基于PVDF压电薄膜的冲压模具凸模监测方法
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在 冲压 加工 中 。尽 管 采用 各种 工 艺结 构使 凸模 得 以 ｌ 电荷 放 大器 及施 密 特触 发 器处 理后 才 能成 为单 片机 能 处
加强 。但还 是不 能确保 凸模 不 折 断 。特别 是对 于 密 集小 ： 理 的 高低 电平 信 号 ，若 凸 模 已经 折 损 则 冲裁 力 不 能 使
具 有许 多优 点 ：质轻 柔软 ， 制作 成各 种形 状大 小 的传感 可
元 件； 电压 灵 敏度 高 ， 同等 力作 用 下 其输 出 电压是 压 电 在
陶瓷 的 １ ； 有 良好 的机 械 强度 和韧 性 。冲击 载 荷 在 ０倍 具
１９ ｌ ｔ ａ 量 级上 ；对 湿 度 、温 度 和 化学 物 质 表 现 出 ０～ Ｏ￣ 数 ｐ
Ｖｏ１ ０， ４ ． Ｎｏ． ２
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基 于 Ｐ ＤＦ压 电薄膜 的冲压模具 凸模 监测方 法 Ｖ
刘 海 利 ，黄 丹
（． 东 工业 大 学 自动 化 学 院 ，广 东 广 州 ５０ ９ ；２ 广 东省 科 学 院 自动化 工程 研 制 中心 ，广 东 广 州 ５０ ７ ） １ 广 １０ ０ ． １００
放 大 电 路 和 单 片 机 系 统 三 部 分 组 成 ， 图 １所 示 。 将 如 Ｐ ＤＦ压 电薄膜 裁剪 成 合 适大 小 制作 成 压 电感 应 器 放 于 Ｖ
收稿 日期 ：２ ０ — ６ １ ０７０—１ 作 者 简 介 ：刘 海利 （ ９ ０ ， 男 ， 内蒙 古人 ，硕 士研 究 生 。 １ ８ －） 研 究 方 向 ：工 业 自动化 ；黄 丹 （ ９ ８ １ ７ －）女 ， 吉林 人 。 主要
图 １ 冲 压 模 具 监 测 装 置 的 组 成 及 安 装 方 式
作 ，若 没有 压 电信 号 ，说 明凸模 折损 ，单 片 机 就会 产 生 报 警或 者 停 机等 信 号 ，从而起 到监 测 的作 用 。一般 一 个 模 具 中会 有 多个 凸模 点 需要 监 测 。因而 需要 多 通道 的传
摘 要 ：利 用 Ｐ ＶＤＦ压 电薄 膜厚 度 薄 、耐 冲击 、频 响 范 围宽 等特 性 ，提 出 了一种 能 够监 测 冲压 加 工 中 细
小凸模 折 断的监 测 方 法。理 论 分析 加 工 中的 凸模进 行 监
测。
关键词 ：Ｐ ＤＦ压 电薄膜 ；凸模 ；监 测 ；单 片机 Ｖ
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第２ ０卷 第 ４期 ２０ ０ ７年 ７月
Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅｙ ＆ Ｅｌｃｒ ａ ｒｄ ｃｑ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｏ ａ ｏ ｆＭａ ｈ ｎ ｒ ｉ ｅ ｔ ｃ ｌＰ ｏ ｕ Ｌ ｉ
机 电产品开发与钏新
中图分 类 号 ：Ｔ ２ ３ 文献 标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ６ ３ （０ ７ ４ １ １ ０ Ｐ７ ０ ２ ６７ ２ ０ ）０ — ３ — ３
０ 引言
Ｉ 压 电薄膜 产 生压 电信 号 。这 种 压 电信号 很 微弱 ．需要 用
Ｉ
凸模 与 垫 板 之 间 ，在 冲 压 加工 中 的冲裁 力 则 会 使 Ｐ Ｄ ＶＦ
感 和放 大 电路 。 在 实 际 应 用 中 。组 件 间采 用 接 插 件 连
接 ．每 台冲床 只需 要 一套 单 片机 系 统和 一两 组 电荷 放 大 器 就可 以实 现监 测 功能 ，使 监测 的成本 非 常小 。
１ 冲压 模 具 监 测装 置 的 组成 及 工 作 原 理
冲压 模 具监 测装 置 由多 点 Ｐ Ｄ Ｖ Ｆ传感 器 、多点 信 号
Ｆｉ １ Ｃｏｎ ｔｔ ｅ ｏ ｅ ｍ ｏｎ ｔ ｉ ｙｓｅ ｎｄ ｉｓ ｇ． ｓ ｕｔ ｆｄｉ ｉ ｉｏｒｎｇ ｓ ｔ ｍ ａ ｔ
ｃ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ｉ ｏ ｆ ｕ ａｉｎ ｉ ｄｅ ｉ ｎ
２ ＶＤＦ传 感 器 用 于 凸模 监 测 的可 行 性 分 析 Ｐ
Ｐ ＤＦ压 电 薄膜 作 为 一 种 性 能稳 定 的 柔性 压 电材 料 Ｖ
孔的冲裁或密集小凸点的打凸，如果不能及时发现问题 Ｉ Ｐ Ｆ压 电 薄膜 产 生 压 电信 号 或 者信 号 很 微 弱 被施 密 特 ＶＤ 就会产生大量的不 良制品 ，给冲压生产带来 品质隐患。 Ｉ 触 发器 过 滤 掉 ，单 片机 通过 分 析每 次压 电信 号 的有 无 来
现代 自动化 生产 需要连 续 的过 程监 测 。要 求通 过 对过 程 ： 判 断 凸模 是 否 正 常 工 作 。若 有 压 电信 号 则 凸模 正 常 工 信 号的 间接 质量控 制来对产 品进行 １０ ０ ％的质量 控制 。 因 而对 冲压 凸模进 行监 测 ，能及 时发 现 问题 ，减 少 制程 不 良率 。保证 产品 品质 ，满 足现代 冲压 自动化生 产 的需要 。 目前 的监测 方法 主要有 利 用声 学传 播 传感 器 监测模 具 的破 裂和 利用 力传感 器 监 测整 机 冲压 力 ［ １ １ 而 ，声 。然 学 传感 器很 容易 被 冲压 现场 的噪声 和震 动 干扰 ，而用 力 传感 器对整 机冲压力 进行测量 则难 以感 知细 冲针 的断裂 ， 而 且文 献 【 １ 】中的压力 传感 器 太大 难 以与模 具 进行 方 便 地 结 合 。 由于传 感 器及 监 测 装 置 价格 昂贵 ，不 易 实 施 ， 国 内冲压 企 业很 少使 用 冲模 监 测 装置 。本 文采 用 Ｐ Ｆ ＶＤ 压 电薄膜制 作传感器 来直接监 测 冲压模具 中细小 的凸模 ， 并研 究基 于单 片 机 的 。简单 实 用 、价格 低廉 的多 点 凸模 监测 装置 。使 冲压模具 监测技术 能够得 到普及 。
