可编程变压边力装置设计

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62 李忠芳等：可编程变压边力装置设计 第8期步进电机为无锡某电气设备公司生产的大力矩输出86齿轮箱减速电机，型号为 86HS9860A4G10，步距角为 1.8。，静力矩为 6.8N·M，定位力矩为 9.5 N·M，减速箱速比为 1：10。

控制器为无锡某公司生产的三轴运动控制器Tc5530。驱动器为步进电机专用驱动器 MD882ES，其最大电流为 7.8A，最大细分数为 128O0。

蜗轮丝杆升降机的型号为 SWLIT-6：l-1BII-100FZ，最大起升力为 20kN，丝杆螺纹尺寸为 Tr22x4，传动比 1：6，蜗杆每转行程 0.8ram，满载扭矩 15 N.M，效率 20%。

3系统标定控制器程序中发 -个脉冲，步进电机便运转-个细分步距角，升降机便按照传动比作相应的转动角度，弹簧会有相应的压缩量，并产生相应的压力。由于系统较为复杂，且部分的输入输出关系不直接决定系统的输入输出关系，凶此，选择整体的输入输出关系为标定对象。整体的输入值为控制器程序中的脉冲值，输出值为弹簧压力。设定可编程控制器的电子齿轮比值为 l：1，驱动器MD882ES的细分数为3200，额定电压设置为 7.3A。弹簧为内径 200m的大刚度T业弹簧。当脉冲数分别为 100，300，500，700，1000，2000，3000时，测力计读数，如表 1所示。为方便实验时求得特定压力下的脉冲数，以弹簧产生的压力为自变量，步进电机的脉冲数为凶变量拟合系统的输入输出关系(而不是相反)，结果如图 2所示。

从图 2中的拟合结果可以看到，拟合曲线基本为线性。事实上 ，不管输入输出关系为线性还是非线性，只要系统的输出是输入的单值函数，便可以根据拟合曲线进行预先编程，实现所需压边力曲线。

表 1系统整体标定数据Tab.1 The Calibration Data of the System as a Whole脉冲数 100 300 500 700 1000 2000 3000压力 30.9 92.2 136.7 150.9 2I4.6 602.5 1 130r - ～ ～ ～ u ～ ～ J u ，，，/ f十 测得压力值l 涮得 于倌，L 脉 冲数图2标定实验的拟合曲线Fig.2 Fitting Curve in Experiment4实验实验前，点按手动操作，按拙手动高速，直到压力计读数为0。编制程序：(1)脉冲数清零；(2)按照拟合曲线用计算器计算出当压力为 100N，200N，300N，1400N时的脉冲数，作为系列 1。同时将程序中点位模式设置为系列 1的脉冲数；(3)程序中延时设置为 10s(延时的目的是使得测力计具有稳定的读数)；(4)测力计读数、记录；(5)按照(2)计算出的脉冲系列值依次按照(3)～(5)编程；(6)测力计的所有读数作为图3系列2。从图3看出，实际压力值与预期压力值接近，误差控制在 10%左右。

111- 110 l000 2000 3O00 4000 5000脉冲数图 3实际压力值曲线与预期压力值曲线Fig.3 The Actual Pressure Value Curve andExpected Pressure Value Curve5讨论在板料拉深成形过程中，起皱和拉裂是致使拉深失败的主要原因之-。现有压边装置的压边力或恒定，或只能线性变化，或者特定的机械结构产生特定单-的压边力曲线。针对以上缺陷，本设计的主要创新是采用减速步进电机、蜗轮丝杆升降机、弹簧套筒结构组成可编程变压边力系统。标定了系统的输入输 关系，并按照该关系进行试验。实验表明，试验曲线与标定曲线基本- 致，该系统可通过编程实现随时间变化的任意趋势压力曲线。