[發明專利]精鍛模具熱變形檢測系統及其檢測方法

有效

• 申請號: 201210429400.5
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102890097A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 胡成亮;趙震;只悅勝;李世龍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01B11/16
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理

技術領域

本發明涉及的是一種精鍛模具技術領域的設備及方法，具體是一種精鍛模具熱變形檢測系統及其檢測方法。

背景技術

精鍛成形過程中，尤其是在溫、熱精鍛中，模具需要預熱、坯料加熱溫度較高以及成形過程中變形與摩擦生熱，導致模具溫度不斷變化，直接影響精鍛件的尺寸精度和模具壽命。因此，實時檢測模具溫度場與模具變形等數據，研究二者之間的關系，是控制鍛件尺寸精度與提高模具壽命的基礎。

目前，關于精鍛模具的溫度場與變形量測試還沒有專用的裝置。通用的熱變形測量裝置常將待測物放在恒溫環境中進行測量。但實際中，精鍛模具溫度由于受多因素影響，其分布往往不均勻且隨時間變化。利用通用的熱變形測量裝置很難模擬出模具工作時的非均勻溫度場并實時檢測溫度分布和變形量等數據。

中國專利文獻號CN1936558B，公開日2010-11-24，記載了一種“熱變形測試裝置”，包括溫度控制箱和位于溫度控制箱上方的光學探頭。測量時先通過溫度控制箱中的送風管向載物臺輸送熱風，以加熱待測物體。同時光學探頭可于溫度控制箱上方移動，自光學探頭發出的入射光束透過耐熱透光板照射平坦基準面和待測樣品，通過檢測自待測樣品和平坦基準面反射的光束測出待測樣品的幾何公差和尺寸變化。該裝置的優點在于通過多方位直接送風實現待測樣品的快速升溫或降溫，實現對實際溫度曲線的模擬。但所述加熱方式適用于小樣品，對于尺寸相對較大的精鍛模具是不太適用的。

進一步檢索發現，中國專利文獻號CN1570550A，公開日2005-1-26，記載了一種“三維高精度多功能熱變形實驗裝置”，包括：測、控溫系統、支持與調整系統、微變形測量系統和瞄準定位系統；其特征是設置恒溫恒濕箱及測溫電路，在恒溫恒濕箱中設置二維工作臺，在微變形測量系統中采用雙頻激光干涉儀，瞄準定位系統中的測桿一端與電感測頭固定，另一端貫穿恒溫恒濕箱側壁通過測桿座與X向工作臺固聯。該裝置實現了三維測量的功能，并且測量空間充裕，可用于體積較大和形狀復雜的機械零件熱變形的測量和材料膨脹系數的測定，但由于零件通過恒溫恒濕箱加熱，只能測量零件在均勻溫度場下的變形情況，無法模擬生成模具在預熱及成形過程中所具有的非均勻溫度場，很難應用于精鍛模具的熱變形測量。

上述熱變形測量裝置均在恒溫條件下采集待測物的變形量，無法模擬精鍛模具在預熱及成形過程中的非均勻溫度場，因此急需一種可以模擬形成模具非均勻溫度場并實時檢測模具溫度及變形量數據的裝置，研究模具溫度分布規律與模具型腔變形量之間的關系，以提高鍛件精度與模具壽命，同時為實際精鍛模具設計提供依據。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種精鍛模具熱變形檢測系統及其檢測方法，能夠模擬形成模具非均勻溫度場并實時測取模具溫度及變形量數據。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種精鍛模具熱變形檢測系統，包括：溫度控制模塊、待測模具固定支撐機構、溫度場測定模塊、變形量測定模塊、數據采集處理模塊和系統控制模塊，其中：待測模具固定支撐機構將待測模具固定于測量區域，數據采集處理模塊分別與溫度控制模塊、溫度場測定模塊和變形量測定模塊相連以分別實時顯示和存儲溫度控制信息、溫度測定信息和變形測定信息，系統控制模塊分別與溫度控制模塊、溫度場測定模塊和變形量測定模塊相連以傳輸控制信號以實現控制溫度控制模塊、溫度場測定模塊和變形量測定模塊的啟動、測定和關閉。

所述的溫度控制模塊包括：用于模擬形成并保持模具均勻溫度場的恒溫恒濕箱、用于模擬形成并保持模具非均勻溫度場的加熱裝置、耐熱玻璃和隔熱采集視窗，其中：耐熱玻璃和隔熱采集視窗將恒溫恒濕箱水平間隔成三個空間，待測模具位于恒溫恒濕箱中間，溫度場測定模塊位于恒溫恒濕箱上相對隔熱采集視窗的另一側以采集模具溫度場分布及變化情況，變形量測定模塊位于恒溫恒濕箱上相對于耐熱玻璃的另一側以測量模具變形量，加熱裝置設置于待測模具的中部。

所述的恒溫恒濕箱的工作溫度范圍為0～200℃，恒溫恒濕箱與數據采集處理模塊相連以傳輸溫度控制信息且與系統控制模塊相連實現開閉。

所述的加熱裝置包括：電加熱棒和銅套，銅套的內徑與電加熱棒的外徑相匹配，銅套的外表面與待測模具的內表面配合，電加熱棒與數據采集處理模塊相連以傳輸溫度控制信息且與系統控制模塊相連實現開閉。

所述的電加熱棒的工作溫度為0～400℃。