平板调平装置的设计

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Design of Automatic Leveling Control DeviceCHEN Ye(Product Quality Supervision and Inspection in Yongjia County，Wenzhou 325105，China)Abstract：Focused on the problems occurred in manual plate leveling device like long time settling and poor effects，anew automatic leveling control device was designed in this paper，this device took MCU as the operation and control core，and adopted automatic plate leveling control，which has the biggest characteristic like the automatic leveling control devicefound with practical value，adj usting accuracy，convenient operation，short time spending and personal manual regulation。

Key words：leveling control device，plate，MCU平板调平装置是-种 常用 的测量小 角度 的量具 。它广泛应用于机械和仪表制造中，通过测量相对于水平位置的倾斜角 ，获鳃床机器设备水平位置和工作台面的平面度及导轨的直线度 、设备安装的水平位置和垂直位置等，已成为桥梁架设、铁路铺设 、土木工程 、石油钻井 、航空航海 、工业 自动化 、智能平台、机械加工 等领域不 可或缺 的重 要工具 。

随着科学技术的飞速发展 ，在生产生活中，人们对该设备工作的高精度要求已愈来愈高 ]。

l 常用平板调平方法及其优缺点1.1 常用平板调平方法在机械加工过程中，使用平板进行工件 的检验是经常遇到的，这就需要对平板进行检定 。在检定之前，为能较迅速地进行平板的调平，可采用以下方法。

1)三支点的调平。如图 1所示，由于其三支点为 1个等腰三角形 ，AB连线垂直于 C点 ，应按相互垂直方向调整 ，先将水平仪放置在与 AB连 线平行的位置 h1上 ，调整 A或 B使其水平，再将水平仪转9O。放置如h2位置 ，调整 C点使 其水平 。此时不能调 A或 B点 ，否则要返工。

2)四支点 的调平 。如图 2所示 ，四支点的平板最好同时放置两块水平仪 ，按 a、b位置相互垂直放好 。先按 AB端进行 ，调 A、B任意-点 ，使水平仪 a水平，此时，b水平仪水泡应靠近AB方向，即AB比CD水平位置应高-点，目的是使 A、B 2点接触好 ，此时 C、D点可能有-点不接触 ；然后再调 c点和 D点，两点交替进行，目的是使水平仪 a永远保持水平，将 b水平仪调至水平位置即可。

图 2 四支点调平结构示惹 图1.2 平板调平方案对 匕当选用方案 1时，构成三角形稳定支撑 。选用方案 2时 ，四点为支点构成的非稳 定支撑 。在此支撑情况下 ，如果 A、D点连线 比B、C点连线高 ，当桥板和水平仪在平板上移动时，会造成平板绕 A、D点连线为轴的翘动 ，而这-变化表现在平面度测量上 ，就是平面呈A、D点连线为脊的马鞍形。而由于翘动变化的不确定性 ，导致了前 面 2次检定 中各截面测量点重复测量变动量超 出规程要求。故设计时 ，选用方案 1，A、C为可调支点，B点为固定支点。

2 整体方案设计图1 三支点调平结构示意图 按具体功能 的不同，新型的水平调节装置可分《新技术新工艺》设计计算与试验研究 厂新技术新工艺 2013年 第 3期为 4部分 ：第 1部分为感应 区，由倾角传感器组成 ，通过它可以很方便地把平板(调节前)相对于水平面的倾斜状况以电信号的形式反映出来，如图 3所示；第 2部分为处理 区，这部分的作用是根据传来 的电信号 ，使单片机按预设 的程序向下-级传出指令 ，以控制步进电动机 的停转 ；第 3部分为执行区，如 图 4所示 ，含步进电动机和与之适配的驱动器 ，执行 区直接受处理区的控制 ，控制步进电动机转动 ，通过蜗轮蜗杆传动，蜗杆的控制支点升降以实现平板的调平；第 4部分为按键控制部分 ，有 4个按键 ，2路粗调和微调按钮 ，实现人工调节需要 。

调节装置是通过倾角传感器测量地面与水平面的倾斜情况 ，并 由单片机和驱动器控制步进电动机的运行，进而控制蜗杆的升降，最终实现载物台面的水平调节装置 。

图 3 自校准电子水平仪结构示意图选用单片机驱动步进电动机来实现 。由于步进电动机能快速起停 ，精确给进 ，能直接接收数字量 ，特别适用于数字控制的定位系统 。

界面向传感器l发读书指令是否为效验准确性 / l是装 校验是否正确图 4 自校准 电子水平仪执行 区结构示意图3 硬件部分设计带 自校准电子水平仪的硬件结 构示意图如 图 5所示。

68圃 圆 ◇ 网 图 5 自校 准电子水 平仪 的硬件结构 示意 图否l 是阆 暖向步进电动机发出运动指令向传感器2发读数指令读取传感器2数据人 向步进电动机发出运动指令图 6 自校准电子水平仪程序框图5 操作方法5.1 调节原理首先 ，保证倾角传感器 1平衡，通过读取传感器读数 ，通过 自动调节装置 1实现倾角传感器 1位置粗调 ；然后 ，减少每分钟步进 电动机脉冲数实现对微调，直至调平 ，如此方法其后实现倾角传感器 2的调平；最后，检测倾角传感器 1的调平结果 ，如果不正确则发出警报，需对装置的芭位置进行重新检测 。

5.2 操作方法放置好平板 ，把倾角传感器放置在对应位置 ，点击开始按键即开始执行 自动平板调平 。如系统发出报警需要检测 3个顶点芭位置 以及倾角传感器安放位置是否正确 。如有需要 ，可按下粗调 和微调按钮步进点击 ，即可根据工作人员需要进行调节。

6 结语针对 目前手动平板调平装置的调节精度和 自动化程度未能满足各方面 的要求，设计 了-种新型的自动平板调平装置。通过倾角传感器测量平板与水平面的倾斜情况 ，并 由单片机和驱动器控制步进电《新技术新工艺》设计计算与试验研究圃 -动器-设计计算 试验研究基于 LS-DYNA的分条圆盘剪剪切力的计算研究戴志凯 ，许 平 ，张宝勇。，刘小臣。

(1.昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650504；2.金川集团有限公司 装备能源部，甘肃 金昌 737100)摘 要 ：通过对分条圆盘剪剪切 力计算公式的讨论 ，按 实际生产需求设计 了圆盘剪三 维模型。利 用LS-DYNA，建立铜板分条圆盘剪的有限元模型 ，进行非线性计算研 究，获得 了铜板剪切过程 中的应 力-应变状态、剪切力。与理论公式计算结果对 比分析 ，肯定 了铜板分条剪切模拟 中应力-应变分布 与塑性变形的准确性 ，得到的剪切力变化曲线 ，较好地反应分条 圆盘 剪剪切过程 中剪切 力的变化规律，文章采 用的有限元动力学分析可以为卞分条圆盘剪的设计与实际生产提供了理论支持。

关键词 ：L DYNA；分条 圆盘剪；剪切中图分类号 ：TG 386 2 文献标志码 ：AResearch on Shearing Force Calculation of Rotary Gang Slitting based on LS-DYNADAI Zhikai ，XU Ping ，ZHANG Baoyong ，LIU Xiaochen(1.School oi Mechanical and Electrical Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China；2.Equipment Energy Department，Jinchuan Group Co.，I td，Jinchang 737100，China)Abstract：Through the discussion of computing formula of rotary gang slitting shearing force，according to the actualproduction needs，the circular shears 3D model was designed.By using LS-DYNA，the circular shears plate finite elementmodel was set up for nonlinear computational study，a copper plate in the shearing process of stress-strain state and shearstress were obtained.W ith the theoretical calculation result contrast analysis，the copper bar cutting simulation of distribu-tion of stress and plastic deformation accuracy were confirmed，the shear stress curve of a better response of the shearprocess of shear stress changes was gotten，the dynamic finite element analysis provided theoretical support for the circularshears design and actual production。

Key words：LS-DYNA，rotary gang slitting，shearing圆盘剪剪切时 ，圆盘刀 以略高于铜板的运动速度做圆周运动 ，形成-对无端点 的剪刃1]。铜板 剪切过程是铜板进入距离逐渐缩 短最后重叠 的上 、下2刀刃之间，铜板被刀片不断挤压切人，使铜板材料发生变形，最终被完全切断 的过程 。分条 圆盘剪 是铜始极片 自动装配机组 中制作 吊耳 的主要设备 ，用于将铜板按-定尺寸剪成数张矩形小吊耳 。这种吊耳的生产方法效率很 高 ，但相对于人工斜 刃剪剪切法 ，质量不能得到很有效的控制。

铜板剪切过程变形复杂 ，用 常规方法很难对剪切过程进行观察分析 ，现在可以利用有限元这-方法对铜板的分条圆盘剪切过程进行模拟 ，更好地进动机的运行，进而控制蜗杆的升降，最终实现平板的调平 ；同时可以通过按键开关直接手动开起粗调和微调按钮 ，实现人工调节 。相对于手动平板调平装置，该调节装置在调节精度和效率方面更加完美。