CN112697628A - 一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置及测试方法，装置由剪切测试装置和数据采集系统两部分组成；剪切测试装置包括驱动气缸、剪切刀片、型材支撑架、夹具、剪切平台、压力传感器、支撑平台；压力传感器、型材支撑架固定在支撑平台上，剪切平台固定在压力传感器上；剪切平台中间设有剪切槽口，剪切平台上固定有夹具；驱动气缸固定在型材支撑架上端，剪切刀片通过夹持件与驱动气缸相连，剪切刀片为多个设置不同刃角的剪切刀片；驱动气缸上设有磁致开关，数据采集系统用于控制驱动气缸的剪切速度并采集剪切相关参数数据，通过上述装置的测试方法能完成含能材料剪切过程的参数测试。

Description

一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于含能材料剪切测试领域，特别是一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置及测试方法。
背景技术
随着社会生产水平的提升，在工业生产领域生产技术的更新换代是必然的。目前在含能材料剪切这一工艺过程，是工人手持切刀完成切料工作。劳动强度大，而且含能材料的挥发气体会危害工人的生理健康，工人疲劳时，人工剪切会经常出现废品。技术升级就尤为重要，需要设计含能材料剪切设备代替人工切料，而现在对于含能材料剪切过程，剪切速度、剪切刀片、剪切力等参数没有明确的数值可供参考。在考虑生产安全与生产质量的前提下，这些参数是设计含能材料剪切设备过程中所需要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置及测试方法，以完成含能材料剪切过程的参数测试。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置，由剪切测试装置和数据采集系统两部分组成；
所述剪切测试装置包括驱动气缸、剪切刀片、型材支撑架、夹具、剪切平台、压力传感器、支撑平台；
所述型材支撑架固定在支撑平台上，所述压力传感器为两个，两个压力传感器均固定在支撑平台上，所述剪切平台固定在压力传感器上，用于放置所剪切的含能材料；剪切平台中间设有剪切槽口，所述剪切平台上固定有两个夹具，分别用于夹持含能材料的两端；所述驱动气缸固定在型材支撑架上端，调节气缸在型材支撑架的安装位置可沿水平二维方向做调整；所述剪切刀片通过夹持件与驱动气缸相连，剪切刀片为多个设置不同刃角的剪切刀片；所述驱动气缸上设有磁致开关，用于检测驱动气缸是否达到行程极限位置；
所述数据采集系统包括PLC控制器、模拟量输入输出模块、触摸屏；
所述驱动气缸的控制气阀为电磁阀和电气比例阀，所述PLC通过电磁阀控制驱动气缸的通气，通过模拟量输入输出模块调电气比例阀控制驱动气缸的不同速度；所述PLC计时驱动气缸的动作过程，磁致开关的触发为计时起始点和结束点，通过PLC计算得到剪切速度；所述压力传感器接收的电信号转变为模拟量信号传送至模拟量输入输出模块，经过比例换算，转变为实际的剪切力大小，最终传输至触摸屏。
一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试方法，包括以下步骤：
步骤1、安装剪切刀片，调节剪切平台保持水平，驱动气缸复位；
步骤2、设定剪切速度，触摸屏中调节剪切速度计数加1；
步骤3、放置含能材料，调节夹具固定含能材料，控制剪切动作的完成，动作完成后按下复位按钮，使剪切刀片复位；记录剪切速度、剪切力；
步骤4、在该剪切速度是否完成设定剪切次数，若未完成，该速度剪切计数加1，返回到步骤3，若完成，剪切计数清零，进行下一步骤；
步骤5、改变剪切速度，调节剪切速度计数加1，若调节剪切速度变化计数未超过设定次数，返回到步骤3，若调节速度变化超过设定次数，调节剪切速度变化计数清零，进行下一步骤；
步骤6、更换刀片样式并进行测试，若是刀片样式未更换完，更换一种刀片返回步骤2，若是刀片已经更换测试完毕，进行下一步骤；
步骤7、根据所记录的数据及含能材料剪切效果，得到合适的剪切刀片和剪切速度。本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)目前生产过程是人工剪切含能材料，人的劳动强度大，且生产过程会危害人的生理健康，本发明所做测试及结果，为去除人工化生产提供参考数据。
(2)由于目前含能材料生产是以人工为主的，人工剪切过程中剪切速度等因素是一个模糊的概念，没有具体数值。本发明将剪切刀片和剪切速度变成一个量化的变量，使得含能材料剪切过程更加清晰。
(3)本发明采集剪切过程的剪切压力，作为选择选择剪切速度和剪切刀片的参考因素，多变量参考使得测试结果更加合理。
附图说明
图1为本发明剪切测试装置的整体示意图。
图2为本发明剪切测试装置结构模型示意图。
图3为本发明测试装置剪切过程工作流程图。
图4为本发明剪切测试装置触摸屏界面示意图。
图5(a-d)分别为本发明剪切测试装置刀片样式示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
本发明的一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置，由剪切测试装置和数据采集系统两部分组成。
所述剪切测试装置包括驱动气缸1、剪切刀片6、型材支撑架4、夹具7、剪切平台8、压力传感器13、支撑平台10；
所述型材支撑架4通过型材固定件11固定在支撑平台10上，所述支撑平台10底部设有四个支撑脚9，支撑脚9为调节螺栓，调节四个平台支撑脚9使得剪切平面8保持水平，进而压力传感器13只承受垂直方向的力。所述压力传感器13为两个，两个压力传感器13均通过压力传感器固定板12固定在支撑平台10上，所述剪切平台8固定在压力传感器13上，剪切平面8用于放置所剪切的含能材料，剪切平台8中间设有剪切槽口，所述剪切平台8上固定有两个夹具7，分别用于夹持含能材料的两端；所述驱动气缸1通过气缸支撑板3固定在型材支撑架4上端，所述气缸支撑板3上设有多个与型材支撑架4固定的腰型孔，通过腰型孔以及型材支撑架4长度方向上的安装槽，使得调节气缸1在型材支撑架4的安装位置可沿水平二维方向做调整，以便使不同的剪切刀片6正对剪切槽口的中间；所述剪切刀片6通过夹持件5与驱动气缸1相连，剪切刀片6为多个设置不同刃角的剪切刀片，驱动气缸1通气执行时完成剪切动作。所述驱动气缸1上设有磁致开关2，用于检测驱动气缸1是否达到行程极限位置，便于获得驱动气缸1的剪切速度。
所述数据采集系统包括PLC控制器、模拟量输入输出模块、触摸屏；
所述驱动气缸1的控制气阀为电磁阀和电气比例阀，结合图1，所述电磁阀接入PLC数字量输出端口，PLC通过电磁阀控制驱动气缸1的通气。所述电气比例阀与模拟量输入输出模块连接，PLC通过模拟量输入输出模块调电气比例阀控制驱动气缸1的不同速度。所述磁致开关2接入PLC控制器数字量的输入端口，驱动气缸1的行程固定，通过PLC计时驱动气缸1的动作过程，磁致开关2的触发为计时起始点和结束点，通过PLC计算得到剪切速度。
所述压力传感器与其信号转换适配器连接，将电信号转换为模拟量信号，压力传感器测量范围为0-5000N，适配器接入模拟量输入输出模块，适配器是和压力传感器配对使用的，将压力传感器接收的电信号转变为模拟量信号传送至模拟量输入输出模块，该模拟量信号以传感器测量范围依据，在CPU中经过比例换算，转变为实际的剪切力大小，剪切力大小的数据量类型为浮点型数据，最终传输至触摸屏显示；所述模拟量输入输出模块为EMAM03模块，同时可接入2个模拟量输入端口和1个模拟量输出端口。所述PLC控制器控制剪切结构剪切动作的执行，与模拟量输入输出模块端口连接，PLC控制器处理接收的信号量，在CPU内部计算转换为浮点型数据传输到人机互动触摸屏。
所述PLC控制器为ST20CPU，有12个数字量输入端口，8个数字量输出端口，可实现多种通信连接。所述触摸屏为smart700IE触摸屏，结合图3，通过操作触摸屏画面控制剪切测试装置，同时接收PLC控制器传输过来的数据并显示。
1)、测试开始前，安装剪切刀片6，调节四个平台支撑脚9使得剪切平台8保持水平，结合图4，操作触摸屏，按下复位按钮，驱动气缸1复位，准备就绪。结合图5(a-d)有四种刀片样式，每种刀片要测试25组数据，即测试5个剪切速度，每个剪切速度测试5次。
2)、调节电气比例阀设定剪切速度，触摸屏中调节剪切速度计数加1；
3)、放置含能材料，调节夹具7固定含能材料，操作触摸屏4，按下开始按钮，控制剪切动作的完成，动作完成后按下复位按钮，使剪切刀片复位。同时通过数据采集系统记录剪切速度、剪切力等数据，数据存入与触摸屏连接的U盘中。
4)、计数在该剪切速度是否完成5次剪切，若未完成5次，该速度剪切计数加1，返回到步骤3，若完成5次剪切，剪切计数清零，进行下一步骤；
5)、调节电气比例阀改变剪切速度，调节剪切速度变化计数加1，若调节剪切速度变化计数未超过5次，返回到步骤3，若调节速度变化超过5次，调节剪切速度变化计数清零，进行下一步骤；
6)、此步骤为更换刀片样式并进行测试，若是4种刀片样式未更换完，更换一种刀片返回步骤2，若是4种刀片已经更换测试完毕，进行下一步骤；
7)、根据所记录的数据及含能材料剪切效果，结合主成分分析的计算方法，消除评价指标之间的相关影响，主成分分析在对原始指标变量进行变换后形成独立的主成分，将变量剪切速度和剪切力等转换为独立的成分，通过该方法的分析得到合适的剪切刀片和剪切速度。

Claims (5)

1.一种含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置，其特征在于，由剪切测试装置和数据采集系统两部分组成；
所述剪切测试装置包括驱动气缸(1)、剪切刀片(6)、型材支撑架(4)、夹具(7)、剪切平台(8)、压力传感器(13)、支撑平台(10)；
所述型材支撑架(4)固定在支撑平台(10)上，所述压力传感器(13)为两个，两个压力传感器(13)均固定在支撑平台(10)上，所述剪切平台(8)固定在压力传感器(13)上，用于放置所剪切的含能材料；剪切平台(8)中间设有剪切槽口，所述剪切平台(8)上固定有两个夹具(7)，分别用于夹持含能材料的两端；所述驱动气缸(1)固定在型材支撑架(4)上端，调节气缸(1)在型材支撑架(4)的安装位置可沿水平二维方向做调整；所述剪切刀片(6)通过夹持件(5)与驱动气缸(1)相连，剪切刀片(6)为多个设置不同刃角的剪切刀片；所述驱动气缸(1)上设有磁致开关(2)，用于检测驱动气缸(1)是否达到行程极限位置；
所述数据采集系统包括PLC控制器、模拟量输入输出模块、触摸屏；
所述驱动气缸(1)的控制气阀为电磁阀和电气比例阀，所述PLC通过电磁阀控制驱动气缸(1)的通气，通过模拟量输入输出模块调电气比例阀控制驱动气缸(1)的不同速度；所述PLC计时驱动气缸(1)的动作过程，磁致开关(2)的触发为计时起始点和结束点，通过PLC计算得到剪切速度；所述压力传感器接收的电信号转变为模拟量信号传送至模拟量输入输出模块，经过比例换算，转变为实际的剪切力大小，最终传输至触摸屏。
2.根据权利要求1所述的含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置，其特征在于，所述支撑平台(10)底部设有多个支撑脚(9)。
3.根据权利要求1所述的含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置，其特征在于，所述气缸支撑板(3)上设有多个与型材支撑架(4)固定的腰型孔，通过腰型孔以及型材支撑架(4)长度方向上的安装槽，使调节气缸(1)在型材支撑架(4)的安装位置可沿水平二维方向做调整。
4.根据权利要求1所述的含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置，其特征在于，所述型材支撑架(4)通过型材固定件(11)固定在支撑平台(10)上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的含能材料剪切过程速度和刀片的测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、安装剪切刀片，调节剪切平台保持水平，驱动气缸复位；
步骤2、设定剪切速度，触摸屏中调节剪切速度计数加1；
步骤3、放置含能材料，调节夹具固定含能材料，控制剪切动作的完成，动作完成后按下复位按钮，使剪切刀片复位；记录剪切速度、剪切力；
步骤4、在该剪切速度是否完成设定剪切次数，若未完成，该速度剪切计数加1，返回到步骤3，若完成，剪切计数清零，进行下一步骤；
步骤5、改变剪切速度，调节剪切速度计数加1，若调节剪切速度变化计数未超过设定次数，返回到步骤3，若调节速度变化超过设定次数，调节剪切速度变化计数清零，进行下一步骤；
步骤6、更换刀片样式并进行测试，若是刀片样式未更换完，更换一种刀片返回步骤2，若是刀片已经更换测试完毕，进行下一步骤；
步骤7、根据所记录的数据及含能材料剪切效果，得到合适的剪切刀片和剪切速度。
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