模具修复应力自动消除系统以及方法技术方案

本发明专利技术涉及金属材料加工领域，尤其涉及一种模具修复应力自动消除系统以及方法，它包括控制单元、模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块，所述模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块均与控制单元电连接，这种具修复应力自动消除系统能自动锤击模具进而降低焊接残余应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料加工领域，尤其涉及一种模具修复应力自动消除系统以及方法。
技术介绍
模具是工业生产的基础工艺装备，素有“工业之母”美称，由于其生产效率高、产品质量优异等优点在电子、汽车、机电、电器、仪器、仪表、家电、通信等产品的零部件生产中得到广泛应用。模具零件在服役过程中会出现过量变形、断裂、表面磨损等现象，从而丧失原有的功能，或者变得不安全可靠，导致不能继续正常工作，这种现象就是模具失效。模具修复的目的就是要采用适当的方法延长模具的使用寿命、降低成本、节约资源。激光焊接技术可修补各种模具裂痕、崩脚、模具飞边等部位且加工后不会出现气孔，可在极硬的材料上进行焊接，焊接过后可磨削加工成光亮表面，特别适合有抛光要求模具的修补。然而，绝大多数焊接过程都是在焊件的局部区域进行的，这种局部的不均匀加热与冷却的过程导致焊接温度场的分布极不均匀，使得焊件各部位产生不同程度的膨胀和收缩，从而产生了焊接残余应力。锤击处理是一种非常有效的消除焊接残余应力的方法，它不仅可以有效降低焊接残余应力，甚至可以在锤击处理金属表面及一定深度范围内形成压应力区，从而改变焊接区的应力状态。目前，实际应用较多的锤击方式依然是手工锤击，这不仅在一定程度上影响了修复效率，同时锤击效果的好坏还要受到人为因素的影响，对工人的经验要求很高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是：提供一种能自动锤击模具进而降低焊接残余应力的模具修复应力自动消除系统。本专利技术所采用的一个技术方案是：一种模具修复应力自动消除系统，它包括控制单元、模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块，所述模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块均与控制单元电连接，模具锤击参数集成模块，包括模具参数与锤击参数，且模具参数与锤击参数相对应；计算机模拟加工模块，根据输入的待加工模具的模具参数调用模具锤击参数集成模块中对应数据，得到锤击参数，然后根据输入的模具参数以及得到的锤击参数在有限元分析软件模拟分析锤击后的残余应力消除情况；锤击修复模块，根据计算机模拟加工模块得到的锤击参数进行锤击修复；控制单元，用于控制模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块的运行。所述锤击修复模块包括机架、用于固定待加工模具的工作台、设置在机架上用于带动工作台水平移动的第一动力组件、电磁锤以及设置在机架上用于带动电磁锤竖直移动的第二动力组件，所述第一动力组件、第二动力组件以及电磁锤均与控制单元电连接。所述机架包括横架与竖架，所述第一动力组件包括设置横架上的Y向导轨、滑动连接在Y向导轨上的X向导轨、用于控制X向导轨在Y向导轨上Y向移动的Y向控制电机以及用于控制工作台在X向导轨上X向移动的X向控制电机，所述第二动力组件包括设置在竖架上的Z向导轨以及用于带动电磁锤在Z向导轨上Z向移动的Z向控制电机，所述X向控制电机、Y向控制电机以及Z向控制电机均与控制单元电连接。它还包括滑动连接在Z向导轨上的滑块、转动连接在滑块上的第一转臂以及用于控制第一转臂转动的俯仰控制电机，且所述电磁锤可拆式连接在第一转臂上，所述第一转臂上还设有用于带动电磁锤转动的摇摆控制电机，所述俯仰控制电机以及摇摆控制电机均与控制单元电连接。所述模具锤击参数集成模块内还包括环境参数，且模具参数与环境参数组合后与锤击参数相对应。采用以上结构与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：经过大量实验将模具参数与锤击参数对应起来，这样就可以方便的根据输入的模具参数来得到合适的锤击参数，然后再根据得到的锤击参数控制锤击修复模块实现锤击，消除焊接残余应力，这样消除残余应力比较方便，而且因为是锤击修复模块自动进行锤击的，所以可以大大减少人为因素的影响，使得修复效果较好。采用这种结构的锤击修复模块，可以实现XYZ轴位置调整，这样可以满足模具修复多位置复杂情况的要求，并且采用的是电磁锤，这样控制起来比较方便，只需要通过控制电磁锤的电流，就可以有效的调节锤击力和锤击频率，并且电磁锤本身也是可拆的，这样就可以根据需要更换不用材料不同尺寸的电磁锤了。并且电磁锤还可以通过第一转臂以及自身转动来调整不同角度，这样就可以满足模具多角度的复杂情况要求了，实现了五自由度调节。并且还加入了环境参数，使得得到的锤击参数更加准确，进而使得采用这个锤击参数后得到的模具焊接残余应力消除的效果更好。本专利技术所要解决的另一个技术问题是：提供一种能自动锤击模具进而降低焊接残余应力的模具修复应力自动消除方法。本专利技术所采用的另一个技术方案是：一种模具修复应力自动消除方法，它包括以下步骤：（1）、输入待加工模具参数，然后根据输入的待加工模具参数调用模具锤击参数集成模块，若能得到对应的锤击参数，则跳转到下一步；若不能得到对应的锤击参数，则判断模具锤击参数集成模块缺少数据，同时进行报警；（2）、计算机模拟加工模块根据输入的待加工模具参数以及步骤1得到的锤击参数在有限元软件中模拟分析锤击后的应力消除情况，若应力消除情况没有达标，则判断模具锤击参数集成模块数据出错，并且报警；若应力消除情况达标，则跳转到下一步；（3）、将待加工模具固定到工作台上，然后根据步骤1得到的锤击参数调整代加工模具的初始位置以及更换对应的电磁锤；（4）、根据步骤1得到的锤击参数启动锤击修复模块进行实际锤击。步骤1中还需要输入环境参数，且根据模具参数与环境参数的组合得到对应的锤击参数。采用以上方法与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：经过大量实验将模具参数与锤击参数对应起来，这样就可以方便的根据输入的模具参数来得到合适的锤击参数，这样可以方便的得到锤击参数，然后再通过有限元软件中模拟分析锤击后的应力消除情况，防止得到的锤击参数错误，之后再进行实际实际的锤击，这样消除残余应力比较方便，而且因为是锤击修复模块自动进行锤击的，所以可以大大减少人为因素的影响，使得修复效果较好。并且还加入了环境参数，使得得到的锤击参数更加准确，进而使得采用这个锤击参数后得到的模具焊接残余应力消除的效果更好。附图说明图1为本专利技术模具修复应力自动消除系统的连接框图。图2为本专利技术模具修复应力自动消除系统中锤击修复模块的结构示意图。如图所示：1、机架；2、工作台；3、电磁锤；4、Y向导轨；5、X向导轨；6、Y向控制电机；7、X向控制电机；8、Z向导轨；9、Z向控制电机；10、滑块；11、第一转臂；12、俯仰控制电机；13、摇摆控制电机。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步描述，但是本专利技术不仅限于以下具体实施方式。一种模具修复应力自动消除系统，它包括控制单元、模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块，所述模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块均与控制单元电连接，模具锤击参数集成模块，包括模具参数与锤击参数，且模具参数与锤击参数相对应；“模具锤击参数集成模块”是锤击工艺参数的数据库，该数据库是对大量实验数据总结和优化的结果，其中包括三个部分内容。第一个部分是模具参数，包括模具材料的杨氏模量、密度、泊松比、屈服强度、热膨胀系数、导热率、比热容等，由于焊接过程包括了模具材料的熔化和凝固，因此还需要记录下不同温度下的材料属性，还有一些焊接参数。第二个部分是锤击参数部分，包括锤击路径、锤击移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具修复应力自动消除系统，其特征在于：它包括控制单元、模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块，所述模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块均与控制单元电连接，模具锤击参数集成模块，包括模具参数与锤击参数，且模具参数与锤击参数相对应；计算机模拟加工模块，根据输入的待加工模具的模具参数调用模具锤击参数集成模块中对应数据，得到锤击参数，然后根据输入的模具参数以及得到的锤击参数在有限元分析软件模拟分析锤击后的残余应力消除情况；锤击修复模块，根据计算机模拟加工模块得到的锤击参数进行锤击修复；控制单元，用于控制模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块的运行。

【技术特征摘要】
1.一种模具修复应力自动消除系统，其特征在于：它包括控制单元、模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块，所述模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块均与控制单元电连接，模具锤击参数集成模块，包括模具参数与锤击参数，且模具参数与锤击参数相对应；计算机模拟加工模块，根据输入的待加工模具的模具参数调用模具锤击参数集成模块中对应数据，得到锤击参数，然后根据输入的模具参数以及得到的锤击参数在有限元分析软件模拟分析锤击后的残余应力消除情况；锤击修复模块，根据计算机模拟加工模块得到的锤击参数进行锤击修复；控制单元，用于控制模具锤击参数集成模块、计算机模拟加工模块以及锤击修复模块的运行。2.根据权利要求1所述的模具修复应力自动消除系统，其特征在于：所述锤击修复模块包括机架（1）、用于固定待加工模具的工作台（2）、设置在机架（1）上用于带动工作台（2）水平移动的第一动力组件、电磁锤（3）以及设置在机架（1）上用于带动电磁锤（3）竖直移动的第二动力组件，所述第一动力组件、第二动力组件以及电磁锤（3）均与控制单元电连接。3.根据权利要求2所述的模具修复应力自动消除系统，其特征在于：所述机架（1）包括横架与竖架，所述第一动力组件包括设置横架上的Y向导轨（4）、滑动连接在Y向导轨（4）上的X向导轨（5）、用于控制X向导轨（5）在Y向导轨（4）上Y向移动的Y向控制电机（6）以及用于控制工作台（2）在X向导轨（5）上X向移动的X向控制电机（7），所述第二动力组件包括设置在竖架上的Z向导轨（8）以及用于带动电磁锤（3）在Z向导轨（8）上Z向移动的Z向控制电机（9），所述X向控制电机（7）、Y向控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立君，翁博，王晓鹏，沈秀强，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33