一种实时测量压力机打击力的装置的标定测量方法

摘要

本发明属于压力机技术领域，涉及一种实时测量压力机打击力的装置与方法及装置的制作方法，该装置包括测力传感器，所述测力传感器由电阻式应变片粘贴在压力机立柱表面组成惠斯通电桥组成；放大器，连接所述测力传感器；数据采集卡，连接所述放大器；路由器，连接所述数据采集卡；压力机测力模块，连接所述路由器。本发明经圆环试样标定后用来实时测量打击力的大小来指导实际生产，控制生产成本、提高生产效率。

权利要求

1.一种实时测量压力机打击力的装置的标定测量方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)放大器和数据采集卡通过螺栓固定在数据采集盒里，减少压力机的电磁干扰影响，所述放大器导线连接数据采集卡；测力传感器连接到所述数据采集盒里的放大器，所述放大器连接数据采集卡，所述测力传感器输出的微小的电压信号经过放大器放大，然后经过所述数据采集卡把电压模拟信号转化为电压数字信号；所述数据采集卡通过网线连接到路由器，所述路由器通过网线或者无线连接到压力机测量模块，所述压力机测量模块安装在计算机上；所述压力机测量模块内有用有限元软件模拟不同摩擦系数下圆环镦粗过程中载荷的变化，并提取圆环高度、内外径尺寸变化值，做出不同摩擦系数下压下量与圆环内径曲线图及不同摩擦系数下圆环变形后内径与打击力的关系表；

2)用圆环试样进行圆环镦粗实验，测量镦粗变形后的该圆环试样的高度和内径，此时压力机测量模块显示初始打击力P0，实验前压力机测量模块自身初始设定打击系数K的初始值为K0，根据测量镦粗变形后的该圆环试样的高度和内径，通过查所述不同摩擦系数下压下量与圆环内径曲线图确定打击过程中的摩擦系数，根据该摩擦系数和所述镦粗变形后的圆环试样的高度，通过查所述不同摩擦系数下圆环变形后高度与打击力的关系表得到的打击力P为实际的打击力值，打击系数、打击力、输出电压的关系为P＝K·U,其中P为打击力，K为打击系数，U为所述数据采集卡的电压数字信号，因为P＝K·U，P与K为线性关系，得到P0/K0＝P/K,所以K＝(P·K0)/P0，计算得到打击系数K的标定值，并把该标定值替换掉初始值K0，完成打击系数K的标定，此时该装置直接对压力机打击力进行实时测量；

完成所述打击系数K的标定后，在压力机的打击过程中，放大器放大测力传感器的模拟电压信号，数据采集卡把所述模拟电压信号转化为电压数字信号U,根据P＝K·U，该装置实时测量打击过程中的打击力，把打击力数据存储起来，所述压力机测量模块的图形显示区显示最大打击力。

说明书

一种实时测量压力机打击力的装置 的标定测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及测量打击力的装置，特别涉及一种实时测量压力机打击力的装置及制作、标定测量方法。

背景技术

[0002] 压力机是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。

[0003] 对于小吨位的压力机，常用的打击力测量方法有冲量法、加速度法、测力传感器电测法。测力传感器电测法是将需要测量的非电量转换成电量后，再进行测量的一种方法，目前压力机打击力的测量一般都采用测力传感器电测法。对于大吨位的压力机，由于打击力大、频率高、温度高，没有现成的测力传感器，大吨位压力机测力困难。

发明内容

[0004] 本发明针对现有大吨位压力机测力困难的缺陷，提供了一种实时测量压力机打击力的装置。本发明所采用的技术方案如下：

[0005] 一种实时测量压力机打击力的装置的标定测量方法，包含以下步骤：

[0006] 1)放大器和数据采集卡通过螺栓固定在数据采集盒里，减少压力机的电磁干扰影响，放大器导线连接数据采集卡；测力传感器连接到数据采集盒里的放大器，放大器连接数据采集卡，测力传感器输出的微小的电压信号经过放大器放大，然后经过数据采集卡把电压模拟信号转化为电压数字信号；数据采集卡通过网线连接到路由器，路由器通过网线或者无线连接到压力机测量模块，压力机测量模块安装在计算机上；压力机测量模块内有用有限元软件模拟不同摩擦系数下圆环镦粗过程中载荷的变化，并提取圆环高度、内外径尺寸变化值，做出不同摩擦系数下压下量与圆环内径曲线图及不同摩擦系数下圆环变形后内径与打击力的关系表；

[0007] 2)用圆环试样进行圆环镦粗实验，测量镦粗变形后的该圆环试样的高度和内径，此时压力机测量模块显示初始打击力P0，实验前压力机测量模块自身初始设定打击系数K的初始值为K0，根据测量镦粗变形后的该圆环试样的高度和内径，通过查所述不同摩擦系数下压下量与圆环内径曲线图确定打击过程中的摩擦系数，根据该摩擦系数和所述镦粗变形 后的圆环试样的高度，通过查所述不同摩擦系数下圆环变形后高度与打击力的关系表得到的打击力P为实际的打击力值，打击系数、打击力、输出电压的关系为P＝K·U,其中P为打击力，K为打击系数，U为所述数据采集卡的电压数字信号，因为P＝K·U，P与K为线性关系，得到P0/K0＝P/K,所以K＝(P·K0)/P0，计算得到打击系数K的标定值，并把该标定值替换掉初始值K0，完成打击系数K的标定，此时该装置直接对压力机打击力进行实时测量；

[0008] 完成所述打击系数K的标定后，在压力机的打击过程中，所述放大器放大测力传感器的模拟电压信号，所述数据采集卡把所述模拟电压信号转化为所述电压数字信号U,根据P＝K·U，该装置实时测量打击过程中的打击力，把所述打击力数据存储起来，所述压力机测量模块的图形显示区显示最大打击力。

[0009] 本发明的优点是可以用来实时测量打击力的大小来指导实际生产，控制生产成本、提高生产效率。

附图说明

[0010] 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：

[0011] 图1为实时测量压力机打击力的装置系统框图；

[0012] 图2为电阻式应变片连接成惠斯通电桥电路图；

[0013] 图3为不同摩擦系数下压下量与圆环内径曲线图；

[0014] 图4为不同摩擦系数下圆环变形后高度与打击力的关系表。

具体实施方式

[0015] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

[0016] 如图1、图2所示，测力传感器1由电阻式应变片10、电阻式应变片11、电阻式应变片12、电阻式应变片13组成，测力传感器1的具体制作步骤为：

[0017] 1、利用砂纸、丙酮、脱脂棉、镊子，清理螺旋压力机立柱表面测点处的氧化层、油污、灰尘、锈斑；

[0018] 2、用胶水把所述4个电阻式应变片反面粘贴在平整的压力机立柱表面，电阻式应变片8和电阻式应变片10平行于压力机立柱轴向，电阻式应变片9和电阻式应变片11垂直于压力机立柱轴向；

[0019] 3、对所述电阻式应变片进行干燥处理；

[0020] 4、连接所述4个电阻式应变片的接线端，4个电阻式应变片组成惠斯通电桥，如图2所示；

[0021] 5、用万用表进行应变片粘贴质量的检查；

[0022] 6、对测力传感器1进行防潮保护；

[0023] 根据现有技术可知，打击力与机身应变之间存在线性关系，打击力的存在使机身产生弹性变形，粘贴在压力机立柱表面的电阻式应变片收集应变信号后自身电阻值发生变化，由于四个电阻式应变片组成惠斯通电桥，引起电桥中输出电压的变化。

[0024] 放大器5和数据采集卡6通过螺栓固定在数据采集盒2里，减少压力机的电磁干扰影响，放大器5导线连接数据采集卡6。

[0025] 测力传感器1连接到数据采集盒2里的放大器5，放大器5连接数据采集卡6，测力传感器1输出的微小的电压信号经过放大器5放大，然后经过数据采集卡6把电压模拟信号转化为电压数字信号。

[0026] 数据采集卡6通过网线连接到路由器3，路由器3通过网线或者无线连接到压力机测 量模块4，压力机测量模块4安装在计算机7上。压力机测量模块4内有用有限元软件模拟不同摩擦系数下圆环镦粗过程中载荷的变化，并提取圆环高度、内外径尺寸变化值，做出的不同摩擦系数下压下量与圆环内径曲线图，如图3所示，以及不同摩擦系数下圆环变形后高度与打击力的关系表，如图4所示。

[0027] 对于每一台压力机上的实时测量压力机打击力的装置，都要先进行圆环镦粗实验对该装置的打击系数进行标定。

[0028] 打击系数、打击力、输出电压的关系为P＝K·U,其中P为打击力，K为打击系数，U为数据采集卡6的电压数字信号，压力机测量模块4初始设定打击系数K的初始值为K0，K0为任意值，初始运行压力机，用材料为20钢、内径为67.5mm、外径为135mm、高度为45mm的圆环试样进行圆环镦粗实验，或选用其他具有优良塑性的低强度材料、内径、外径、高度的圆环试样进行圆环镦粗实验，压力机测量模块4显示压力机的打击力P为初始打击力P0，测量镦粗变形后的圆环试样的高度和内径，根据该圆环试样的高度和内径，通过查图3确定打击过程中的摩擦系数，根据该摩擦系数和圆环试样的高度，通过查表4得到的打击力P为实际的打击力值，因为P＝K·U，P与K为线性关系，得到P0/K0＝P/K,所以K＝(P·K0)/P0，计算得到打击系数K的标定值，并把该标定值替换掉初始值K0，完成打击系数K的标定，此时该装置直接对压力机打击力进行实时测量。

[0029] 完成所述打击系数K的标定后，在压力机的打击过程中，放大器5放大测力传感器1的模拟电压信号，数据采集卡6把所述模拟电压信号转化为电压数字信号U,根据P＝K·U，该装置实时测量打击过程中的打击力，把打击力数据存储起来，压力机测量模块4的图形显示区显示最大打击力。

[0030] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。