一种多点成形柔性模具的调形方法技术

技术编号:11117536 阅读:130 留言:0更新日期:2015-03-06 16:39
本发明专利技术公开了一种多点成形柔性模具的调形方法通过电磁调形的方式,以磁场分层扫描控制的方法,解决多点成形柔性模具的调形时间长和结构复杂的缺点,提高多点成形柔性模具的工作效率和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
部分电机订单是按照客户要求定制设计和生产,因此产品具有单件小批量生产的 特点。传统上每新做一种规格的电机就要重新设计、制造一整套配套的工装和模具,不仅造 成产品的生产周期长、制造成本高,而且长年累月下来工装模具的种类繁多、尺寸各异,不 能相互借用。因此,继续设计出一种具有柔性的新型模具,可以根据产品的尺寸变化改变模 具成型面的外观形状。最适合的是多点成形柔性模具。 多点成形柔性模具使用规则排列的基本单元体,通过离散的基本体矩阵代替传统 整体式模具的型面,这种模具具有多点式、数控变型的柔性加工特点。模具中每一个基本单 元体的高度,都是由计算机程序根据三维实体造型的位置参数来控制,执行元件分别对每 个基本单元体的高度进行调整,最终形成型面各异的模具。 多点成形技术已经逐步走出实验室,在实际的工业生产和工程上得到了初步的应 用,取得了一定的成果。但是,由于其自身的结构特点,柔性模具调形时间长和结构复杂的 缺点一直是阻碍其进一步发展和推广的主要原因。 -般来说,多点成形模具的调形方式主要有以下两种: -种是用机械手调整,在机械手上安装调整装置,每移动一次机械手仅对一个基 本体的高低进行调整,此种方法制造的模具结构简单,制造成本较低,但调形时间较长,每 个基本体调节需要20秒,对于2千多个基本体,调节一次就超过12小时,不能很有效的发 挥柔性模具型面随时可变的特点。 另一种调形方式是对所有基本体单元同时进行调整,即在每个基本体下方安装一 套由电机和丝杆滑零机构组成的控制系统,用于调整每个基本体的高度,此种调形方式由 于是所有基本体同时调整,属于并行处理,所以调形速度很快,基本等于一个基本体调整的 时间,一般可以控制在15秒以内。但模具自身的结构非常复杂,制造成本高,而且在实际生 产中非常容易出现故障。 在研究了大量传统结构的柔性模具后,发现虽然调形机构各异,但是究其根本,都 是通过一系列的机械传动系统,产生各种动作来完成的,对于多达上千套的基本体调节,这 样复杂的机械传动势必造成结构复杂 通过分析,发现利用电磁场作用力和空间分布,作为模具基本体高度的调整机制, 将接触式调形变为非接触式调形,具有技术可行性,如图1是电磁调形的原理简图,利用电 磁铁2'通电产生磁场,使基本体Γ感应产生电磁吸引力,达到移动基本体Γ的目的。这 样不仅可以大大简化系统的机械结构,还能增加调形时的动态性能,进一步减少调形时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种多点成形柔性模具的调形方 法,通过电磁调形的方式,以磁场分层扫描控制的方法,解决多点成形柔性模具的调形时间 长和结构复杂的缺点,提高多点成形柔性模具的工作效率和使用寿命。 本专利技术的目的是这样实现的: 本专利技术的,包括以下步骤: S1,根据多点成形柔性模具所需调成的形状,设定基本体顶针需抓取的高度值,将 该设定高度值分成若干层,设定每层高度需抓取的基本体顶针的数量,并设定将基本体顶 针抓取至相应高度所需磁力的阈值; S2,多点成形柔性模具的磁场分层扫描控制调形,采用磁场分层扫描控制来实现 对基本体顶针的设定高度值的调节,基本体顶针采用逐段抓取的方式,利用多次抓取的定 量位移之和,达到设定高度值,包括以下工序: S21,根据每层高度的基本体顶针需抓取的高度值,控制器将该层的高度信号转化 为调节时间内电流的大小,电流通过电磁铁后产生电磁力,经过调节时间的积分作用,产生 基本体顶针的位置移动,然后传感器反馈高度信号,所述控制器将偏差进行修正,直到基本 体顶针的实际高度与该层高度的基本体顶针的需抓取的高度值一致,完成该层高度的基本 体顶针的调形; S22,参照步骤S21进行下一层高度的基本体顶针的调形,直至将基本体顶针移动 到设定高度值; S3,测量完成调形的多点成形柔性模具的型面:先使用三坐标测量仪测量完成调 形的多点成形柔性模具的X轴和Y轴的位置坐标;再用万能工具显微镜通过光学非接触测 量完成调形的多点成形柔性模具的基本体顶针的Z轴高度。 上述的,其中,步骤Sl中,将每层高度的基本 体顶针抓取至相应高度值所需磁力的阈值需要保证电磁铁和每层高度的基本体顶针相距 Imm时吸引力大于摩擦力,同时在电磁铁和该层高度的基本体顶针相距2_时吸引力小于 摩擦力。 上述的,其中,步骤S2中,所述电磁铁包括外 壳和呈3X3矩阵排列的九个电磁螺线管,所述外壳的材质为铁,并呈一端开口的箱体结 构,所述九个电磁螺线管分别从所述外壳的开口端插入并固定在该外壳内,所述外壳的壳 壁上开设有若干散热孔。 上述的,其中,所述电磁铁和基本体顶针之间 设置有厚度为0. 5mm的有机玻璃板,当电磁铁产生吸力时,将基本体顶针吸到接触所述有 机玻璃板为止。 上述的,其中,所述电磁铁的外壳的开口端设 置一磁路集缩板,所述磁路集缩板包括由不导磁材料制成的基板以及垂直穿插在基板上的 九个导磁管,所述九个导磁管一一对应地与所述九个电磁螺线管相连。 上述的,其中,所述基板由聚四氟乙烯材料制 成,每个所述导磁管的直径为1mm,九个所述导磁管的尾端位于同一平面。 上述的,其中,步骤S4中,所述三坐标测量仪 采用加长红宝石测头,并且该加长红宝石测头在测量过程里始终保持与基本体顶针垂直, 所述万能工具显微镜防止基本体顶针因测量而误移动,在显微镜的放大和绿色激光背光源 的作用下,基本体顶针的端部被放大了 20倍,通过光学变焦对齐后,使用电脑读数,可以精 确的测量每一层上每一根基本体顶针的高度值。 本专利技术的多点成形柔性模具的调形方法,针对柔性模具调形时间长和结构复杂这 两个核心问题,通过离散型面成形机理的研究,验证了电磁调形的可行性,并通过理论计算 和有限元分析,分别模拟了磁路集缩系统角点、边中点和正中间三个典型位置的磁场大小 分布,精确控制磁场矩阵的阈值范围,实现了磁场分层扫描控制。通过对柔性模具各个模块 的重新设计,简化了模具的机械机构,以机械结构和电子系统的分离提高系统的稳定性和 使用寿命,经过不断的试验、分析和优化,完成了多点成形柔性模具的磁场矩阵控制快速调 形,大大缩短了柔性模具的调形时间。同时,优化了新结构的柔性模具调形精度,达到了预 期的设计要求,使柔性模具更接近实际工程应用。 【附图说明】 图1是电磁调形的原理简图; 图2是实施例中磁场分层扫描控制的流程示意图; 图3是每层高度的基本体顶针的调形的流程图; 图4是实施例中单个电磁螺线管抓取基本体顶针的结构示意图; 图5是实施例中磁路集缩板的工作原理图。 【具体实施方式】 下面将结合实施例,对本专利技术作进一步说明。 本专利技术的实施例,,包括以下步骤: S1,根据多点成形柔性模具所需调成的形状,设定基本体顶针需抓取的高度值,将 该设定高度值分成若干层,设定每层高度需抓取的基本体顶针的数量,并设定将基本体顶 针抓取至相应高度所需磁力的阈值,该磁力的阈值需要保证电磁铁和每层高度的基本体顶 针相距Imm时吸引力大于摩擦力,同时在电磁铁和该层高度的基本体顶针相距2mm时吸引 力小于摩擦力本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种多点成形柔性模具的调形方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,根据多点成形柔性模具所需调成的形状,设定基本体顶针需抓取的高度值,将该设定高度值分成若干层,设定每层高度需抓取的基本体顶针的数量,并设定将基本体顶针抓取至相应高度所需磁力的阈值;S2,多点成形柔性模具的磁场分层扫描控制调形,采用磁场分层扫描控制来实现对基本体顶针的设定高度值的调节,基本体顶针采用逐段抓取的方式,利用多次抓取的定量位移之和,达到设定高度值,包括以下工序:S21,根据每层高度的基本体顶针需抓取的高度值,控制器将该层的高度信号转化为调节时间内电流的大小,电流通过电磁铁后产生电磁力,经过调节时间的积分作用,产生基本体顶针的位置移动,然后传感器反馈高度信号,所述控制器将偏差进行修正,直到基本体顶针的实际高度与该层高度的基本体顶针的需抓取的高度值一致,完成该层高度的基本体顶针的调形;S22,参照步骤S21进行下一层高度的基本体顶针的调形,直至将基本体顶针移动到设定高度值;S3,测量完成调形的多点成形柔性模具的型面:先使用三坐标测量仪测量完成调形的多点成形柔性模具的X轴和Y轴的位置坐标;再用万能工具显微镜通过光学非接触测量完成调形的多点成形柔性模具的基本体顶针的Z轴高度。...

【技术特征摘要】
1. 一种多点成形柔性模具的调形方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,根据多点成形柔性模具所需调成的形状,设定基本体顶针需抓取的高度值,将该设 定高度值分成若干层,设定每层高度需抓取的基本体顶针的数量,并设定将基本体顶针抓 取至相应高度所需磁力的阈值; 52, 多点成形柔性模具的磁场分层扫描控制调形,采用磁场分层扫描控制来实现对基 本体顶针的设定高度值的调节,基本体顶针采用逐段抓取的方式,利用多次抓取的定量位 移之和,达到设定高度值,包括以下工序: S21,根据每层高度的基本体顶针需抓取的高度值,控制器将该层的高度信号转化为调 节时间内电流的大小,电流通过电磁铁后产生电磁力,经过调节时间的积分作用,产生基本 体顶针的位置移动,然后传感器反馈高度信号,所述控制器将偏差进行修正,直到基本体顶 针的实际高度与该层高度的基本体顶针的需抓取的高度值一致,完成该层高度的基本体顶 针的调形; S22,参照步骤S21进行下一层高度的基本体顶针的调形,直至将基本体顶针移动到设 定高度值; 53, 测量完成调形的多点成形柔性模具的型面:先使用三坐标测量仪测量完成调形的 多点成形柔性模具的X轴和Y轴的位置坐标;再用万能工具显微镜通过光学非接触测量完 成调形的多点成形柔性模具的基本体顶针的Z轴高度。2. 如权利要求1所述的一种多点成形柔性模具的调形方法,其特征在于,步骤S1中, 将每层高度的基本体顶针抓取至相应高度值所需磁力的阈值需要保证电磁铁和每层高度 的基本体顶针相距1mm时吸引力大于摩擦力,同时在电磁铁和该...

【专利技术属性】
技术研发人员:陆犇詹顺余张巍
申请(专利权)人:上海电气集团上海电机厂有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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