基于电涡流传感的自动冲压模具间隙检测系统的研究

摘要

随着五金冲压技术发展的突飞猛进，现在各种类型的钣金冲压零件已经广泛使用于各类精密机电产品中，对于一些产量大、精度高和成型复杂的冲压零件，冲压工厂采用连续级进模具的方法提高生产制造效率和产品精度。而在此过程中，模具间隙的变化会导致带料叠片、冲压废料上跳和材料厚度发生变化，由于传统工序手工检查方式无法在带料的运动中进行，所以自动冲压模具间隙自动检测系统在实际中越来越得到重视。由于电涡流传感器相对其它传感器具有非接触、体积小、结构紧凑、耐腐蚀、可靠性好、灵敏度高、分辨率高等优点，因此非常适合在此工况下发挥作用。但是，电涡流传感器兼具以上优点的同时也有着自身不可克服的缺陷，如对材质敏感、量程较小、连接电缆长度互换性差等。因此，在高速冲压环境下，如何运用电涡流传感器对冲压模具的间隙进行可靠实时在线检测是本文研究的重点。
　　本文根据电涡流传感器的工作原理首先研究了MAXWELL方程组，通过运用有限元分析方法简化探头线圈和组件结构，建立了ANSYS二维谐振有限元仿真模型。按照有限元的分析流程，通过单元类型选择、定义材料参数、划分网格和模型求解，得出线圈在电磁场中的分布规律。通过计算电涡流传感器的阻抗及电磁性能分析找出影响电涡流传感器性能的相关因素。
　　随后根据高速自动冲压冲床的使用环境设计了模具间隙检测系统，主要内容包含传感器选型以及对基准电源、方波电路、显示电路等硬件电路的设计，使用C语言对各模块进行程序设计。
　　最后为验证设计的有效性，对选择的电涡流传感器进行静态校准标定，将搭建的电涡流模具间隙检测系统应用于实际的自动冲压环境进行性能测试。测试结果显示，系统可以正确检测冲压模具间隙的变化，在间隙值异常时迅速命令冲床停机，有效防止废料上跳和带料叠加造成的生产危害和改进产品质量。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 系统总体设计及传感器分析

2.1系统总体设计

2.2电涡流传感器原理

2.3电涡流传感器结构分析

2.4电涡流传感器有限元仿真分析

2.5电涡流传感器阻抗分析

2.6电涡流传感器电磁性能分析

2.7本章小结

第3章 自动冲压模具间隙检测系统设计

3.1间隙检测传感器安装位置

3.2系统硬件设计

3.3系统软件设计

3.4本章小结

第4章 自动冲压模具间隙检测系统性能测试

4.1静态性能测试

4.2实验数据结果分析

4.3本章小结

结论

参考文献

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致谢

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