专利名称：大型模锻水压机欠压量在线检测方法
大型模锻水压机欠压量在线检测方法本发明涉及大型模锻水压机控制系统，特别是模锻件欠压量 在线检测方法。大型模锻水压机是机械制造工业中的一种重要机械设备，用 于锻造高强度铝合金锻件或带孔的复杂锻件。模锻加工过程是由活动横梁， 左、右水平横梁，移动工作台中顶出器和侧顶出器等活动部分按照顺序协同 动作完成的。各部分的运动速度和行程采用"油控水"方式由数字电液伺服 系统控制。油压系统带动分配器，分配器控制水阀，高压水进入不同的工作 缸驱动可移动工作部分完成模锻加工工作。模锻件欠压量是其加工质量的重
要技术指标，模锻件若为中程导弹端环，增加0.1mm欠压量可能引起导弹弹 头命中目标的误差增加20m。因此，实现对模锻件欠压量精确检测和有效控 制对大型高强度铝合金构件的加工精度显得至关重要。目前，国际上尚未有 模锻件的欠压量能在线检测的报道，只能离线测量，操作人员无法直观地 了解水压机模锻加工时模锻件的欠压量，致使操作有一定的盲目性， 不利于模锻件综合质量的提高。本发明的目的是提供一种在线检测模锻件的欠压量的方法。 本发明采用MTS位移传感器在线检测模锻件欠压量。通过大量实验数据分析 水压机压力对锻件形变程度的影响，提高锻件尺寸的加工精度和内部织构质
量。本发明主要包括以下内容
采用MTS位移传感器实现模锻件欠压量的在线检测。MTS位移传感器精 度高达i5/i/n，可靠性好，利用两个相交磁场产生一个应变脉冲，产生超声波 信号，通过检测该信号传播所需的时间，换算出活动磁环移动的距离。位移 传感器测头安装在模锻水压机限程套上，其活动磁环通过连接装置安装在活 动横梁上，并通过波导管与传感器测头相连。当模锻件加压时，活动横梁向 下移动，活动磁环与波导管形成的相交磁场产生的应变脉冲信号返回位移传
感器测头，检测出活动磁环移动的距离，计算出模锻件的欠压量。经过大量 实验数据分析，得到模具及其支承座所受压力与应变量关系，建立压力一应 变量的非线性曲线，得到模锻件欠压量补偿值，修正MTS位移传感器的检测
通过上述在线检测方法，解决了大型模锻水压机欠压量无法在线检测的 难题，为优化大型模锻水压机模锻件欠压量自动控制系统奠定了基础，对于 减少模锻件的欠压量，提高模锻件的质量，具有重要作用。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为采用MTS位移传感器在线检测欠压量原理图2为传感器连接装置结构主视图3为传感器连接装置结构俯视图4为模锻件压力一应变量曲线图。欠压量的检测原理图如图1所示，水平移动工作台8将模具
支承座7送入，位移传感器测头2固定于水压机立柱的限程套1上，位移传 感器的活动磁环3通过连接装置9与活动横梁5相连，并通过波导管4与传 感器测头2相连。当模锻水压机模锻加工时，活动横梁5沿水压机立柱6向 下运动，开始是空程，当上模具和下模具接触时，进入工作行程，给活动横 梁5加压，使模锻件变形，获得模具成型的锻件，完成工作行程。此后活动 横梁5进入返程，沿水压机立柱6向上运动，最后停止，可停靠在操作空 间中任意位置。工作行程内活动磁环3跟随活动横梁5向下移动一定距离， 活动磁环3与波导管4形成的相交磁场产生的应变脉冲信号返回位移传感器 测头2，检测出活动磁环3在工作行程内移动的精确距离，将此距离与模锻件 加工设定的距离比较计算得到模锻件的欠压量。
传感器连接装置如图2、 3所示，MTS位移传感器测头2固定于水压机立 柱的限程套1上，活动磁环3通过连接装置与活动横梁5部分相连。连接装 置由压板支座IO、上下两对称压板ll、上下两对称钢球12、滑块13和连接 件14构成，钢球12与上下压板11之间在水平方向上除摩擦力之外无其它力 的传递，使得活动横梁5水平方向的振动无法传递到滑块13上，从而使传感 器免受活动横梁5水平振动的影响，且避免活动横梁5倾斜可能产生的对滑 块13和导轨15的损坏；导轨15及滑块13使得固定在滑块13上的传感器磁 环3在垂直方向上的运动平稳，保证传感器磁环3在水平方向上无摆动；滑 块13中的弹簧16使钢球12在磨损后仍保持上下压板11、钢球12和滑块13 之间无间隙，保证运动传递的准确性。
经过大量的实验数据分析，得到模具及其支承座受压力与应变量的典型
关系曲线如图4所示，呈近似非线性关系，当压力<20 MPa时，几乎没有应 变；当压力超过20MPa时，模具及其支承座应变量与压力近似线性关系，压 力为30Mpa时，应变量为13nun;压力为40Mpa时，应变量为27mm;压力 为50Mpa时，应变量为45mm。最后获得模具及其支承座应变量随压力变化 的拟合公式如式(1)所示<formula>formula see original document page 5</formula>
式中，X为模具及其支承座应变量，P为模段水压机在工作行程中所施加 的压力，"。与6。为通过标定拟合曲线所得的系数。
根据上述标定曲线和拟合公式，检测水压机工作行程中加压的压力值， 计算出应变量来补偿MTS位移传感器的检测值，得到模锻件准确的欠压量。
权利要求
1.一种大型模锻水压机欠压量在线检测方法，其特征在于用MTS位移传感器作为模锻水压机欠压量在线检测元件，将MTS位移传感器头部固定于水压机立柱的限程套上，活动磁环通过压板支座、上下压板、钢球、滑块、连接件与活动横梁部分相连，在模锻件加压时，活动磁环跟随活动横梁向下移动一定距离，活动磁环与波导管形成的相交磁场产生的应变脉冲信号返回位移传感器测头，检测出活动磁环在工作行程内移动的精确距离，将此距离与模锻件加工设定的距离比较计算得到模锻件的欠压量；
2. 根据权利要求1所述的欠压量在线检测方法，其特征在于通过实验 数据分析，得到模具及其支承座所受压力与应变量的关系，建立压力一应变 量计算曲线，检测水压机工作时加压过程的最大压力，根据压力一应变量曲 线，经插值计算得到模锻件欠压量的补偿值，修正MTS位移传感器的检测值， 提高欠压量的检测精度。
3. 根据权利要求l所述的在线检测方法，其特征在于当压力<20 Mpa 时，应变量为零；当压力超过20Mpa时，模具及其支承座应变量与压力近似 线形关系，压力为30Mpa时，应变量为13mm;压力为40Mpa时，应变量 为27mm;压力为50Mpa时，应变量为45mm。
全文摘要
一种大型模锻水压机模锻件欠压量的在线检测方法，用MTS位移传感器实现模锻件欠压量的在线检测。位移传感器准确检测对模锻件加压时磁环随活动横梁向下移动距离，与水压机工作时设定的距离比较计算得到模锻件的欠压量；通过实验和分析，得到模具及其支承座所受压力与它们应变量的关系，建立压力—应变量分析曲线。补偿由于模具及其支承座受压应变引起的欠压量计算误差，提高了大型模锻水压机模锻件欠压量检测精度，对于改善模锻件的加工质量具有重要意义。
文档编号B21J9/00GK101105417SQ20061003196
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月14日 优先权日2006年7月14日
发明者周继能, 喻寿益, 张友旺, 桂卫华, 谢永芳, 贺建军, 阳春华 申请人:中南大学