是提高生產效率，實現標準化生產的重要工裝。模具在當今產品大批量生產中的應用很廣泛。現有技術中模具安裝到沖床后，模具的各種技術參數(如閉合高度、壓力、溫度等)需通過沖床等的調節來獲得，一旦沖床等條件改變，就需重復調試模具的各項技術參數，同時對于模具沖次的統計，只能通過沖床的沖次累加來獲得，模具本身不具有感知、分析、決策和控制的功能。
對于生產沖壓件、鈑金件的現有模具經過長期實踐分析，發現現有技術中模具主要有如下缺點:1、模具安裝到沖床上，閉合高度調整完成后，其高度只能通過沖床刻度來顯示，但由于沖床刻度精度不高，無法精確顯示模具的真實閉合高度，在二次生產時，僅通過調節沖床高度，無法快速、準確的調節模具閉合高度，存在模具重復調整的問題。同時，由于不同沖床間存在差異，一臺沖床上測得的沖床高度，不能完全適合于其他沖床，存在模具重復調整的問題。2、對于模具的沖次要求，只能通過沖床沖次來不斷累加，不能快速、方便獲悉模具的沖次。3、對于模具生產時，模具沖頭、凹模的溫度等，無法及時方便獲取。4、適合沖制產品的速度、加速度、壓力等無法直接獲取。故需設置一種智能模具來解決現有模具中的不足。
經過檢索，發現:中國專利CN201800153U公開了一種智能調溫模具裝置，該智能調溫模具裝置模具上設有空腔，空腔內放置感溫器，利用感溫器來控制模具，使模具保持一個相對穩定的溫度狀態。中國專利CN201989306 U中公開了一種智能型模內變溫注塑成型模具，該專利技術通過在模具上設置感溫控制系統來實現對模具工作時溫度的控制。中國專利CN 200610155246.1公開了一種嵌入式閉環控制模具保護系統，該系統在模具被檢測部位安裝傳感器，信號采集裝置收集傳感器發出的信號反饋給控制裝置，從而實現對模具的保護，但本發明并未公開模具的傳感器種類及具體作用。中國專利CN 102658626 A公開了一種感溫線嵌入式熱嘴結構，該技術通過在熱嘴結構中嵌入感溫線來實現對熱嘴本體的感溫。
綜上，即現有技術中雖見有通過在模具中設計傳感器來控制模具，但通常為在模具中設置單一傳感器來控制模具的單一變量，常見在模具中設置溫度傳感器，并未見有在模具中設置位移傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器等，且未見有在模具上綜合設置多種傳感器來綜合控制并獲取模具生產中的各種實驗參數。發明內容
為了克服現有 技術中的不足，本發明旨在提供一種嵌入式集成智能模具，能夠綜合獲取模具上的各種信息來調整模具加工時的技術參數，保證模具加工實時處于監控及正確加工狀態下，減少不良品。
本發明提供的智能模具，是通過下述技術方案來實現的:一種嵌入式集成智能模具，包括上模架板、上模固定板、導柱、凸模、卸料板、下模架板、凹模，所述凹模設于所述下模架板上；所述上模固定板上設有凸模，所述凸模與所述凹模相匹配；所述上模固定板設于所述上模架板上，所述導柱貫穿所述卸料板并固定在所述上模固定板上，所述導柱在模具工作狀態時進入所述凹模進行導正，所述卸料板及所述上模固定板之間設有彈性裝置，所述卸料板能夠沿所述導柱上下移動；所述上模架板、凹模及下模架板上均設有傳感器；所述上模固定板上設有位移傳感器。
優選的，所述下模架板上設有位移傳感器。
優選的，本發明中所述的上模固定板上的位移傳感器可以嵌入所述上模固定板的側壁，或焊接或螺絲固定或粘結在所述上模固定板的側壁上。
本發明中所述的上模固定板上設有位移傳感器是為了測量并記錄每次沖壓過程中卸料板與上模固定板之間的距離，以實現實時監測來保證實時監控模具的閉合高度。本發明中所述的下模架板上設有的位移傳感器是為了測量模具的下壓高度，下模架板上設有的位移傳感器將測得的數據傳輸至數據控制中心進行記憶存儲。本發明所述的位移傳感器均與沖床的數據控制中心相連接，位移傳感器將監測到的信息傳輸給數據控制中心。位移傳感器將數據傳輸至沖壓機床的數據控制中心進行記憶存儲，模具再進行生產時，通過存儲的數據，自動調節沖模速度，來控制上模固定板的下壓高度。當該模具在其他不同沖床上使用時，沖床通過該模具存儲的數據，來自動調節沖程，以實現自動調節模具的沖壓閉合高度，使模具的調節及使用不受沖床改變的影響，避免模具的重復調試，節約成本且大幅提高工作效率。本發明所述的位移傳感器可采用電位器式位移傳感器、磁致伸縮位移傳感器、直線位移傳感器等。
優選的，所述凹模上設有壓力傳感器。本發明中所述的壓力傳感器粘附于所述凹模的側壁上，所述壓力傳感器與 沖床的數據控制中心相連接，所述壓力傳感器將監測到的信息傳輸給所述控制中心。
進一步的，所述凹模的側壁上設有應變片。本發明中所述的應變片采用的是箔式電阻應變片。將應變片貼在被測定物上，使其隨著被測定物的應變一起伸縮，這樣里面的金屬箔材就隨著應變伸長或應變片原量縮短，很多金屬在機械性地伸長或縮短時其電阻會隨之變化，應變片就是應用這個原理，通過測量電阻的變化而對應變進行測定。
再進一步的，所述應變片粘附于所述凹模的側壁上。
本發明中在凹模的側壁上設有應變片，應變片與沖床的數據控制中心相連接。本發明通過應變片感應凹模側壁的形變來計算沖壓過程中凹模受到的壓力，從而實現模具進行再生產時，數據控制中心通過存儲的數據，自動調節壓力；并且同時在加工生產過程中，數據控制中心通過應變片來記錄沖壓過程中每一次的壓力，來獲取模具的使用次數，然后將該數據與預先設定的模具的維修保養頻次進行核對，以提示進行模具保養。實際中，可在凹模的相對應的兩個側壁上設置多個應變片或在凹模的每個側壁上平均設有相同數量的應變片，以精確感應凹模各受力面的受力。模具根據需要，可設置I個、2個、3個或四個或其它數量的應變片。
優選的，所述上模架板上設有速度傳感器。本發明中所述的速度傳感器可以嵌入所述上模固定板的上端面，還可以通過焊接或螺絲固定或粘結在所述上模固定板的上端面上。所述速度傳感器與所述數據控制中心相連接，速度傳感器將感應到的信息傳輸給數據控制中心。
進一步的，所述速度傳感器固定于所述上模架板的上端面上，或所述速度傳感器嵌于所述上模架板的上端面內。
所述上模架板的上端面上設有至少一個速度傳感器。本發明中在上模架板的上端面設置的速度傳感器，能夠感知上模架板在沖壓生產時下降的實時速度。從而實現模具進行再生產時，數據控制中心通過存儲的數據，自動調節沖壓速度，控制產品質量。實際中，為保證傳感器收集信息的準確度，可在上模架板的不同位置設置速度傳感器。
優選的，所述凸模內嵌有溫度傳感器。本發明通過在凸模與凹模接觸的部位內嵌有溫度傳感器，來實時監測模具沖制過程中，凸模及凹模的實時溫度，對模具進行監測；并且利用溫度傳感器來感知模具的相應易損點。本發明中根據模具的技術參數來確定模具所適于的溫度范圍值，然后將溫度傳感器設置溫度范圍值，沖壓過程中當溫度傳感器監測到相應易損點在實際溫度超過理論上的某一安全值時，溫度傳感器將信號傳輸給數據控制中心，數據控制中心控制整個沖床系統停止沖壓作業，并且通過顯示設備、聲光報警等方式，提示工作人員檢查或維修模具的易損點位置。上述易損點即為沖壓過程中凸模與凹模接觸的部位。本發明中可以在每個沖頭內嵌有溫度傳感器，也可在關鍵部位的凸模內設置溫度傳感器，傳感器的位置及數量以能準確感知凸模及凹模的實時溫度為宜。
優選的，所述彈性裝置是彈簧。本發明中的彈性裝置可采用各種具有彈性的零部件，如彈簧、彈性墊片、彈性橡膠套等，優選的采用彈簧。本發明中，利用彈簧等彈性零部件使上模架板上的部件 跟隨沖床的上滑塊，向下運動，使凸模與凹模達到一定的高度關系，完成沖制產品。
為方便分辨及記錄模具，本發明所述的嵌入式集成智能模具上還貼有RFID無線射頻電子標簽。FID無線射頻電子標簽有利于智能化和數字化管理模具。通過掃描FID無線射頻電子標簽，即可通過優先建立的數據庫系統得知相關模具的所有信息。
本發明所述的嵌入式集成智能模具，使用時將模具安裝入沖床內，模具上的位移傳感器、速度傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器均連接沖床的數據控制中心，并根據模具本身的技術參數設定一適合溫度范圍值，然后開始沖壓工作，沖壓過程中:上模固定板上的位移傳感器測量并記錄每次沖壓過程中卸料板與上模固定板之間的距離，并將每次的測量參數傳輸給沖床數據控制中心；下模架板上設有的位移傳感器測量并記錄上模架板的下壓高度，并將測得的數據傳輸給數據控制中心；速度傳感器測量并記錄上模架板在沖壓時下降速度，并將數據傳輸給沖床數據控制中心；壓力傳感器精確感應凹模各受力面的受力，并將數據傳輸給沖床數據控制中心，數據控制中心通過應變片記錄凹模每次沖壓過程的壓力的次數來獲取模具的使用次數；溫度傳感器感知凸模與凹模接觸部位的實時溫度并將數據傳輸給沖床數據控制中心；沖床數據控制中心綜合分析各傳感器傳輸的數據并根據程序作出沖床沖程或沖次的調整，以實現生產最優化。
本發明中通過在模具的各部件上設置各種傳感器來綜合記錄并分析模具的工作狀態及實時信息，不僅方便模具再工作時的調試，利于模具在不同沖床上工作；且能夠保證模具每次加工時各參數信息處于監控下，若參數信息有誤，則工作人員及時調整，避免出現不良品。本發明所述的嵌入式集成智能模具還可以記錄模具的加工次數，以此可以計算每臺沖床每日的加工量，提高工作效率，并且方便模具的按時保養，以延長模具的使用壽命。
本發明所述的嵌入式集成智能模具安裝在沖壓機床上使用時，模具上的位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器均連接數據控制中心，并實時將監測到的數據傳輸給數據控制中心，數據控制中心通過收集的信息來檢測、分析來控制模具加工過程中的精度及工藝參數，實現優化加工。本發明創新性的利用傳感器的感應頻次來獲取模具的使用頻次，方便記錄模具的加工生產量，并未見有現有技術中有相關報道。
結合不同模具的不同需參數及生產需要，還可在本發明嵌入式集成智能模具上設其他種類的傳感器，以搜集并獲取更多模具參數來優化生產。
本發明的有益效果是:本發明利用模具上嵌入的各種傳感器來綜合獲取模具上的各種信息來調整模具工作時的技術參數，保證模具加工實時處于監控及正確加工狀態下，減少不良品，降低20%的不良品率，提高工作效率，能夠減少50%的模具調試時間。
圖1是本發明嵌入式集成智能模具一較佳實施例的結構示意圖； 圖2是本發明嵌入式集成智能模具一較佳實施例的側視圖； 圖3是本發明嵌入式集成智能模具另一較佳實施例的結構示意圖； 附圖中各部件的標記如下:1一上模架板，2一上模固定板，3一卸料板,4一導柱,5一凹模，6—下模架板，7 — RFID無線射頻電子標簽，10—速度傳感器，20—位移傳感器，50—壓力傳感器，60一位移傳感器。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
請參閱圖1和圖2，本發明實施例一:一種嵌入式集成智能模具，包括上模架板1、上模固定板2、導柱4、凸模、卸料板3、下模架板6、凹模5,所述凹模5設于所述下模架板6上；所述上模固定板2上設有凸模，所述凸模與所述凹模5相匹配；所述上模固定板2設于所述上模架板I上，所述導柱4貫穿所述卸料板3并固定在上模固定板2上，所述導柱4在模具工作狀態時進入所述凹模5進行導正，所述卸料板3及所述上模固定板2之間設有彈性裝置，所述卸料板3能夠沿所述導柱4上下移動；所述上模架板1、凹模5及下模架板6上均設有傳感器；所述上模固定板2上設有位移傳感器，所述位移傳感器粘附在所述上模固定板2的側壁上。
本實施例中，上模固定板2上設有位移傳感器是為了測量并記錄每次沖壓過程中上模固定板下降的高度；位移傳感器將數據傳輸至沖壓機床的數據控制中心進行記憶存儲，模具再進行生產時，通過存儲的數據，自動調節模具閉合高度，來控制凸模與凹模的高度關系。
上述彈性裝置為彈簧，本實施例中上模部分的零件跟隨沖床的上滑塊，向下運動，使凸模與凹模達到一定的高度關系，完成沖制產品。
實施例二 :本實施例與上述實施例一的不同之處在于:凹模5上還設有壓力傳感器50。壓力傳感器50采用的是應變片式壓力感應，在凹模5的側壁上設有一個應變片，以通過感應凹模5的側壁的形變來計算沖壓過程中凹模受到的壓力，從而實現模具進行再生產時，數據控制中心通過存儲的數據，自動調節壓力，并且同時在加工生產過程中，數據控制中心通過應變片來記錄沖壓過程中每一次的壓力，來獲取模具的使用次數，然后將該數據與預先設定的模具的維修保養頻次進行核對，以提示進行模具保養。
實施例三:本實施例來實時監測模具沖制過程中，怎么實施例三與上述實施例二的不同之處在于:凸模內嵌有溫度傳感器，所述溫度傳感器嵌在凸模與凹模的接觸點的相近部位，通過溫度傳感器來實時監測模具沖制過程中凸模及凹模的實時溫度，對模具進行監督，感知模具的相應易損點，當實際溫度超過理論某一理論安全值時，可通過數據控制中心停止沖壓作業，并且通過顯示設備、聲光報警等方式，提示模具的易損點位置，并進行警/Jn ο
實施例四:本實施例與實施例三的不同之處在于，下模架板6的上端面上還設有位移傳感器60。通過在下模架板6的上端面上設位移傳感器60來測得每次沖壓過程中上模架板I的下壓高度，并將測得的數據傳輸至數據控制中心進行記憶存儲，這樣，當該模具在其他不同沖床上使用時，沖床通過該模具存儲的數據，來自動調節沖程，以實現自動調節模具閉合高度，使模具的調節及使用不受沖床改變的影響，避免模具的重復調試，節約成本且大幅提高工作效率。
實施例五:本實施例與實施例三的不同之處在于，上模架板I的上端面上還設有速度傳感器。
實施例六:本實施例與實施例五的不同之處在于，為方便分辨及記錄模具，嵌入式集成智能模具上還貼有RFID無線射頻電子標簽7，請參閱圖3。
本發明中所述的嵌入式集成智能模具與普通模具相比，能夠降低20%的不良品率，減少50%的模具調試時間，大大提高工作效率。
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本 發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種嵌入式集成智能模具，包括上模架板、上模固定板、導柱、凸模、卸料板、下模架板、凹模，所述凹模設于所述下模架板上；所述上模固定板上設有凸模，所述凸模與所述凹模相匹配；所述上模固定板設于所述上模架板上，所述導柱貫穿所述卸料板并固定在所述上模固定板上，所述導柱在模具工作狀態時進入所述凹模進行導正，所述卸料板及所述上模固定板之間設有彈性裝置，所述卸料板能夠沿所述導柱上下移動；其特征在于，所述上模架板、凹模及下模架板上均設有傳感器；所述上模固定板上設有位移傳感器。
2.根據權利要求1所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述下模架板上設有位移傳感器。
3.根據權利要求2所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述上模固定板上的位移傳感器嵌入所述上模固定板的側壁，或焊接或螺絲固定或粘附在所述上模固定板的側壁上。
4.根據權利要求1所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述凹模上設有壓力傳感器。
5.根據權利要求4所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述凹模的側壁上設有應變片。
6.根據權利要求5所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述應變片粘附于所述凹模的側壁上。
7.根據權利要求1所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述上模架板上設有速度傳感器。
8.根據權利要求7所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述速度傳感器固定于所述上模架板的上端面上，或所述速度傳感器嵌于所述上模架板的上端面內。
9.根據權利 要求1-8中任一所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述凸模內嵌有溫度傳感器。
10.根據權利要求9所述的嵌入式集成智能模具，其特征在于，所述彈性裝置是彈簧。
全文摘要
本發明公開了一種嵌入式集成智能模具，包括上模架板、上模固定板、導柱、凸模、卸料板、下模架板、凹模，凹模設于下模架板上；上模固定板上設有凸模，凸模與凹模相匹配；上模固定板設于上模架板上，凸模設于上模固定板上，導柱貫穿卸料板，并固定在上模固定板上，在模具工作狀態時會進入凹模導正，卸料板及凸模固定板之間設有彈性裝置，卸料板能夠沿導柱上下移動；上模架板、凹模及下模架板上均設有傳感器。通過上述方式，本發明能夠利用模具上嵌入的各種傳感器來綜合獲取模具上的各種信息來調整模具工作時的技術參數，保證模具加工實時處于監控及正確加工狀態下，減少不良品，降低20%的不良品率，提高工作效率，能夠減少50%的模具調試時間。
文檔編號B21D37/10GK103230977SQ20131016027
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者金垠博, 管永初, 葛麗娜, 杜志剛, 陸文佳, 龔志勤 申請人:創美工藝(常熟)有限公司