CN109357655B - 一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法，包括获取待测冷镦设备上曲轴的半径及其对应的转速和连杆的长度，并根据有间隙和无间隙情况下滑台运行的速度公式，得到速度偏离函数；对速度偏离函数进行简化和反变换处理，得到配合间隙函数；通过安装速度信号传感器，经去噪和补偿处理，生成有间隙情况下滑台的实际运行速度的曲线；绘制无间隙时动模往复运动的理论速度的曲线，得到偏离速度曲线并导入配合间隙函数生成配合间隙关于偏离速度的曲线；找到配合间隙曲线的最大值点并取平均，得到配合间隙的最终值。实施本发明，基于机械理论并结合信息采集技术，方便地实现对冷镦机主传动部件配合间隙的检测，提高了检测准确度及精度。
Description
技术领域
本发明涉及机电一体化测控技术领域，尤其涉及一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法。
背景技术
随着中国制造智能制造的到来，现代化建设加速发展及机械零件复杂程度的不断提高，对各种非标复杂异形件的需求也越来越多，使得我国大型的冷镦成型设备的市场需求不断增大，对各产品的可靠性和零件的稳定性也提出了更高的要求；因此，也对冷镦成型机的高生产效率、高制造精度提出了要求。
目前，随着各式各样的成型机构应运而生，使得成型技术的提高也迫在眉睫。冷镦成型设备的运行可靠和稳定，与其本身的各零部件的配合有着密切关系，特别是在现在精密加工设备中，无一不考虑构件间的配合状态。冷镦机在长时间工作后，曲轴和连杆间的配合间隙会增大，影响冷镦机的冷镦性能，导致冷镦力的波动，从而导致冷镦金属在变形过程中受力不均，影响产品质量。由于冷镦成型机结构尺寸大，主传动部件拆卸困难，因此当设备工作一段时间后，对曲轴与连杆之间的配合间隙检测就变得非常困难。
在现有技术中，冷镦成型机主传动部件配合间隙的检测方法有三种方式，具体为：(1)从产品的质量来推测零件的配合间隙是否达到要求；(2)凭经验和动态时间来判断；(3)通过振动传感器检测。
但是，第(1)和(2)种检测方式都不能准确地测出零件的磨损量等配合情况，也不能适时地检测零件的配合间隙；第(3)种检测方式，由于振动信号的复杂多样性，也不能准确地判断零件的配合是否达到要求。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法，基于机械理论的基础上结合信息采集技术，实现对零部间的配合精度进行检测，提高了检测准确度及精度。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法，其在动模包括曲轴、连杆和滑台的冷镦设备上实现，包括以下步骤：
步骤S1、获取所述待测冷镦设备上动模中曲轴的半径R及其对应的转速ω和连杆的长度L，并根据预设的有间隙情况下的滑台运行速度公式
和预设的无间隙情况下的滑台运行速度公式
得到滑台相对于无间隙时各对应点的速度偏离函数
其中Vp(t)为所述有间隙时滑台的运行速度；
为所述无间隙时滑台的运行速度；
t为所述曲轴的转动时间；A为所述曲轴和所述连杆之间形成的运动副的间隙，在运动状态下A在0和最大值Amax之间变化；
步骤S2、对所述速度偏离函数进行简化，得到简化后的滑台的速度偏离函数，并进一步对所述简化后的速度偏离函数进行反变换，获得配合间隙函数；其中，所述简化后的速度偏离函数为
所述配合间隙函数为
步骤S3、在所述待测冷镦设备的动模上安装速度信号传感器，获取由所述速度信号传感器所采集到的动模往复运动的实际速度转换成的速度信号v(t)，并经去噪处理及补偿处理后，获得真实数据的信号v'(t)，且进一步采用所述真实数据的信号v'(t)生成有间隙情况下滑台的实际运行速度Vp(t)的曲线；
步骤S4、利用已知的冷镦机无间隙情况下的滑台运行速度公式，在高频寄存器内绘制出所述待测冷镦设备无间隙时动模往复运动的理论速度
的曲线；
步骤S5、将所获得的Vp(t)与
做差，得到ΔV随t的变化曲线，将ΔV代入所述配合间隙函数
获得曲轴和连杆的配合间隙关于偏离速度的配合间隙曲线，并找出所述配合间隙曲线的最大值点Amax，即为该次测量得到的所述待测冷镦设备上曲轴和连杆之间的配合间隙。
步骤S6、进行n次测量，每次测量持续m分钟，找出每次测量得到的配合间隙曲线的最大值点
并进一步对所得的所有最大值点取均值，所得的均值
为所述待测冷镦设备上曲轴和连杆之间的配合间隙的最终值；其中，n>10，且为正整数；m>5，且为正整数。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明基于机械理论并结合信息采集技术，将由动模的实际运行速度转变而成的速度信号经去噪和补偿处理生成更加接近真实的有间隙情况下滑台的实际运行速度的曲线，并与无间隙时动模往复运动的理论速度曲线相减，得到偏离速度曲线；再通过偏离速度曲线生成配合间隙关于偏离速度的曲线；找到配合间隙曲线的最大值点，经多次实验取平均，得到配合间隙的最终值。此方法不仅方便地实现了对冷镦机主传动部件的配合间隙的检测，还提高了检测准确度及精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法中主传动部件实际工频条件下的分析简略图；
图3为本发明实施例提供的检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法中冷镦设备的理化分析简略模型图；
图4为图2中冷镦成型机曲轴连杆，在有间隙工频状态下，检测出来的滑台实际运行速度的曲线分布示意图；
图5为图2中冷镦成型机曲轴连杆，在无间隙的情况下，滑台的理论运行速度的曲线分布示意图；
图6为本发明实施例提供的冷镦成型机曲轴连杆有间隙配合运行时和无间隙运行时的速度差值的曲线分布示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法，其在动模包括曲轴、连杆和滑台的冷镦设备上实现，包括以下步骤：
步骤S1、获取所述待测冷镦设备上动模中曲轴的半径R及其对应的转速ω和连杆的长度L，并根据预设的有间隙情况下的滑台运行速度公式
和预设的无间隙情况下的滑台运行速度公式
得到滑台相对于无间隙时各对应点的速度偏离函数
其中Vp(t)为所述有间隙时滑台的运行速度；
为所述无间隙时滑台的运行速度；
t为所述曲轴的转动时间；A为所述曲轴和所述连杆之间形成的运动副的间隙，在运动状态下A在0和最大值Amax之间变化；
具体过程为，图2为检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法中主传动部件实际工频条件下的分析简略图。图2中，当冷镦设备工作时，曲轴连杆间会出现配合间隙，其中A点为曲轴的转动中心；AO1为曲轴臂长，以O1为中心的圆表示曲轴的轴径R1；BO2为连杆长度，以O2为中心的圆表示连杆的轴径R2；当冷镦设备运行一段时间后，由于零件运行时的磨损，会产生配合间隙r，r为R1与R2的差值，即曲轴与连杆的配合间隙A。此时，待测冷镦成型设备的动模B，是由曲轴AO1绕径A点转动来带动连杆BO2，使动模B作循环往复运动。
图3为冷镦成型机主传动部件的简化模型，由于冷镦成型设备较大，所以本发明在理论分析过程中对整机传动模型进行简化处理。根据图3的简化模型和力学运动原理，可知动模的瞬时速度等于动模的运动轨迹对时间的一阶导数。图3中动模的轨迹曲线是水平运动的，因此，
S＝R+L-Rcosα-Lcosβ＝R(1-cosα)+L(1-cosβ) (1)
因为Lsinβ＝Rsinα，所以
又因为
几乎为零，所以得到：
将式(2)和α＝ωt代入式(1)中，得到
将S对时间求导，得到动模在无间隙情况下，滑台的速度
为
图2中，间隙转动副具有自由和接触等两种状态，曲轴和连杆在接触状态时，两者的配合间隙A最大，即图2所示的r，为两者的最大配合间隙。把配合间隙A加到连杆L上，得到曲轴连杆有间隙情况下的滑台运行速度
步骤S2、对所述速度偏离函数进行简化，得到简化后的滑台的速度偏离函数，并进一步对所述简化后的速度偏离函数进行反变换，获得配合间隙函数；其中，所述简化后的速度偏离函数为
所述配合间隙函数为
具体过程为，对步骤S1中的得到的速度偏离函数
进行简化处理；由于实际工作中，A的长度不可能过大，并且L的长度远远大于A的长度，所以在此处把分母中的A简化掉，得到简化后的速度偏离函数
再通过反变换速度偏离函数，获得配合间隙函数。
步骤S3、在所述待测冷镦设备的动模上安装速度信号传感器，获取由所述速度信号传感器所采集到的动模往复运动的实际速度转换成的速度信号v(t)；由于外界环境的干扰和采集仪器的影响，会有噪声信号夹杂其中，所以在信号分析过程中，对原信号进行去噪处理，同时对原信号中的异常值进行剔除，并对剔除值进行综合补偿，获得更加逼近真实数据的信号v'(t)，采用v'(t)生成有间隙情况下滑台的实际运行速度Vp(t)的曲线；
具体过程为，通过在如图2待测冷镦成型设备的动模B上安装速度信号传感器，对动模的运动速度进行信号采集。在图2中，提取安装在待测冷镦设备的动模B上的速度信号传感器所采集到的动模B往复运动的实际速度转换成的速度信号v(t)；由于原始信会含有一定的噪声信号；所以，首先对所获取到的速度信号v(t)进行去噪处理，得到去噪信号
采集的动模速度信号v(t)是冷镦机工频状态下的运行信号，由于动模运行的波动性和外界信号干扰，会导致采集到的速度信号v(t)中出现导常值，当采集到的速度信号v(t)中出现波动较大的异常值时，将其剔除。所述的异常值定义为，超出以该时刻为中心的一定领域内(t-r,t+r)的平均值50％以上的值；在异常值去除后，为了保证信号的真实可靠性，再对该点信号进行综合补偿，例如，在t时刻出现某异常值，在以t为中心的领域内，每隔0.01秒取一个点，取连续N≥30个点的平均数，对原信号进行补充，从而得到更加真实的数据信号v'(t)。如图4所示为采集到的冷镦机有间隙情况下的滑台运行速度示意图。
步骤S4、利用已知的冷镦机无间隙情况下的滑台运行速度公式，在高频寄存器内绘制出所述待测冷镦设备无间隙时动模往复运动的理论速度
的曲线，如图5所示；
步骤S5、将所获得的Vp(t)与
做差，得到ΔV随t的变化曲线，将ΔV代入所述配合间隙函数
获得曲轴和连杆的配合间隙关于偏离速度的配合间隙曲线，并找出所述配合间隙曲线的最大值点Amax，即为该次测量得到的所述待测冷镦设备上曲轴和连杆之间的配合间隙。如图6为有间隙配合运行时和无间隙运行时的速度差值的曲线分布示意图。
步骤S6、为了消除由于摩擦、模具形状、金属本身性质不均匀等可能造成的系统误差，进行n次(n>10)的测量，每次测量持续m分钟(m>5)，找出每次测量得到的配合间隙曲线的最大值点
并进一步对所得的所有最大值点取均值，所得的均值
即为待测冷镦设备上曲轴和连杆之间的配合间隙的最终值。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明基于机械理论并结合信息采集技术，将由动模的实际运行速度转变而成的速度信号经去噪和补偿处理生成更加接近真实的有间隙情况下滑台的实际运行速度的曲线，并与无间隙时动模往复运动的理论速度曲线相减，得到偏离速度曲线；再通过偏离速度曲线生成配合间隙关于偏离速度的曲线；找到配合间隙曲线的最大值点，经多次实验取平均，得到配合间隙的最终值。此方法不仅方便地实现了对冷镦机主传动部件的配合间隙的检测，还提高了检测准确度及精度。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (1)
1.一种检测冷镦成型机主传动部件配合间隙的方法，其特征在于，其在动模包括曲轴、连杆和滑台的冷镦设备上实现，包括以下步骤：
步骤S1、获取待测冷镦设备上动模中曲轴的半径R及其对应的转速ω和连杆的长度L，并根据预设的有间隙情况下的滑台运行速度公式
和预设的无间隙情况下的滑台运行速度公式
得到滑台相对于无间隙时各对应点的速度偏离函数
其中Vp(t)为所述有间隙时滑台的运行速度；
为所述无间隙时滑台的运行速度；
t为所述曲轴的转动时间；A为所述曲轴和所述连杆之间形成的运动副的间隙，在运动状态下A在0和最大值Amax之间变化；
步骤S2、对所述速度偏离函数进行简化，得到简化后的滑台的速度偏离函数，并进一步对所述简化后的速度偏离函数进行反变换，获得配合间隙函数；其中，所述简化后的速度偏离函数为
所述配合间隙函数为
步骤S3、在所述待测冷镦设备的动模上安装速度信号传感器，获取由所述速度信号传感器所采集到的动模往复运动的实际速度转换成的速度信号v(t)，并经去噪处理及补偿处理后，获得真实数据的信号v'(t)，且进一步采用所述真实数据的信号v'(t)生成有间隙情况下滑台的实际运行速度Vp(t)的曲线；
步骤S4、利用已知的冷镦机无间隙情况下的滑台运行速度公式，在高频寄存器内绘制出所述待测冷镦设备无间隙时动模往复运动的理论速度
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做差，得到ΔV随t的变化曲线，将ΔV代入所述配合间隙函数
获得曲轴和连杆的配合间隙关于偏离速度的配合间隙曲线，并找出所述配合间隙曲线的最大值点Amax，即为该次测量得到的所述待测冷镦设备上曲轴和连杆之间的配合间隙；
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并进一步对所得的所有最大值点取均值，所得的均值
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