現(xiàn)代技術(shù)在冷沖模狀態(tài)識別中的應(yīng)用分析

李強

（哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司 工裝分廠，黑龍江 哈爾濱 150090）

現(xiàn)代技術(shù)在冷沖模狀態(tài)識別中的應(yīng)用分析

李強

（哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司 工裝分廠，黑龍江 哈爾濱 150090）

冷沖模技術(shù)是進(jìn)行工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，隨著綜合國力和企業(yè)自身實力的增長，我國的冷沖模設(shè)計技術(shù)更加接近國際標(biāo)準(zhǔn)。沖壓模具的特殊工藝和精準(zhǔn)尺寸為其應(yīng)用增加了更加廣闊的發(fā)展空間，冷沖模的狀態(tài)識別技術(shù)成為了現(xiàn)代設(shè)備生產(chǎn)中受到關(guān)注的重點。文章對現(xiàn)代技術(shù)在冷沖模狀態(tài)識別的應(yīng)用進(jìn)行探討，為冷沖模識別技術(shù)的改進(jìn)和安全生產(chǎn)提出理論依據(jù)。

冷沖模；設(shè)計技術(shù)；應(yīng)用

20世紀(jì)中期國外的冷沖模技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，使用的沖壓機械包括傳遞式?jīng)_壓機、多工位沖壓機、數(shù)控式?jīng)_壓機、多向式?jīng)_壓機等，這些技術(shù)工藝可以生產(chǎn)出多種多樣的模具，其中能在現(xiàn)代機械中應(yīng)用較為廣泛的是級進(jìn)模，又稱為連續(xù)模，是在工藝中結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度較高的代表。我國冷沖模狀態(tài)識別技術(shù)的研究，既是對相關(guān)行業(yè)市場份額占有率的考慮，也是為適應(yīng)未來經(jīng)濟(jì)環(huán)境下行業(yè)的生存能力。只有產(chǎn)品檢測技術(shù)的提升，才能從根本上解決生產(chǎn)能力和規(guī)劃能力不一致的矛盾。因此在實現(xiàn)冷沖模狀態(tài)識別技術(shù)創(chuàng)新的道路上，引進(jìn)和實行國際先進(jìn)技術(shù)的同時應(yīng)進(jìn)行自主化的技術(shù)改革，為我國科學(xué)技術(shù)水平的提高做出貢獻(xiàn)。

1 冷沖模識別技術(shù)的發(fā)展概況

對冷沖模進(jìn)行識別的前提，就是對模具的生產(chǎn)過程和加工工藝進(jìn)行了解。冷沖模是冷沖壓模具的簡稱，是在常溫下利用沖壓模對材料進(jìn)行施壓得到的形變模具。冷沖模是由冷沖壓技術(shù)產(chǎn)生的，因此冷沖壓借助外力對原材料進(jìn)行形變的工藝，成為了對于冷沖模技術(shù)上的分析重點。企業(yè)可以通過對冷沖模的應(yīng)用獲取產(chǎn)品零件，為了保障零件的質(zhì)量和數(shù)量就需要從模具的質(zhì)量保障開始做起。但是冷沖模的制造過程相對復(fù)雜，因此需要的步驟和設(shè)計工藝也相對困難，也就造成了目前冷沖模的不可大批量生產(chǎn)的現(xiàn)實，與此同時人們對于模具質(zhì)量的檢測也是在實際生產(chǎn)過程中需要注意的重點。

模具的狀態(tài)識別經(jīng)過了很長時間的技術(shù)變革，包括傳統(tǒng)的聲發(fā)射技術(shù)和信號處理的方法對模具的狀態(tài)進(jìn)行鑒定，以及國外的數(shù)理可能性理論為國內(nèi)的技術(shù)空白進(jìn)行填充，這些都是在進(jìn)行模具使用過程中對冷沖模進(jìn)行質(zhì)量保障的識別方式。我國的沖壓模發(fā)展趨勢也是為模具狀態(tài)識別技術(shù)的輔助手段，冷沖壓的加工過程對材料的利用率很高，因為精準(zhǔn)的分離和成型步驟，讓零件在生產(chǎn)過程中沒有浪費和損耗，并且還能具備產(chǎn)品應(yīng)有的精準(zhǔn)度和實用性，可以滿足企業(yè)生產(chǎn)零件對模具的要求。對于在生產(chǎn)工藝中增加柔性技術(shù)這一點，更加對零件的質(zhì)量和適應(yīng)性有所提高。

我國的冷沖模技術(shù)對比國際上的先進(jìn)技術(shù)還有距離，但是積極引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備也為制造合格的沖壓模奠定基礎(chǔ)。國內(nèi)的模具技術(shù)在近幾年發(fā)展迅速，從手工的制造方式到 CAD 技術(shù)的生產(chǎn)，并且在三維制造工藝等領(lǐng)先技術(shù)方面也有了發(fā)展成果，同時為現(xiàn)代技術(shù)在冷沖模識別中的應(yīng)用提供了對應(yīng)方案。

2 冷沖模識別技術(shù)的發(fā)展趨勢

我國冷沖壓模具的識別主要向國產(chǎn)化、高效率、高精準(zhǔn)、高壽命的高等技術(shù)發(fā)展，對于不同的模具要利用不同分類的技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)識別，并對模具的開發(fā)、推廣和創(chuàng)新提出合理意見，并就信息化技術(shù)與傳統(tǒng)的冷沖壓技術(shù)相結(jié)合，更好的為符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的冷沖模制作提供勘測數(shù)據(jù)。

從技術(shù)擴(kuò)展上來說，由于沖壓工藝是最早使用CAD 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的行業(yè)，但是模具的生產(chǎn)環(huán)境很差，國外的汽車等運輸工具的制造過程中會產(chǎn)生劇烈的摩擦和壓力，這對模具的變量和周期性都有很高的要求。我國對于該技術(shù)的研究應(yīng)更加深入。雖然國內(nèi)的技術(shù)人員已經(jīng)在軟件的開發(fā)上進(jìn)行科研工作，但是實驗性的程序還與國外的成熟技術(shù)有差距。

2.1 聲發(fā)射特征信號分析方法

聲發(fā)射特征信號分析方法，很難在實際的生產(chǎn)過程中提取到有效參數(shù)，并且對比模具的物理性質(zhì)和麗華狀態(tài)，模具的判定產(chǎn)生了非線性的征兆式影響，對當(dāng)前模具的狀態(tài)識別產(chǎn)生的很大困難。但是鑒于聲發(fā)射信號自身的小波包組成特點，將鑒別的過程進(jìn)行能量分散處理，就可以為模具的初始物理參數(shù)帶來特征表達(dá)方案。再通過不同頻率發(fā)聲產(chǎn)生的不同能量特質(zhì)，對比出模具正確的優(yōu)化參數(shù)，最后用模糊數(shù)學(xué)的可能性理論對特征參數(shù)進(jìn)行函數(shù)總結(jié)，判斷出沖壓模具在正常工作時的狀態(tài)。

關(guān)于聲發(fā)射的特征參數(shù)提取過程，需要對模具在工作時的故障或者損壞所發(fā)出的信號與正常工作時的信號進(jìn)行對比。當(dāng)沖壓模具在使用中出現(xiàn)損壞時，內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)一定的破損和分裂，這樣就會形成特殊頻率的聲發(fā)射信號，在信號被接收并分析的時候，就可以得出模具的能量轉(zhuǎn)化和形態(tài)變化情況。模具生產(chǎn)后的能量值是一定的，但也容易受到工作時環(huán)境的影響，因此進(jìn)行有效的百分比數(shù)據(jù)分析，能對模具狀態(tài)的判別起到優(yōu)化的效果。通過對兩種信號參數(shù)進(jìn)行特征性的分析，最終得出相應(yīng)的識別參數(shù)。

2.2 小波包分析方式

模具屬于機械產(chǎn)品的分類中，一般是單件小規(guī)模生產(chǎn)，沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件則是成批生產(chǎn)。成型零件的加工精度要求較高，所采取的識別方法往往不同于一般元件的識別方法。所以沖壓模具識別工藝規(guī)程還具有一定的特殊性。

小波包對于模具的識別方式是根據(jù)模具不同狀態(tài)的信號特點，并對不同頻率回饋的信號進(jìn)行分辨，來作為模具識別技術(shù)的信號依據(jù)。沖壓模的加工工藝是對板材進(jìn)行層層的壓力沖擊，因此用小波包技術(shù)對模具的每一層的反饋信號進(jìn)行分析就可以得出相應(yīng)的剖析頻率。例如對于一個三層的模具結(jié)構(gòu)，小波包的分解形式可以形成直觀的分解圖示，從低頻到高頻進(jìn)行規(guī)律排列，每一層的分解尺度數(shù)都有一定的規(guī)律。

2.3 模糊數(shù)學(xué)分析技術(shù)

模糊數(shù)學(xué)的可能性理論一般分為概率統(tǒng)一性和模糊診斷分析方式。概率分析的方式是對模具故障產(chǎn)生的可能性通過實踐的概率進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，雖然每一個故障的可能沒有存在直觀的聯(lián)系，但實際上模具整體結(jié)構(gòu)對損壞位置的聯(lián)動作用是非常大的。一個位置發(fā)生損壞的概率增大，也就說明這一個批次或者工藝生產(chǎn)的模具出現(xiàn)的問題概率也很大，反之亦然，該批次的模具出現(xiàn)問題概率很小，那么屬于這批模具中的一個個體，發(fā)生故障的可能性也很小。

為了實現(xiàn)現(xiàn)代技術(shù)對冷沖模的識別，就需要一定的函數(shù)算法對整個模具的檢測參數(shù)進(jìn)行分析和排列。這些數(shù)據(jù)往往可以代表模具發(fā)生故障的整體概率，為模糊數(shù)學(xué)可能性理論提供事實依據(jù)。對于帶入函數(shù)中的參數(shù)的分布概率，可以通過可能性分析手段進(jìn)行事實轉(zhuǎn)換。并在不能從內(nèi)部結(jié)構(gòu)探究產(chǎn)品狀態(tài)的情況之下，對不同信號的反饋進(jìn)行異常狀態(tài)確定，并從該問題出現(xiàn)的可能性求出整體模具異常的狀態(tài)識別。

2.4 信息的采集和處理

據(jù)統(tǒng)計，金屬的聲發(fā)射波長是一定的，因此對模具聲發(fā)射信號的信息收集是利用現(xiàn)代技術(shù)對冷沖模狀態(tài)識別的應(yīng)用方式。當(dāng)?shù)贸龅男〔ò纸饽芰统叨认鄳?yīng)降低的時候，引發(fā)的結(jié)果就是，信號的反饋不能實現(xiàn)模具故障的識別，在分析能力降低的情況下，對模具故障的診斷速度也會隨之降低。以往的實驗結(jié)果表明，小波包對反饋數(shù)據(jù)的直接結(jié)果不能完全當(dāng)做對模具狀態(tài)識別的依據(jù)，應(yīng)當(dāng)將結(jié)果中的數(shù)據(jù)進(jìn)行佩利數(shù)據(jù)序號順序排列，并把得出的數(shù)據(jù)按照頻率從低到高進(jìn)行對應(yīng)，才能得出真正模具識別信號結(jié)論。

在進(jìn)行信號的采集和處理的同時，還要對沖壓模的聲發(fā)射回饋信號進(jìn)行徹底的分析，利用小波包的分解信號和分析數(shù)據(jù)的能力得出相應(yīng)的函數(shù)，再通過對函數(shù)的特征性建立隸屬關(guān)系，精確的得出沖壓模在工作時的狀態(tài)。

3 結(jié)語

綜上所述，冷沖模的質(zhì)量關(guān)系著企業(yè)未來的資金回流能力，檢測人員需要從提高識別技術(shù)水平和降低投入成本的方向進(jìn)行科學(xué)探討，并為冷沖模識別技術(shù)的應(yīng)用范圍和創(chuàng)新方向提出新的規(guī)劃。

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