汽车纵梁冲孔生产线上的上料装置研究.doc

摘 要随着科技的进步，工业领域的自动化程度越来越高，作为机械行业，肩负着国家制造业的兴衰，也是衡量一个国家综合国力的主要标志。目前，在机械加工生产线上多数采用的是电、气、液相结合的一体化模式。板材送进装置是生产线上的重要环节，是连接主机和工作机的桥梁。本文讨论了汽车冲孔生产线上的送料装置的结构组成和工作原理，简单介绍了汽车冲孔生产线的发展状况、组成部分及其用途，并且在此基础上进行了改进，实现了板材的快速、准确定位。因此，成功设计该装置具有十分重要的意义，它可以在一定程度上促进生产自动化，减少运输时间，降低工人的劳动强度，提高生产效率，降低劳动成本，给企业带来更大的经济效益。关键词：夹钳；上料装置；板材；冲孔AbstractWith the advances in technology, the high degree of automation of the industrial areas of the shoulder as the machinery industry, the rise and fall of national manufacturing is the main indicator to measure a countrys comprehensive national strength. At present, the majority used in the machining production line integration mode is a combination of electricity, gas and liquid. Sheet sent to the device is an important part of the production line, is a bridge to connect the host machine. This paper discusses the structure and working principle of the car punching production line feeding device, briefly introduced the development of automotive punching production line, part of their purpose, and on this basis has been improved, and plate rapid accurate positioning. And the clamp device is an ongoing job for a long time, we have to study it. Therefore, the successful design of this device has great significance to a certain extent, it can promote the production automation, reduce transit time, reduce labor intensity, increase productivity, reduce labor costs and bring greater economic benefits to the enterprise.Key words: Clamp; Feeding device; Sheet; Punching目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 汽车纵梁冲孔生产线上的上料装置研究的意义11.2 汽车纵梁冲孔生产线的国内外发展情况11.2.1 国外情况11.2.2 国内情况21.3 汽车纵梁冲孔生产线的工作原理21.4 汽车纵深冲孔生产线的结构及用途31.4.1 上料台车及吸盘上料机构31.4.2 上料送进装置31.4.3 主机部件41.4.4 导料装置51.4.5 下料工作台及接料架5第2章 送料装置设计方案62.1 设计方案列举62.1.1 设计方案一62.1.2 设计方案二72.1.3 设计方案三72.2 设计方案比较82.2.1 经济型分析82.2.2 电机选择分析82.2.3 传动方式比较分析92.3 本装置设计方案9第3章 STPK120夹钳装置概述103.1 STPK120夹钳装置简介103.2 STPK120夹钳装置工作原理103.3 传送装置总体结构及其各部分功能113.4 传送料装置各部件结构113.4.1 传感器123.4.2 油缸153.4.3 锁紧缸153.4.4 支座153.4.5 汽缸支架15第4章 板材力学分析164.1 设计有关技术参数164.2 板材力学分析164.3 液压油的选择184.3.1 液压油的选用原则184.3.2 本装置液压油的选择20第5章 液压缸设计225.1 缸筒的功能225.2 油缸筒参数计算225.2.1 液压缸的基本参数的确定225.3 油缸工艺分析245.3.1 工艺性分析245.3.2 确定毛坯的制造形式255.3.3 油缸的工艺过程制订26第6章 送料装置主要零件设计286.1 减速机的选择286.1.1 传动件选择286.1.2 减速机的选择计算286.2 伺服电机的选择296.2.1 功率计算296.2.2 电动机类型选择306.3 齿轮的设计及校合316.3.1 齿轮的选择316.3.2 按齿面接触强度设计316.3.3 按齿根弯曲强度设计326.3.4 几何尺寸的计算336.3.5 罗升齿轮的特点346.4 齿条的设计及校合346.4.1 罗升齿条的选用356.4.2 齿条基本参数的确定356.5 弹簧的设计356.5.1 弹簧设计356.5.2 弹簧的计算366.5.3 弹簧设计参数确定与计算376.6 齿轮平键校核396.7 接近开关的设计406.7.1 工作原理与分类406.7.2 型号选择406.7.3 接近开关作用41结 论42致 谢43参考文献44CONTENTSAbstractIChapter 1 Introduction11.1 Automobile Frame punching production line feeding device significance of the study11.2 Car stringer punching production line at home and abroad11.2.1 Abroad11.2.2 The domestic situation21.3 Automobile Frame punching production line works21.4 Structure and use of the auto depth punching production line31.4.1 The material trolley and suction feeding mechanism31.4.2 The material sent to the device31.4.3 Host Components41.4.4 Conducting device5Chapter 2 feeders design62.1 The design of enumeration62.1.1 The first design62.1.2 The second design72.1.3 The third Design72.2 The design comparison82.2.1 The economic analysis82.2.2 Motor Selection82.2.3 Transmission92.3 Device design9STPK120 clamp device Overview103.1 STPK120 clamping devices Introduction103.2 STPK120 clamp device works103.3 Transfer unit in general stracture and fuction of each113.4 The various components of the feed device structure113.4.1 Sensor123.4.2 The fuel tank153.4.3 Locking cylinder153.4.4 Supports153.4.5 The cylinder bracket15Chapter 4, sheet metal mechanics164.1 Design of the technical parameters164.2 Analysis of sheet metal mechanics164.3 Hydraulic oil of choice184.3.1 The hydraulic oil selection principles184.3.2 Hydraulic oil selection20Chapter 5, the hydraulic cylinder design225.1 Cylinder functions225.2 Cylinder tube parameter calculation225.2.1 The basic parameters of the hydraulic cylinder to determine225.3 Fuel tank process analysis245.3.1 The analysis of the process245.3.2 To determine the rough form of manufacturing255.3.3 The fuel tank of the process to develop26Chapter 6, the main parts of the feeding device design286.1 Reducer selection286.1.1 The transmission choice286.1.2 Reducer choice calculation286.2 Servo motor selection296.2.1 The power calculation296.2.2 The motor type selection306.3 gear design and the school together316.3.1 Gear choice316.3.2 Strength Design of tooth contact316.3.3 Tooth root bending strength design326.3.4 The calculation of the geometric dimensions336.3.5 Law l gear features346.4 Rack design and school closure346.4.1 Luo l rack selection356.4.2 Rack determine the basic parameters356.5 Spring design356.5.1 Spring design356.5.2 Spring calculation366.5.3 Spring design parameters and calculation376.6 Gear level key check396.7 The proximity switch design406.7.1 Works and classification406.7.2 Model selection406.7.3 Proximity Switches role41Conclusions42Acknowledgements43References4467第1章 绪论1.1 汽车纵梁冲孔生产线上的上料装置研究的意义随着科技的进步，工业领域的自动化程度越来越高，作为机械行业，肩负着国家制造业的兴衰，也是衡量一个国家综合国力的主要标志。目前，在机械加工生产线上多数采用的是电、气、液相结合的一体化模式。板材送进夹钳是生产线上的重要环节，是连接主机和工作机的桥梁。因此，成功设计该装置具有十分重要的意义，它可以在一定程度上促进生产自动化，减少运输时间，降低工人的劳动力度，提高生产效率，降低劳动成本，给企业带来更大的经济效益。1.2 汽车纵梁冲孔生产线的国内外发展情况1.2.1 国外情况直到20世纪80年代中期,大批量生产汽车底盘的专业制造厂家主要还是靠大吨位压力机一次冲压成形，这种大型压力机的投资巨大，而针对一种车型的一套冲压成型模具从设计到生产，周期很长，一般要半年以上，制造成本也很昂贵，在新车型的试制过程中会大大增加产品开发的成本和风险。于是在20 世纪80年代后期，欧洲开始在汽车底盘纵梁孔的生产中引进数控冲孔生产技术。国外汽车纵梁冲孔生产线生产厂家主要有比利时索能公司、美国Beatty公司、德国Rasikin公司、意大利FICEP公司等，其中比利时索能公司最具代表性。荷兰的DAF卡车集团、德国的M.A.N.集团、瑞典的VOLVO汽车集团等全球著名汽车制造商都在近十年左右使用了索能公司的3DU形槽梁数控三面冲孔生产线1。1.2.2 国内情况我国由于汽车工业的快速发展，竞争的不断加剧，汽车生产厂家过去少品种、大批量的生产方式也已远远不能满足现在的市场需求。于是我国在20世纪90年代后期引进了两条数控纵梁冲孔生产线，一条是二汽集团车架厂引进的德Rasikin公司生产的第一条也是最后一条数控纵梁平板冲孔生产线，另一条是江淮汽车厂引进的意大利FICEP公司生产的数控纵梁平板冲孔生产线。进入21世纪，微电子技术和信息通信技术的快速发展为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势6。现在国内引进使用最多的是比利时索能公司生产的3D U形槽梁数控三面冲孔生产线。我国的汽车平板纵梁数控冲孔生产线最早是在2000年开始借鉴国外的技术并结合中国国内汽车企业现状着手研制开发的。目前，国产数控纵梁冲孔生产线已有40多条，先后在一汽集团、二汽集团、重汽集团及其下属汽车制造厂以及江淮汽车、北汽福田、山东时风集团、南京依维柯、亚星-奔驰等20多家汽车及配件生产厂家得到应用。数控纵梁生产线生产厂家以济南铸造锻压机械研究所开发的最早，开发品种最多2。1.3 汽车纵梁冲孔生产线的工作原理汽车纵梁数控平板冲孔线由自动上料电磁吸盘将板料从上料侧移动料台上移到上料辊。首先对板料进行板端定位，后自动上料对中装置将板料对中后，夹钳将板料夹紧，确定板料在机床坐标系中的位置，送进机构带动工件移动。然后按照自动编程所生成的程序达到待冲孔位的精确定位，通过控制液压冲孔单元的主阀，控制油缸活塞的上下运动，从而实现对板料的冲压加工。加工的废物由排屑机输出到废物小车中。成品由下料夹钳夹持，送进机构带动工件移动到达指定位置，由推料装置将板料从下料辊推移到下料侧储料框上，由行车吊走。夹钳夹住工件的侧面，工件放在辊子上，夹钳夹住工件，拖动工件前行，送到主机进行冲孔加工。一般情况下，采用多个夹钳共同夹住板材，夹钳口伸入到板侧面2030mm，即可夹住。众多夹钳并排放在平板上，平板下有滑轨，由电机驱动齿轮、齿条，即可驱动平板在滑轨上运行。夹钳夹紧力靠油缸夹紧，油缸为单作用油缸，即复位采用油缸弹簧。夹钳伸缩采用SMC公司的锁紧缸，此缸在行程上可在任意位置停止锁紧活塞，使夹钳不窜动。该装置的动作过程为：当工件位置放好后，夹钳头在汽缸的推动下伸出；当工件进入夹钳口时，板材侧面接触到感应块时，感应块后退，接近开关得到信号；控制系统收到接近开关的信号，油缸进油，上钳口下压，压住板材，同时汽缸活塞锁紧不动；夹紧后，夹钳带着工件在齿轮、齿条驱动下前行，送往主机。然后当主机对板材冲孔加工后，控制系统得到命令后，油缸卸压，在油缸弹簧的作用下活塞杆上升，夹头在复位弹簧的作用下回到初始位置。同时锁紧气缸拉动油缸回到原位置，至此整个动作结束。1.4 汽车纵深冲孔生产线的结构及用途1.4.1 上料台车及吸盘上料机构上料电动台车可通过按钮控制运行至线外，装载行车吊运的板垛后，再运行至自动上料位置，预备执行自动程序。 吸盘上料机构是自动上料部分的C型结构件，该装置完成上料动作吸盘架上安装有电磁吸盘，用以吸持板料；串联液压缸保证吸盘架同步升降，整个吸盘装置前后横向移动由一个水平液压缸驱动，三根精密直线导轨导向运行平稳，保证两端同步。 当电动送料台车停在指定工作位置后，吸盘下行从台车上吸住板料，而后上升，将板料水平运送至上料支撑辊上方，再将板料放在上料支撑辊上，然后吸盘返回初始位置，等待信号开始下一个工作循环3。1.4.2 上料送进装置1. 送料工作台送料工作台由上料台架、上料辊、对中装置和送进夹钳等零部件组成。上料台架安放在上料部件C型开口床身内侧下面的平面上，结构简洁、重量轻。上料台架的下面安装有调整地脚，即便于安放床身，又能方便调平上料台。2. 上、下料送进夹钳本机上料工作台和下料工作台各有一个夹钳送进机构，二者结构对称。夹钳装置主要由单作用油缸、锁紧缸、支座、气缸支架、浮动夹钳支架、传感器等零件组成。送进由伺服减速电机驱动，当板料经移动对中定位后，送进夹钳推送板料到达指定位置板前端定位于X2轴夹钳口，到位发讯后移动对中前伸后对中完成，这时张开的X1夹钳夹紧板料，预备送进冲孔；当板料到达主机出料侧时，下料送进开始动作，同样是夹钳夹紧板料，由电机控制开始送进。3. 固定对中定位装置固定对中定位装置共有5组，每组由底板、电机传动装置、双向丝杠、对中定位柱、中间定位孔销以及刻度尺等组成。当吸盘将板料吸放到工作台上后，固定对中定位装置和移动对中装置开始起作用。固定对中装置是指在工件(板料)的冲孔过程中是固定的，而为了适应不同长度规格板料的对中需要，可根据不同长度的板料，选择相应的对中装置配合板料前真个移动对中执行对中操纵。对中时，电机控制双向丝杠旋转，从而带动定位柱同时向中间移动完成对中。中间的定位孔销，在板料上有定位孔时用来定位，并有下真个刻度尺作为辅助。对中定位完成，夹钳夹持板料后，固定对中定位装置松开，恢复原来状态。4. 移动对中定位装置移动对中定位装置的对中部分的结构和工作原理，与固定对中装置的对中部分基本相同，只是在结构上多了一个气缸及滑块。当板料就位后移动对中和固定对中同时起作用，对中完成后，固定对中恢复原来状态，移动对中夹持状态保持不变。移动对中装置在冲孔阶段内跟随夹钳送进装置移动，转为2支夹钳夹持板料进行冲压工作后，移动对中装置对中部分恢复原来分开状态，并由气缸将其拖回原来初始位置。1.4.3 主机部件主要是完成机床的核心功能冲孔。它由闭式床身、模具库、废物处理装置和前后导料架等组成。1.4.4 导料装置导料装置由导柱、支架、油缸以及上、下辊等组成。在整个工件送进过程中，在上料侧夹钳送进动作结束前，导料油缸的推动辊轮压紧板料的上、下表面。这样板料转由导料辊轮和下料夹钳夹持，保证了冲孔动作的连续性和平稳性。1.4.5 下料工作台及接料架 下料工作台由下料台架、下料辊、下料夹钳、导料装置、自动推料装置和接料装置等零部件组成。下料台安放在下料基座上，在下料台架上面安装有下料辊组成工作台面，用于传送板料，此处安装有夹钳送进机构，采用齿轮齿条传动方式，导轨导向。板料加工完后，夹钳会自动运行至适合的下料位置。此时，下料夹钳停止运动，钳口张开，推料装置动作，将板料平稳的推进接料架。下料工作台主要是提供了一个载体，便于夹钳送进装置的安装及板料的运行4。第2章 送料装置设计方案2.1 设计方案列举2.1.1 设计方案一夹钳装置布置位置采用侧面夹紧方式，结构如图2-1所示：图2-1 侧面夹紧夹钳装置1-夹钳上臂；2-弹簧；3-复位弹簧；4-内六角螺钉当板材进入夹钳口时，板材侧面接触到感应块，感应块后退，接近开关得到信号，控制系统收到接近开关的信号，油缸进油，上钳口下压，压住板材，同时气缸活塞锁紧不动。传送是用伺服电机通过精密减速机与齿轮连接，齿轮和上料架上的齿轮啮合。待夹钳夹紧后，夹钳带着工件在齿轮、齿条驱动下前行，送往主机。2.1.2 设计方案二夹钳装置布置采用两端定位夹紧方式，总体结构如图2-2所示：1-接近开关；2-弹簧；3-开关检测板；4-夹钳上臂图2-2 两端夹紧夹钳装置首先对板料进行板端定位，后自动上料对中装置将板料对中后，夹钳将板料夹紧，确定板料在机床坐标系中的位置，送进机构带动工件移动。送进夹钳推送板料到达指定位置板前端定位于夹钳口，到位发讯后移动对中前伸后对中完成，这时张开的夹钳夹紧板料，准备送进冲孔。传送方式是用步进电机通过精密减速机与齿轮连接，齿轮和上料架上的齿条啮合。待夹钳夹紧后，夹钳带着工件在齿轮、齿条驱动下前行，送往主机。2.1.3 设计方案三总体结构如方案二，区别在于电机选择不同。本方案传送方式采用伺服电机通过精密减速器与齿轮连接，通过齿轮齿条传动带动夹钳运动。2.2 设计方案比较2.2.1 经济型分析从设计经济角度分析，为了减小生产成本，创造更多的效益，同时具备良好的生产性能，方案二的夹钳布置少，定位夹紧能力也具备优越性和灵活性。方案一由于采用一侧夹紧，在板料相对较长的情况下夹钳布置较多，在经济性方面不具备优势。方案二能够节约生产设计成本，为厂家产生良好的经济效益。2.2.2 电机选择分析1. 选用步进电机控制步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。两相混合式步进电机步距角一般为、，五相混合式步进电机步距角一般为、，也有一些高性能的步进电机步距角更小。 当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM，其控制为开环控制，为保证其控制精度，应用时应处理好升、降速问题。 2. 选用交流伺服电机控制 随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证，是步距角为的步进电机的脉冲当量的。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。 交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。交流伺服驱动系统为闭环控制，加速性能较好。 一个集成的系统通常具有传统的伺服系统，包括四个，电机体积可减少(从10至100英寸)，以及编码器选项板。集成系统，诸如力士乐的IndraDrive，可支持多达20个驱动器的电缆5。 3. 方案比较 就控制精度而言，通过比较步距角，交流伺服电机优于步进电机。步进电机在低速时易出现低频振动现象，这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。而交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。 步进电机一般不具有过载能力，需要选取较大的转矩，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。交流伺服电机具有较强的过载能力，且一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。交流伺服驱动加速性能较步进电机好，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服电机系统在许多性能方面都优于步进电机，所以选用交流伺服电机系统控制。2.2.3 传动方式比较分析 齿轮齿条传动稳定可靠，加工精度也很高，且经济性适中合理。综上所述，采用设计方案三，通过方案可行性分析，该方案满足生产设计要求。2.3 本装置设计方案根据各种设计方案比较分析，采用设计方案二提出的两端夹紧和方案三提出的交流伺服电机控制。第3章 STPK120夹钳装置概述 本设计的上料送进部件主要是参考STPK120夹钳装置而设计，因此特介绍STPK120夹柑装置上料送进的个部件以及其功能6。3.1 STPK120夹钳装置简介STPK120板材夹钳装置是广泛吸收国内外现有的液压，气压夹钳装置的先进技术基础上，针对板材的型号长、厚、宽分别为12m，6-10mm，300-600mm，而开发研制的。板材的两端分别布置一个该夹柑装置，这样能够节省大量的材料，对大批量的板材生产具有降低成本的优点。该夹柑夹紧力靠油缸夹紧，伸缩采用SMC公司的锁紧缸。它具有结构可靠，传动平稳，节省材料，动作灵敏等优点。3.2 STPK120夹钳装置工作原理 该装置结构如图3-2，具体的工作原理如下： 工件放在辊子上，夹柑夹住工件的端面，拖动工件前行，送到主机进行冲孔加工。一般情况下，以一端的夹柑为主，夹柑口伸入到板端面20-30mm，即可夹住。平板下有滑轨，由电机驱动齿轮、齿条，即可驱动平板在滑轨上运行。夹柑夹紧力靠油缸夹紧，油缸为单作用油缸，复位采用弹簧机构，夹柑伸缩采用SMC公司的锁紧缸，此缸在行程上可在任意位置停止锁紧活塞，使夹钳不窜动。该夹钳的具体工作过程为：当工件位置放好后，夹钳头在汽缸的推动下伸出，当工件进入夹钳口时，板材端面接触到感应块时，感应块后退，接近开关得到信号，控制系统收到接近开关的信号，油缸进油，上钳口下压，压住板材，同时汽缸活塞锁紧不动;夹紧后，夹钳带着工件在齿轮、齿条驱动下前行，送往主机。然后当主机对板材冲孔加工后，控制系统得到命令后，油缸卸压，在油缸弹簧的作用下活塞杆上升，夹头在复位弹簧的作用下回到初始位置，同时锁紧气缸拉动油缸回到原位置，至此整个动作结束。工作原理图如图3-1所示。1-开关；2-夹钳座；3-连接座；4-送进座；5-油缸图3-1 STPK120夹钳装置的结构示意图3.3 传送装置总体结构及其各部分功能该装置由连接座，单作用油缸、锁紧缸、支座、气缸支架、浮动夹钳支架、传感器，送进座，夹钳，伺服减速电机，拖链连接板等部件组成。能够节省大量的材料，对大批量的板材生产具有降低成本的优点。由于板材长度过长，故需两端一起定位、夹紧，由上下料夹。钳共同实现。夹钳夹紧力靠油缸夹紧，油缸为单作用油缸，即复位采用油缸弹簧。3.4 传送料装置各部件结构 支座、气缸支架、浮动夹钳支架都是焊接件，不得出现明显焊接变形，焊后清渣，焊后去焊接应力，锐边倒钝，发黑处理。油缸活塞杆采用的材料是45钢，加工时注意锐边倒钝和T235。油缸的材料也是45钢，加工时注意锐边倒钝，进行去除应力处理。3.4.1 传感器 1. 传感器作用 工程上通常把直接作用于被测量，能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件，称为传感器。传感器处于测试装置的输入端，其性能将直接影响着整个测试装置的工作质量。 传感器的作用类似于人的感觉器官。它把被测量，如力、位移、温度等，转换为易测信号，传送给测量系统的信号调理环节。 传感器也可以认为是人类感官的延伸，因为借助传感器可以去探索那些人们无法用感官直接测量的事物，例如，用热电偶可以测得炽热物体的温度;用超声波探测器可以测量海水深度;用红外遥感器可从高空探测地面上的植被和污染情况，等等。因此，可以说传感器是人们认识自然界的有力工具，是测量仪器与被测事物之间的接口。 在工程上也把提供与输入量有特定关系的输出量的器件，成为测量变换器。传感器就是输入量为被测量的测量变换器。 随着测试、控制与信息技术的发展，传感器作为这些领域里 的一个重要构成因素收到了普遍重视，成为20世纪90年代的关键技术之一。深入研究传感器类型、原理和应用，研制开发新型传感器，对于科学技术和生产工程中的自动控制和智能化发展，以及人类观测研究自然界事物的深度和广度都有重要的实际意义。 2. 传感器分类 传感器分类方法很多。可以用不同的观点对传感器进行分类:它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途;它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。(1) 按被测量物体可分为位移传感器、力传感器、温度传感器等。(2) 按传感器工作原理可分为机械式、电器式、光学式、流体式等。 (3) 信号变换特征也可概括分为物性型和结构型。(4) 按敏感元件与被测对象之间的能量关系可分为能量转换型与能量控制型。(5) 按输出信号的类型可分为模拟式和数字式等。 3. 传感器的选用原则现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、钡1量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。(1) 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法，有线或是非接触测量;传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。(2) 灵敏度的选择 一般来讲，传感器灵敏的越高越好，因为灵敏度越高，意味着传感器所能感知的变化量越小，被测量稍有微小的变化时，传感器就有较大的输出。 当然也应考虑到到，当灵敏度越高时，与测量信号无关的外界干扰也愈容易混入，并被放大装置所放大。这时必须考虑既要检测微小量值，又要干扰小，为保证此点，往往要求信噪比愈大愈好，即要求传感器本身噪声小，且不易从外界引入干扰。 当被测量是个矢量时，还应要求传感器再该方向灵敏度与高愈好，而横向灵敏度愈小愈好。(3) 频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有一定延迟，希望延迟时间越短越好。一般来讲，利用光电效应、压电效应等物性传感器，响应较快，可工作频率范围宽。而结构型，如电感、电容、磁电式传感器等，往往由于结构中的机械系统惯性的限制，其固有频率低，可工作频率较低。 在动态测量中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用时，应从分考虑到被测物力量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。(4) 线性范围 任何传感器都有一定的线性范围，在现行方位内输入与输出成比例关系。线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。 传感器工作在限行区域内，是保证测量精度的基本条件。例如，机械式传感器中的测力元件，其材料的弹性限是决定测力量程的基本因素。当超过弹性限时，将产生线性误差。 然而任何传感器都不容易保证其绝对线性，在许可限度内，可以在其近似限行区域内应用。连丽如，变间隙型电容、电感传感器，均采用在出世间隙附近的附近线性区内工作。选用时必须考虑被测物力量的变化范围，令其线性误差在允许内。(5) 稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。 传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。(6) 精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。 对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。3.4.2 油缸 油缸是该装置中的重要组成部分，是进行夹钳动作的直接执行部件。油缸可分为单作用缸和双作用缸，在不同的工作条件下采用不同的型号，单作用缸靠油缸弹簧复位，用于压力不高的场合;双作用油缸采用进、出油口，常用于压力比较高的场合。3.4.3 锁紧缸 锁紧缸选用了日本SMC公司生产的气缸，它的作用是工作时将油缸伸出去。当传感器感应到板材时，控制系统得到信号并向气缸发送锁紧信号，此时，气缸就自动锁紧不动。3.4.4 支座 支座的用途是起支撑作用，支撑锁紧缸和液压缸进行正常工作，并且和底座用螺纹连接，随带传动一起向主机方向运动。3.4.5 汽缸支架 气缸支架是焊接件，固定在支座上，支撑气缸活塞平稳动作，其次还起到导向作用。第4章 板材力学分析4.1 设计有关技术参数 需要加工的汽车纵梁钢板参数：长12mm，厚6-l0mm，宽300-600mm；钢板翘曲最大30mm；送进速度60m/min；精密减速器减速比10.10； 夹钳装置的布置是：板材的两端分别布置一个该夹钳装置，一个是上料夹钳，另外一个是下料夹钳。4.2 板材力学分析板材的参数为：长=12m宽=300600mm厚=610mm根据板材在传送过程中的状态主要受力分析如下。 1. 受力分析与计算(1) 以板材和辊道为研究对象受力分析： 图4-1 受力分析1) 摩擦系数确定 对夹板材钳、以及辊道进行受力分析，其材料均为钢材，其主要作用力是摩擦力，摩擦副之间无润滑摩擦。查文献7表1-1-41： 钢一钢摩擦副之间的动摩擦系数为：= 0.1静摩擦系数为：=0.152) 板材质量计算取体积为最大情况时计算，此时板材的体积为： =查文献5表1-1-36，板材的密度为，则板材的质量为=561.6kg则板材的重力为：=561.69.8=5503.68N 如图4-1所示，其中是使板材运动的最小送进力，是板材与辊道之间的摩擦力，则：=0.1561.6kg9.8=550.368N式中和分别确定如下: (2) 以板材和夹钳为研究对象受力分析: 如图4-2所示，为使板材运动的最小夹钳力，为夹钳和板材之间的摩擦力，则:N图4-2受力分析(3) 翘曲计算根据文献5板材的抗弯刚度计算公式为:式中 板材的抗弯刚度； 板材的弹性模量，查文献5表2.2取值=200GPa； 板材的厚度，取值=10mm； 常数，值为；所以 =183.15MPa板材允许的最大翘曲度为：=30mm则使板材运动的最大夹钳力为：=y=30mm183.15MPa=54945N所以，夹钳力的取值范围为：3669.12N 54945N在此范围内既符合要求。4.3 液压油的选择 液压油是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，它在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。液压油的主要类型有机械油、精密机床液压油、气轮机油和变压器油。国际标准化组织把液压油用H来表示，分为易燃的烃类油、抗燃液压油两大类;而我国液压油参照ISO6743/4，把液压油分为矿物油型、合成油型及含水液型，主要有制动液航空、舰船和液力传动等用途。另外，还有难燃液压油类:HFAE水包油乳化液，HFAS水的化学溶液，HFB油包水乳化液，HFC含聚合物水溶液；HFDR磷酸酷无水合成液(飞机，汽轮机调速用)，HFDS氯化烃无水合成液，HFDU其他成分的无水合成液8。4.3.1 液压油的选用原则 1. 选择工程机械用液压油的依据9(1) 液压件不同的液压元件对所用液压油都有一个最低的配置要求，因此选择液压油时，应注意液压件种类及其使用的材质、密封件和涂料或油漆等与液压油的相容性，保证各运动副润滑良好，使元件达到设计寿命，满足使用性能的要求。液压泵是对液压油的豁度和豁温性能最敏感的元件之一，因此，常将系统中泵对液压油的要求作为选择液压油的重要依据(有伺服阀的系统除外)。(2) 系统工况如果对执行机构速度、系统压力和机构动作精确度的要求越高，则对液压油的耐磨和承载能力等的要求也越高。根据系统可能的工作温度，连续运转时间和工作环境的卫生情况等，选油时须注意油的勃度、高温性能和热稳定性，以减少油泥等的形成和沉积。(3) 油箱大小 油箱越小对油的抗氧化性、极压抗磨性、空气释放性和过滤性等要求就越高。(4) 环境温度 针对工程机械在地下、水上、室内、室外、寒区、或是处于温度变化的严寒区，以及附近有无高温热源或明火等环境温度特点，合理选用液压油。若附近无明火，工作温度在60以下，承载较轻时，可选用普通液压油，如果设备须在很低的温度下启动时，须选用低凝液压油。 综上所述，若液压油的质量合格，系统执行机构运动速度很高时，油液的流速也高，液压损失随之增大，而泄漏相对减少，故宜选择豁度较低的油;反之，当油的流速低时，泄漏量相对增大，将对工作机构运动速度产生影响，这是宜选择豁度较高的油。通常，当工作压力高时，宜选用豁度高的液压油，因为解决高压时的泄漏问题比克服其豁阻更应优先;当工作压力较低时，宜选用低豁度的油。环境温度高时，应采用豁度较高的油，反之，应采用勃度较低的油。(5) 经济性要综合考虑液压油的价格、使用寿命、以及液压系统和维护、安全运行周期等情况，着眼于经济效益好的品牌。(6) 液压油的最后确定液压油初步选定后，还须注意核查其货源、豁度、质量、使用特点、适用范围，以及对系统和元件材料的相容性，看各项指标是否能完全满足使用要求。 2. 选择液压油的经济性分析 选择液压油时，不能只注意油价，而忽视了品种、质量、维护与再生等情况，如，在高温热源和明火附近的高温、高压和精密液压系统，要选用磷酸酷液抗燃液压油，不能因价贵而用价廉的含水抗燃液代替，这样会使液压泵过早的磨损，降低系统精度;又如，在高压液压系统中，应选用抗磨液压油，若选用便宜的机械油或防锈、抗氧液压油，则液压泵寿命会缩短。以ISO豁度为等级为VG46的品种L-HH和L-HM油为例，分别用于相同的YB-D25型叶片泵(压力为12.5MPa,温度为65，转速为1500r/min )，连续运行250h后测其磨损量，用L-HH油时泵的磨损量为用L-HM油时的63倍。因此，在中高压系统中，不该使用L-HH或L-HL油，而要选用L-HM抗磨液压油。对于寒区和严寒区室作作业工程机械的高压系统，则于气温低，环境温度变化大，应该选用高豁度指数的低温液压油，以使系统低温油液流动性好，冷启动容易，还会使系统在冬夏季用油一致，不致更换频繁。高质量的抗磨液压油，热安定性高，水解安定性好，破乳化能力强，空气释放时间短，使用寿命长，可改善系统的运行状况10。 因此，高性能的液压系统应当用高质量的液压油。选用高质量的液压油，虽然油价较贵，但