板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测方法及装置，夹具和喷嘴均浸没在工作液箱的水中，喷嘴上设有正对下方的光敏传感器，夹具包括夹具基座、模具、掩模和紧固盖板，板料正下方贴合模具，板料正上方贴合掩模，模具上均布上下贯通的阵列凹模孔；高压液流经过喷嘴作用于板料，控制中心开始计时，LED光源发出经阵列凹模孔照射在板料上，随着喷嘴对板料的作用，板料产生裂纹，光经裂纹照射到光敏传感器上，控制中心接收该电信号并处理成图像结果，根据图像灰度值判断出光信号的稳定性，当光信号稳定时，控制中心计时，将两次时间作差得到板料的安全成形时间；本发明专利技术检测效率高，通用性强。通用性强。通用性强。

【技术实现步骤摘要】
板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测方法及装置


[0001]本专利技术属于流体空化加工检测
，具体涉及对板料的空化微阵列成形过程中断裂瞬态检测技术。

技术介绍

[0002]随着现代精密仪器的快速发展，各种微型部件在航空航天、电器、汽车等领域的应用越来越广泛，目前运用空化射流技术来对微型部件进行微阵列成形加工是一种新型且高效的方法。然而，空化是一种极其复杂且剧烈的现象，目前尚未有定量检测加载力的技术。对于空化射流来说，空化程度过高容易引起材料破裂，空化程度过低将大大降低加工效率，并且在实际的空化射流微阵列成形的加工过程中，毛坯、模具以及夹具内部始终处于密封状态，一旦毛坯发生破裂，高压水便会通过裂纹向下渗入，引起板料鼓包形成水垫，此时板料与模具不再贴合，整块板料完全报废，所以能否在微阵列成形加工过程中进行准确及时的检测，获得成形极限前的成形时间，直接决定了生产效率的高低与成形质量的好坏。但目前对空化射流微阵列成形的加工检测仍然没有稳定高效的检测方法。
[0003]传的加工检测方法，主要有高速摄像技术、电磁测量技术等。其中高速摄像技术是用高速摄像机拍摄整个加工过程，记录所有加工细节，然而空化射流实际加工时会产生大量气泡云充斥整个加工环境，难以通过拍摄的方式准确检测加工成形过程，更不可能拍摄到具体的微阵列区的破裂区，由于尺度问题，板料微阵列成形区也难以拍摄清晰。电磁测量技术则是通过电磁效应原理对工件进行损伤检测的一系列检测技术，通过材料形变引起的磁场变化进行检测，该检测方式较为复杂且无法区分有效成形形变与材料破裂。而且无论是高速摄像还是电磁测量都没法实现瞬态检测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有微阵列成形加工检测技术存在的无法满足检测需求和瞬态性的问题，提供一种用于对板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测方法及装置。
[0005]为实现上述目的，本专利技术板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置采用了如下的技术方案：包括空化射流发生系统，空化射流发生系统能将储液液箱中的水被泵入喷嘴，喷嘴正下方是夹具，夹具和喷嘴均浸没在工作液箱的水中，喷嘴上设有正对下方的光敏传感器；夹具包括夹具基座、模具、掩模和紧固盖板，夹具基座水平置放在工作液箱底部中间，夹具基座正中间开有垂直盲孔，盲孔顶部是敞口，盲孔底部设置LED光源；LED光源和光敏传感器均经控制线连接控制中心；LED光源正上方固定一个透明隔板，盲孔的顶部置放待加工的板料，板料正下方贴合模具，板料正上方贴合掩模，掩模上表面盖有紧固端盖，紧固端盖与夹具基座固定连接，将板料夹紧在掩模和模具之间；模具上均布上下贯通的阵列凹模孔，掩模正中间开有上下贯通的通孔且该通孔包围在模具上的所有阵列凹模孔之外。
[0006]进一步地，储液液箱通过管道连接套筒，套筒的出口连接喷嘴的入口，从储液液箱至套筒之间的管道上依次设有高压泵、电磁换向阀、调压阀和压力表，电磁换向阀的左位与调压阀连接，电磁换向阀的右位通过管道直接连接工作液箱，高压泵、电磁换向阀和调压阀均经控制线连接控制中心。
[0007]进一步地，工作液箱顶部侧壁和底部侧壁分别设有一出水孔，在底部侧壁上的出水孔与储液液箱之间的管道上装有电控阀门，电控阀门经控制线连接控制中心。
[0008]进一步地，位于透明隔板上方，且在夹具基座的一侧开有出水通道，出水通道通过管路连接到储液液箱内部，在该管路上装有排水泵，排水泵经控制线连接控制中心。
[0009]进一步地，套筒连接有能带动套筒和喷嘴在水平和垂直方向移动的移动装置。
[0010]本专利技术板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置的检测方法采用了如下的技术方案：
[0011]高压液流经过喷嘴作用于板料，控制中心开始计时的时间为T1；
[0012]控制中心开启LED光源，LED光源发出的光向上穿过透明隔板，经模具上的阵列凹模孔照射在板料上，板料遮挡住光线；
[0013]随着喷嘴对板料的作用，板料产生裂纹，LED光源发出的光经裂纹照射到光敏传感器上，光敏传感器将光信号转换为电信号传输至控制中心；
[0014]控制中心接收该电信号并处理成图像结果，根据图像灰度值判断出光信号的稳定性，当光信号稳定时，控制中心计时时间为T2，关闭LED光源；
[0015]控制中心将两次时间作差，得到板料的安全成形时间T＝T2
‑
T1。
[0016]进一步地，改变模具上阵列凹模孔的结构或改变模具的材料，用于微胀形、微冲压的微成形加工。
[0017]本专利技术采用上述技术方案后，具有的有益效果是：
[0018](1)本专利技术利用从喷嘴出口处喷出的高压空化射流来对板料进行微阵列冲击成形，为研究空化成形规律和获得板料微阵列成形时破裂前的最佳工艺安全参数，在板料下方设置LED光源来对成形过程进行实时检测，一旦板料发生破裂，光线便会透过裂纹瞬间传输到上方的光敏传感器上，控制中心便会接收到光信号，同时计算出设定工艺参数下的安全成形时间。通过光信号和电信号作为检测信号，速度快精度高，同时不受噪音、温度、湿度等环境因素的影响，干扰因素少，检测效率高。
[0019](2)本专利技术所述的空化水射流加工原位检测装置，利用光敏传感器收集空化水射流加工微零件时的光强变化，光速传到光敏电阻传感器，完全可以实现瞬态检测，获得空化微阵列成形极限前的成形时间，有效解决了空化微阵列成形极限时间难以检测的问题，同时实现原位检测加工生产的动态信息获取和研究，为检测并控制整个生产步骤提供了新的便利方法。
[0020](3)本专利技术所述的空化水射流加工原位检测装置，结构简单，操作方便，制造成本低，拆卸和清洗简便。值得注意的是，该装置可自由改变空化水射流的加工工艺参数，且对于不同形状的微成形加工工艺，该检测方式同样适用，故本专利技术通用性强，适用面广。
[0021](4)本专利技术所述的空化水射流加工原位检测装置，通过控制中心集成一体化控制，可以对不同工艺参数下的情况进行原位检测，自动化程度高。
附图说明
[0022]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：
[0023]图1为本专利技术提出的板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置的结构示意图；
[0024]图2为图1中的喷嘴结构放大图；
[0025]图3为图1中的夹具结构放大图；
[0026]图4为板料加工成形示意图；
[0027]图5为板料破裂检测示意图；
[0028]图6为光敏传感器传送的光信号演变为稳定灰度图。
[0029]图中：1.储液液箱；2.高压泵；3.电磁换向阀；4.调压阀；5.压力表；6.套筒；7.喷嘴；8.夹具；9.基座；10.工作液箱；11.XY工作台；12.支架；13.竖直粗调工作台；14.竖直微调工作台；15.桁架；16.电控阀门；17.排水泵；18.控制中心；71.喷嘴主体；72.光敏传感器；73.液位传感器；74.喷孔；81.夹具基座；82.板料；83.模具；84本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置，包括空化射流发生系统，空化射流发生系统能将储液液箱(1)中的水被泵入喷嘴(7)，其特征是：喷嘴(7)正下方是夹具(8)，夹具(8)和喷嘴(7)均浸没在工作液箱(10)的水中，喷嘴(7)上设有正对下方的光敏传感器(72)；夹具(8)包括夹具基座(81)、模具(83)、掩模(84)和紧固盖板(85)，夹具基座(81)水平置放在工作液箱(10)底部中间，夹具基座(81)正中间开有垂直盲孔，盲孔顶部是敞口，盲孔底部设置LED光源(86)；LED光源(86)和光敏传感器(72)均经控制线连接控制中心(18)；LED光源(86)正上方固定一个透明隔板(87)，盲孔的顶部置放待加工的板料(82)，板料(82)正下方贴合模具(83)，板料(82)正上方贴合掩模(84)，掩模(84)上表面盖有紧固端盖(85)，紧固端盖(850与夹具基座(81)固定连接，将板料(82)夹紧在掩模(84)和模具(83)之间；模具(83)上均布上下贯通的阵列凹模孔，掩模(84)正中间开有上下贯通的通孔且该通孔包围在模具(83)上的所有阵列凹模孔之外。2.根据权利要求1所述的板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置，其特征是：紧固端盖(85)的中间开有贯通的通孔，该通孔的孔径大于掩模(84)的正中间通孔的孔径。3.根据权利要求1所述的板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置，其特征是：紧固盖板(85)、掩模(84)、模具(83)、LED光源(86)的中心轴与夹具基座(81)的中心轴共线。4.根据权利要求1所述的板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置，其特征是：储液液箱(1)通过管道连接套筒(6)，套筒(6)的出口连接喷嘴(7)的入口，从储液液箱(1)至套筒(6)之间的管道上依次设有高压泵(2)、电磁换向阀(3)、调压阀(4)和压力表(5)，电磁换向阀(3)的左位与调压阀(4)连接，电磁换向阀(3)的右位通过管道直接连接工作液箱(10)，高压泵(2)、电磁换向阀(3)和调压阀(4)均经控制线连接控制中心(18)。5.根据权利要求1所述的板料空化微阵列成形过程中断裂瞬态原位检测装置，其特征是：工作液箱(10)顶部侧壁和底部侧壁分别设有一出...

【专利技术属性】
技术研发人员：于超，朱聪，王匀，李富柱，刘为力，何培瑜，陈世建，张昆，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：