冲床滑块行程垂直度检测仪的设计

摘要

机械制造业一直是国家大力发展的支柱型产业，随着汽车、电子产品、仪器仪表等现代制造业的快速发展，对冲床压力机的需求也日益增大。冲床设备由于存在滑块行程对工作台板上平面的垂直度误差问题，将越来越难以满足市场对精密化产品的生产需求。结合曲柄冲床滑块机构分析不同位置允许导轨垂直度误差确保运行平稳，因而，在冲床连续冲压工作过程中，如果能够可靠的地检测出垂直度误差，且由LCD实时直观的显示出来，对保证冲压产品加工质量具有重要的促进作用。因此，在冲床加工领域，冲床滑块行程对工作台上表面垂直度误差检测理论、技术和方法的研究一直是学者和专家关注的研究领域。 本文结合冲床滑块行程对工作台上平面的垂直度误差检测装置研制的需要和国内外发展趋势，对测量装置的机械结构设计、光学系统及其数据处理、误差评价等中的相关技术进行了理论探讨与研究。 第一章阐述了论文的研究背景与意义，对滑块行程对工作台上平面的垂直度、冲床导轨直线等测量装置、数据采集及处理、误差评定及精度分析等相关技术的国内外发展现状进行了综述和分析，给出了本论文的研究目标和章节安排。 第二章对冲床滑块行程垂直度检测系统进行了总体设计，利用Pro/E完成垂直度检测平台和激光准直系统的三维建模，采用二维PSD作为传感器检测滑块行程前后、左右偏差，光电编码器测得滑块实时的位置高度。设计电路完成信号的采集与处理。 第三章建立，建立了基于激光光束为参照基准的滑块行程对工作台板上平面垂直度的数学模型，对检测系统的主要组成部分、工作原理以及检测流程做了详细的介绍。利用Matlab编写程序，对采样点进行拟合，近似得到冲床滑块导轨的实际曲线，大致了解导轨弯曲状态。 第四章建立基于新一代GPS的垂直度误差评定方法的数学模型，对滑块行程对工作台上平面垂直度进行误差分析。结合曲柄冲床滑块机构，分析不同位置允许垂直度误差，给出影响垂直度精度的原因，指导冲床安装，确保运行平稳。 最后对本文工作进行总结，并对文中不足需进一步的研究工作做出了展望。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景

1.1.1课题的研究背景

1.1.2课题的意义

1.2国内外相关研究现状

1.2.1冲床的结构及其工作原理

1.2.2冲床滑块垂直度检测方法研究情况

1.2.3垂直度误差评价方法研究情况

1.3论文主要研究内容

2冲床滑块行程垂直度检测系统的总体设计

2.1机械结构

2.1.1垂直度检测平台

2.1.2丝杠尺寸参数

2.1.3半导体激光器套件

2.2光学系统设计

2.2.1光源部分

2.2.2激光器的选择

2.3信号采集与处理部分

2.3.1光电位置敏感探测器（PSD）

2.3.2适配放大电路

2.3.3信号运算电路

2.3.4 A/D模数转换电路

2.4本章小结

3 冲床滑块行程垂直度检测模型的建立

3.1检测模型的建立

3.1.1 检测系统装置组成

3.1.2检测系统工作原理

3.1.3采样步长的确定

3.2冲床滑块行程轨迹线的求取

3.2.1 Z坐标值的求取

3.2.2 X、Y两个方向上偏移量的求取

3.2.3基于 Matlab滑块行程的拟合

3.3本章小结

4垂直度误差评定与分析

4.1新一代GPS的垂直度误差评定模型

4.1.1建立基准平面

4.1.2最小二乘法平面拟合

4.1.3最小区域法拟合平面

4.2建立垂直度误差评定模型

4.2.1最小二乘直线拟合

4.2.2最小区域法空间直线拟合

4.2.3平面/直线间的垂直度误差评定

4.3 冲床滑块行程直线度的评定方法

4.3.1最小二乘法对滑块行程空间直线度的评定

4.3.2直线度评价体系的构建

4.4滑块行程对工作台垂直度误差分析

4.4.1冲床机身结构对滑块行程垂直度的影响

4.4.2垂直度检测装置造成的误差

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

在学研究成果

致谢