冲床模高计数器及其隔振技术研究开题报告

冲床模高计数器及其隔

振技术研究开题报告

Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

冲床调模电机计数器及其精密减振技术研究

1.研究背景和意义

课题的背景

压力机也称冲床，通过模具锻压板材使其产生塑性变形，从而获得所需的零件。冲压生产具有以下优点生产效率高、材料利用率高、零件精度高、零件复杂程度高、零件一致性高，因此在工业生产中广泛应用，如汽车产业中，汽车上有超过40%的板材冲压零件[1,2]。而各式零件就需要不同的模具，不同的模具需要调整压力机的装模高度才能保证其完成加工过程，这与压力机的一个重要过程装模高度调整相关。

压力机的工作台式固定的，滑块可以上下运动，滑块与工作台的距离就是装模高度，装模高度的调整即调整这一高度[3]。传统的压力机装模高调节采用机械式调节，主要包括盘式制动电机、小链轮、大链轮、蜗杆和蜗轮，小链轮与盘式制动电机轴相连，通过链条与大链轮连接，大链轮与蜗杆同轴，蜗轮与蜗杆相啮合，蜗轮带动球头螺杆转动，使滑块的上下移动，实现装模高度的调整。模高调节的高度通过装在滑块前部的计数器来显示，目前装模高度的检测与显示主要是采用机械式计数器，这种计数器通过与升降调整轴啮合的编码器齿轮带动编码器上的数字拨盘转动来显示数据的[4]。本课题对压力机调模电机编码器及减振技术进行了研究。

课题的意义

在实际生产中，模高的调整是人工来完成的，此过程存在调模时间长、模高误差大、影响生产效率等问题，即使同一模具也可能因为装模高度的误差而无法保证各批次产品质量的一致性[5]。造成这些问题的主要原因是传统的模高

计数器是机械式的，使模高孤立与整个压力机控制系统，无法自动、快速、精确实现模高调整。

为此本课题对压力机调模电机编码器及减振技术进行了研究。将传统的计数器电子化，并考虑压力机的工作状态研究计数器的减振技术，使其具有一定的实用价值，模高计数器的电子化是实现自动调模的关键前提，系统根据不同的模具号信息自动调整冲床的装模高度，提高生产效率，实现模具快速准确调节，可以帮助企业取得技术的优势，取得经济效益[6-8]。

2.国内外相关研究现状

模高机械式计数器

目前装模高度的检测与显示主要是采用机械式计数器，这种计数器通过与升降调整轴啮合的计数器齿轮带动计数器上的数字拨盘转动来显示数据的，是提供在冲床中为带动上模具运动的滑块至床台下模具之间距离做检视调整用的计数装置。其以特有的抗震性和耐冲击性等特点，适用于震动剧烈、冲击大的场合。在众多领域得到了非常广泛的应用，成为机械加工、仪器仪表、电缆电线以及纺织等许多领域的研究热点，冲压机械计数器是其主要应用之一[9-10]。目前机械式计数器主要生产厂家有日本WAKO、SIAKIAYO、德国CK、台湾宇捷、江苏劲松、南京埃斯顿等。

其中江苏启东劲松的模高计数器的结构最为典型，其它厂家的计数器的结构与其类似。其是由外壳、号码轮组、蜗轮蜗杆及进退位结构所组成[10]。劲松公司生产的计数器可以作为调整滑块、封闭高度显数控制，也可以作为剪、折弯机，以及其它机器行程调整控制。其双向控制行程范围为0-999mm。输入轴每转一周，数码递增（减），显数达到预定上、下限位时，即发出电讯号，准

确、及时、可靠。如图1所示为江苏启东劲松公司生产的机械式计数器实物图。

图1机械式计数器实物图

但传统的机械式计数器存在以下几个缺点：操作者用手动按动按钮形式进行上下调整，要达到规定的装模高度位置，操作者需要反复调整，工作效率低；机械式编码器仅能提供精度有限的装模高度读数，其不能实现自动定位的调节功能；其上、下限位置是出厂设置的，临时更改相对困难；其安装时需根据当前的装模高度将其读数用机械方式调至当前读数[4]。

光电编码器

光电编码器是基于光电检测原理，通过采用光电技术进行非接触测量机械或几何位移量的仪器仪表，属于非接触测量领域，在传感器测量领域有着重要的地位[9-10]。其主要应用于位置和速度检测，光电编码器具有结构紧凑、测量精度高、接口数字化等优点，因而在数控机床、回转台、伺服传动、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中得到广泛应用。而本课题的光电编码器将在压力机环境中使用，具有强烈的振动，所以必须对光电编码器将进行保护和减震处理才能在现实工况中使用。

根据编码方式的不同，光电编码器大体上可以分为增量式编码器和绝对是编码器。而绝对式编码器具有绝对零点、绝对位置测量、断电信号不丢失、测量可靠性高、无累计误差等优越性，与多圈测量方式相结合，可实现直线位移、电机转速、大量程角度的精确测量，应用于智能机器、遥控、自动测量等各个行业，受到了广大使用者的青睐[11,12]。增量式编码器的缺点是在断电后，无法重现确定原有绝对坐标位置，且在压力机的工况下因为振动出现误差累计

的可能性很大，而绝对式编码器其码盘本身就具有储存角度功能[13-15]。南京埃斯顿数字技术有限公司就曾采用增量式光电编码器开发过一种电子式调模计数器，但因为其抗冲击能力低，而无法推广。

多重减振技术

冲床在工作中会产生强烈的机械振动，机械振动对计数器的危害可有以下方面：1．破坏结构强度，破坏各种机械设备，如计数器壳体、轴承、连接螺钉等；缩短光电传感器的使用寿命。2．引起结构噪声，当机器设备产生的振动传给编码器后，就引起编码器振动产生噪音。3．破坏了编码器的正常工作条件，降低了测量精度。4．恶化了操作，管理人员的工作条件，使人易疲劳，注意力减弱，容易出现误动作，引起技术事故[16]。

本课题将编码器电子化，其中有效的减振处理无疑是其能实现的产品化的重中之重，减振将包括编码器减振、光电传感器和联轴器的减振。

冲床的振动的因素很多，如曲柄滑块机构在运动过程中会产生复杂的惯性力，上下模具闭合时的撞击力，气垫回程是对床身的冲击力，主要原因是滑块作往复平动，曲柄定轴转动和连杆作平面运动时所产生的惯性力，其中以连杆的惯性力最为复杂[16-18]。

通常减振设计有两种措施，第一是加固设计，对壳体脆弱环节进行加固，提高其固有频率，保证其能正常计数。第二是建立隔振缓冲系统，使激励通过缓冲系统后减弱，小于其许用值[19,20]。

在编码器前进行加固处理前，先要对其结构动态性能进行模态分析，建立三维有限元模型，利用有限元分析软件进行模态分析。通过模态分析得到计数