精锻模具热变形检测系统及其检测方法技术方案

一种精锻模具热变形检测系统及其检测方法，通过模拟形成并保持模具均匀温度场和非均匀温度场并综合作用于待测模具并产生变形量，并在待测模具上选取测试点，计算得到待测模具的工作时实际变形量。所述的选取测试点的步骤为：1)以待测模具竖直方向为Z坐标，以垂直于待测模具端面的前后方向为Y坐标，测得待测模具外表面上Z坐标的最高点和最低点，取两点的Y坐标平均值和Z坐标平均值作为待测模具的中心点；2)以中心点为圆心均匀取待测模具内、外轮廓上并测得各点坐标数据。本发明专利技术可以模拟模具非均匀温度场并实时提取模具温度及变形量数据，有助于深入探究模具热变形规律。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种精锻模具
的设备及方法，具体是一种。
技术介绍
精锻成形过程中，尤其是在温、热精锻中，模具需要预热、坯料加热温度较高以及成形过程中变形与摩擦生热，导致模具温度不断变化，直接影响精锻件的尺寸精度和模具寿命。因此，实时检测模具温度场与模具变形等数据，研究二者之间的关系，是控制锻件尺寸精度与提高模具寿命的基础。目前，关于精锻模具的温度场与变形量测试还没有专用的装置。通用的热变形测量装置常将待测物放在恒温环境中进行测量。但实际中，精锻模具温度由于受多因素影响， 其分布往往不均匀且随时间变化。利用通用的热变形测量装置很难模拟出模具工作时的非均匀温度场并实时检测温度分布和变形量等数据。中国专利文献号CN1936558B，公开日2010_11_24，记载了一种“热变形测试装置”，包括温度控制箱和位于温度控制箱上方的光学探头。测量时先通过温度控制箱中的送风管向载物台输送热风，以加热待测物体。同时光学探头可于温度控制箱上方移动，自光学探头发出的入射光束透过耐热透光板照射平坦基准面和待测样品，通过检测自待测样品和平坦基准面反射的光束测出待测样品的几何公差和尺寸变化。该装置的优点在于通过多方位直接送风实现待测样品的快速升温或降温，实现对实际温度曲线的模拟。但所述加热方式适用于小样品，对于尺寸相对较大的精锻模具是不太适用的。进一步检索发现，中国专利文献号CN1570550A，公开日2005_1_26，记载了一种“三维高精度多功能热变形实验装置”，包括测、控温系统、支持与调整系统、微变形测量系统和瞄准定位系统；其特征是设置恒温恒湿箱及测温电路，在恒温恒湿箱中设置二维工作台，在微变形测量系统中采用双频激光干涉仪，瞄准定位系统中的测杆一端与电感测头固定，另一端贯穿恒温恒湿箱侧壁通过测杆座与X向工作台固联。该装置实现了三维测量的功能，并且测量空间充裕，可用于体积较大和形状复杂的机械零件热变形的测量和材料膨胀系数的测定，但由于零件通过恒温恒湿箱加热，只能测量零件在均匀温度场下的变形情况，无法模拟生成模具在预热及成形过程中所具有的非均匀温度场，很难应用于精锻模具的热变形测量。上述热变形测量装置均在恒温条件下采集待测物的变形量，无法模拟精锻模具在预热及成形过程中的非均匀温度场，因此急需一种可以模拟形成模具非均匀温度场并实时检测模具温度及变形量数据的装置，研究模具温度分布规律与模具型腔变形量之间的关系，以提高锻件精度与模具寿命，同时为实际精锻模具设计提供依据。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种，能够模拟形成模具非均匀温度场并实时测取模具温度及变形量数据。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术涉及一种精锻模具热变形检测系统，包括温度控制模块、待测模具固定支撑机构、温度场测定模块、变形量测定模块、数据采集处理模块和系统控制模块，其中待测模具固定支撑机构将待测模具固定于测量区域，数据采集处理模块分别与温度控制模块、温度场测定模块和变形量测定模块相连以分别实时显示和存储温度控制信息、温度测定信息和变形测定信息，系统控制模块分别与温度控制模块、温度场测定模块和变形量测定模块相连以传输控制信号以实现控制温度控制模块、温度场测定模块和变形量测定模块的启动、测定和关闭。所述的温度控制模块包括用于模拟形成并保持模具均匀温度场的恒温恒湿箱、用于模拟形成并保持模具非均匀温度场的加热装置、耐热玻璃和隔热采集视窗，其中耐热玻璃和隔热采集视窗将恒温恒湿箱水平间隔成三个空间，待测模具位于恒温恒湿箱中间，·温度场测定模块位于恒温恒湿箱上相对隔热采集视窗的另一侧以采集模具温度场分布及变化情况，变形量测定模块位于恒温恒湿箱上相对于耐热玻璃的另一侧以测量模具变形量，加热装置设置于待测模具的中部。所述的恒温恒湿箱的工作温度范围为O 200°C，恒温恒湿箱与数据采集处理模块相连以传输温度控制信息且与系统控制模块相连实现开闭。所述的加热装置包括电加热棒和铜套，铜套的内径与电加热棒的外径相匹配，铜套的外表面与待测模具的内表面配合，电加热棒与数据米集处理模块相连以传输温度控制信息且与系统控制模块相连实现开闭。所述的电加热棒的工作温度为O 400°C。所述的系统控制模块包括PLC控制器及其附属电气元件，根据用户输入的测量参数和外部输入流程，通过向电磁阀输入信号来控制温度控制模块的开闭，通过PLC自带的输出电信号控制温度场测定模块和变形量测定模块的工作过程，其中用户输入的测量工艺参数包括加热曲线、测量温度和循环测量次数；外部输入流程通过外部程序实现热变形检测过程。所述的待测模具固定支撑机构包括可调宽度的隔热导轨，该宽度可调的隔热导轨包括垂直于隔热采集视窗的前后方向导轨和平行于隔热采集视窗的左右方向导轨，其中左右方向导轨支撑前后方向导轨并调节前后方向的宽度，前后方向导轨宽度可调以引导待测模具进入测量区域并固定。所述的隔热采集视窗为镶有测量专用视窗玻璃的隔热板，专用视窗玻璃位于隔热板的中心位置。所述的温度场测定模块包括测温仪及其上下位置可调的固定支架，其中测温仪与数据采集处理模块相连并传输所测温度信息，测温仪与系统控制模块相连并由其控制实现开闭。所述的变形量测定模块包括光学探头及其前后和上下两个自由度的可调支撑定位机构，其中光学探头与数据采集处理模块相连并传输所测点坐标信息；光学探头与系统控制模块相连并接收电信号以实现启动、测定和关闭。本专利技术涉及上述系统的检测方法，通过模拟形成并保持模具均匀温度场和非均匀温度场并综合作用于待测模具并产生变形量，并在待测模具上选取测试点，计算得到待测模具的工作时实际变形量。所述的均匀温度场通过设置恒温恒湿箱实现。所述的非均匀温度场通过在待测模具中部设置加热装置实现。所述的选取测试点的步骤为1)以待测模具竖直方向为Z坐标，以垂直于待测模具端面的前后方向为Y坐标，测得待测模具外表面上Z坐标的最高点和最低点，取两点的Y坐标平均值和Z坐标平均值作为待测模具的中心点；2)以中心点为圆心均匀取待测模具内、外轮廓上若干点并测得各点坐标数据。所述的选取测试点由光学探头探测实现。所述的待测模具内轮廓是指直径为IOmm至50mm范围内的模具内表面，外轮廓是指直径为IOOmm至300mm范围内的模具外表面。 技术效果本专利技术包括以下技术效果①可适用于不同尺寸形状的精锻模具，通用性好可模拟模具非均匀温度场并实时提取模具温度及变形量数据，有助于深入探究模具热变形规律；③采用通用的测温仪及光学探头，测试装置搭建方便；④温度场测定模块和变形量测定模块与外部计算机相连，数据存储与分析方便。附图说明图I为本专利技术系统结构示意图。图2为系统控制模块操作流程图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术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，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。 实施例I如图I所示，本实施例包括温度控制模块I、待测模具固定支撑机构2、温度场测定模块3和变形量测定模块4，温度场测定模块3和变形量测定模块4分别与数据采集处理模块5和系统控制模块20相连接，其中待测模具固定支撑机构2将待测模具10固定于测量区域，数据采集处理模块5分别与温度控制模块I、温度场测定模块3和变形量测定模块4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精锻模具热变形检测系统，其特征在于，包括：温度控制模块、待测模具固定支撑机构、温度场测定模块、变形量测定模块、数据采集处理模块和系统控制模块，其中：待测模具固定支撑机构将待测模具固定于测量区域，数据采集处理模块分别与温度控制模块、温度场测定模块和变形量测定模块相连以分别实时显示和存储温度控制信息、温度测定信息和变形测定信息，系统控制模块分别与温度控制模块、温度场测定模块和变形量测定模块相连以传输控制信号以实现控制温度控制模块、温度场测定模块和变形量测定模块的启动、测定和关闭。所述的温度控制模块包括：用于模拟形成并保持模具均匀温度场的恒温恒湿箱、用于模拟形成并保持模具非均匀温度场的加热装置、耐热玻璃和隔热采集视窗，其中：耐热玻璃和隔热采集视窗将恒温恒湿箱水平间隔成三个空间，待测模具位于恒温恒湿箱中间，温度场测定模块位于恒温恒湿箱上相对隔热采集视窗的另一侧以采集模具温度场分布及变化情况，变形量测定模块位于恒温恒湿箱上相对于耐热玻璃的另一侧以测量模具变形量，加热装置设置于待测模具的中部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡成亮，赵震，只悦胜，李世龙，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：