[发明专利]一种热成形模具温度检测与控制系统

说明书

技术领域

本发明提供一种热成形模具温度检测与控制系统，属于温度检测与控制技术领域。

背景技术

随着人们环保意识的增强和对汽车安全性能要求的提高，世界各大汽车公司通过采用汽车轻量化技术降低燃油消耗，减少废气排放；采用高强度钢板冲压件是实现汽车轻量化的有效途径；但由于高强度钢板具有高的屈服强度、抗拉强度以及较低的延伸率，所以常规的冷冲压成形比较困难；热成形技术是一项专门用于成形高强度冲压件的先进制造技术，可以解决高强度钢板成形性能的局限性。

热成形技术原理是先把下料后的高强度钢板加热到880～950⁰C，使之完全奥氏体化，再将其送入内部有冷却管道的模具内冲压成形，同时在模具内冷却淬火，钢板组织由奥氏体转变成马氏体，从而得到形状复杂且具有超高强度的冲压件。

中国专利文献CN101893906A公开了一种《温度控制系统及方法》，该温度控制系统由感温模块、信号采集模块、PLC、控制模块、控制信号输出模块及变压器组成，温度信号通过信号采集模块转换成温度数据后送入PLC，PLC通过网络与控制模块通讯以传输温度数据，结合温度控制目标轨迹数据和实际温度值，结合设定的控制模式和控制参数生成控制指令，控制指令经数据流自上而下被发送至PLC后，由PLC转换成控制信号输出模块可接收的信号，控制信号输出模块驱动变压器输出相应的加热功率；其优点是采用模块化设计，整体结构设计清晰明了，可扩展性好；其缺点是只能对加热实现温度控制，而冷却时却不无法控制温度的变化；只能显示温度信息，没有相关的信息存储模块把信息存储起来。

经文献检索发现，目前该领域的热成形模具虽然普遍能实现温度检测，但是均不能对模具温度进行实时精确控制；由于冷却水的流量不能自动调节，从而导致模具各区域温度无法有效控制；而在热冲压过程中各区域产生的热量在是不同的，如果无法精确调节模具各区域温度，即不能保证各区域冷却速度保持一致，将对热冲压件成形件的质量产生重大影响。

因此，设计一种既能检测热成形模具温度又能精确控制热成形模具冷却速率的系统就显得非常必要。

发明内容

本发明的目的是要克服上述现有技术中存在的不足，提供一种热成形模具温度检测与控制系统，它可以实现对热成形模具温度的实时检测，并将采集到的温度信息转化成冷却速率值，然后与预先设定冷却速率值进行比较和计算，进而控制电磁阀对冷却水流量进行调节，实现对模具各区域温度的控制，从而使板料冷却速率的能够保持在某一恒定值，保证每次热冲压的产品质量在同一水平。

本发明所述的热成形模具温度控制系统，由温度检测系统和温度控制系统组成。

所述温度检测系统包括热电偶、信号放大器、A/D转换器、单片机、导线和温度显示和数据存储模块；热电偶分布于模具的凸模、凹模、压边圈和活动垫板中，用于感测测温点的温度。

所述热电偶输出端与导线相连，导线另一端与信号放大器输入端相连，信号放大器输出端与A/D转换器输入端相连，A/D转换器输出端与单片机输入端相连，单片机输出端与温度显示和数据存储模块相连，将处理后的温度信号通过导线发送给温度显示和数据存储模块。

所述温度控制系统包括冷却水水管、流量计、电磁阀、冷却水水箱、废水箱、制冷循环机、单片机、继电器和冷却水水道。

所述冷却水水道与冷却水水管相连，冷却水水管的数量与冷却水水道对应，每个冷却水水管上都接有流量计和电磁阀，电磁阀的控制端和继电器输出端相连，继电器输入端与单片机相连，冷却水水管的另一端与冷却水水箱相连，冷却水水箱与制冷循环机相连，制冷循环机与废水箱相连，废水箱与冷却水水道相连，构成一个闭合的循环水系统。

所述冷却水道分别分布于模具凸模、凹模、压边圈和活动垫板上，其中，压边圈和活动垫板均是在四个侧面上开设四个冷却水道，只留进水口A和出水口B，其余几个口用密封塞堵住，通入循环冷却水可对热冲压件进行冷却；凹模是在侧面分四层共开设十六个冷却水道，每层四个冷却水道，每层只留进水口A和出水口B，其余几个口用密封塞堵住，通入循环冷却水可对热冲压件进行冷却；凸模是在下表面开设两个相同的矩形槽，两槽中间分别插入导水板，形成进水水道和出水水道，导水板用过盈配合安装在下模板上，凸模与下模板用螺钉连接，在下模板与凸模进水水道和出水水道对应的位置上开设四个水口，分别是进水口A、进水口C、出水口B和出水口D，通入循环冷却水可对热冲压件进行冷却；冷却水水道用于使冷却水与模具产生热交换，控制模具的冷却速率，从而间接控制板料的冷却速率。