回轉頭壓力機送料系統加速度數據采集及分析

魏志國，王菁華，李 兵，朱 煜，張建設，張延偉

（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250306）

回轉頭壓力機送料系統加速度數據采集及分析

魏志國，王菁華，李 兵，朱 煜，張建設，張延偉

（濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250306）

準確采集回轉頭壓力機送料系統的加速度數據并進行分析，是提高回轉頭壓力機工作穩定性和提高送料效率的一個準確可靠的支持。加速度測量可以采用加速度傳感器，通過分別在X方向和Y方向上布置加速度傳感器，可方便地對加速度信號進行采集。將加速度傳感器輸出的電壓信號采集到虛擬儀中，便可實現對加速度數據的實時采集。

回轉頭壓力機；加速度；數據采集；虛擬儀

回轉頭壓力機的加工效率和質量不僅取決于主傳動系統、模具系統，而且直接與送料系統的送料速度、送料加速度等參數有關。準確采集回轉頭壓力機送料系統的加速度數據并進行分析，是對回轉頭壓力機工作穩定性和送料效率的一個準確可靠的支持。本文從數據采集方法以及實際采集結果對回轉頭壓力機的送料性能進行分析評價。

1 技術背景

回轉頭壓力機的送料系統可以分為X、Y兩個運動方向，兩方向的主流送料系統規格分別為2500mm×1250mm和2500mm×1500mm。其傳動形式有伺服電機帶動滾珠絲杠以及伺服電機帶動齒輪齒條兩種主要形式。其中各個運動方向都配合有直線導軌滑塊作為運動部件的導向。

本測試樣機采用伺服電機直接驅動滾珠絲杠形式傳遞動力。在X方向采用一根直線導軌進行導向，在Y方向采用四根直線導軌進行導向。

送料系統Y方向包括固定設置在支撐底座上的Y軸導軌、Y軸電機座和Y軸軸承座，在Y軸導軌上設置有沿Y軸導軌滑動的Y軸滑塊，在Y軸電機座上固定Y軸電機，橫梁座與Y軸滑塊固定連接并通過Y軸導軌和滑塊進行導向。

送料系統X方向運動機構包括X軸電機，X軸絲杠通過X軸聯軸器與X軸電機連接，和X軸絲杠配合的X軸絲母；在橫梁上設置有X軸電機座和X軸軸承座。X軸絲杠兩端通過X軸電機座和X軸軸承座來固定，X軸絲母通過螺釘與聯接座聯接，聯接座帶動溜板沿X方向運動，溜板通過X軸導軌和X軸滑塊進行導向，聯接座與溜板通過螺釘聯接，夾鉗固定在溜板上并夾持板料隨著溜板沿X方向運動。

2 測試平臺介紹

本次加速數據均在虛擬儀中進行采集。采集和數據分析系統采用美國NI公司的PXI機箱和嵌入式PXIe控制器為系統運行平臺，選擇加速的測試采集功能模塊實現加速度信號的數據采集，系統模塊化程度高，可靠性高。PXI是一種基于PC技術的平臺，是一種專為工業數據采集與自動化應用量身定制的模塊化儀器平臺。PXI為測量和自動化系統提供了高性能、高堅固性、低成本的配置方案。作為一種公開的標準化工業測控平臺，PXI已經在電子產品測試、航空航天、汽車、能源電力、通信等領域獲得了廣泛應用，并且得到了包括NI、Agilent、Pickering在內的主流測試測量設備廠商的支持，已成為主流的模塊化儀器平臺。

本系統主要包括傳感器、數據采集系統、系統軟件等部分。系統使用了PXI機箱加固裝置和外掛式機箱顯示套件。系統的外觀效果圖如圖1所示。

通過LabVIEW對各個測量項目進行設計，如圖2所示。

3 加速度測量

加速度測量采用加速度傳感器進行，通過在X方向和Y方向上布置加速度傳感器，可方便地對加速度信號進行采集。將加速度傳感器輸出的電壓信號采集到虛擬儀中，可方便地進行加速度數據的實時采集。

3.1 X運動方向加速度測試

X軸加速度的測試對象為X軸溜板。測量時Y軸保持靜止，分別對倍率、步距進行測試對比，測量數據記錄如表1（見下頁）所示。

圖1 系統外觀效果圖

圖2 LabVIEW界面

圖3 X方向加速度測量

結果分析：

（1）對比A1、A2、A3一組，A4、A5、B3一組，A6、B4一組，以及A7、B5共四組數據可直觀地看到，倍率提高后，加減速的加速度最大值均變大；兩組數據之間橫向對比，亦可看出步距增加后，倍率的改變對加速度幅值的影響更為明顯。

（2）對比B1～B5可直觀看到，步距增加后，加減速的加速度最大值逐步增加，當步距為200mm時，加減速的加速度最大值反而減小，這是因為步距較大，運行時間跨距長。

（3）A6、A7的波形中均可看到，一個步距周期中，加速度有兩段為0的時間段，其中前一段為加速后勻速運行的時間段，后一段為X軸停止，沖壓的時間段；出現這樣的波形是因為步距較大，倍率25%最小，工作頻率小，因而出現勻速運動的波段。

3.2 Y運動方向加速度測試

Y軸加速度的測試對象為橫梁，測量時，X軸保持靜止，分別對倍率、步距進行測試對比，測量數據記錄如表2（見后頁）所示。

結果分析：

（1）對比A1、A2、A3一組，A4、A5、B3一組，A6、B4一組，以及A7、B5共四組數據可直觀地看到：第一組的倍率提高后，加速度加減速的幅值變化很小，其他三組的加速度加減速的幅值均隨著倍率的增大而變大。兩組數據之間橫向對比，亦可看出步距增加后，倍率的改變對加速度幅值的影響更為明顯（200步距的數據對比不具有參考性，因為步距較大，倍率的影響因時間長而相應減弱）。

（2）對比B1～B5可直觀看到，步距增加后，加減速的加速度最大值逐步增加，當步距為200mm時，加減速的加速度最大值反而減小，這是因為步距較大，運行時間跨距長。

（3）A6、A7的波形中均可看到，一個步距周期中，加速度有兩段為0的時間段，其中前一段為加速后勻速運行時間段，后一段為X軸停止，沖壓的時間段；出現這樣的波形是因為步距較大，倍率25%最小，電機功率小，因而出現勻速運動的波段。

圖4 Y方向加速度測量

4 結論

依托加速度傳感器的數據收集功能以及虛擬儀的數據采集以及分析功能，對回轉頭壓力機送料系統進行加速試驗，分別對X軸、Y軸的加速度數據進行采集。對采集到的數據通過DAQ on Demand數據采集軟件進行分析，可明確地了解到回轉頭壓力機工作時送料軸的加速性能，對于提高回轉頭壓力機的送料速度和送料穩定性有很重要的意義。

[1]蒲良貴，紀明剛，主編.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業出版社.2008.

[3]王 珺，等.基于ABAQUS的數控轉塔沖床送進橫梁模態分析[J].鍛壓裝備與制造技術，2013，48（3）.

Collection and analysis of acceleration data for feeding system in the CNC turret punch press

WEI Zhiguo,WANG Jinghua,LI Bing,ZHU Yu,ZHANG Jianshe,ZHANG Yanwei
（Jinan Foundry and Metalforming Machinery Research Institute Co.,Ltd.,Jinan 250306,Shandong China）

The accurate collection and analysis of acceleration data for feeding system in CNC turret punch press can help improve its working stability and feeding efficiency.The acceleration has been measured by use of acceleration sensor.The acceleration sensors have been placed in X and Y axes in order to collect the acceleration signal conveniently.The output voltage signal from the sensor has been collected into visual instrument,thus in this way,the acceleration data have been collected conveniently.

CNC turret punch press;Acceleration;Data collection;Visual instrument

表1 X軸測試數據統計/（m/s2）

表2 Y軸測試數據統計/（m/s2）

TG385.1

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.01.021

1672-0121（2016）01-0072-04

2015－11－21；

2015－12－26

魏志國（1986-），男，工程師，從事數控轉塔沖床設計研發。E-mail：15066153054@163.com