Реферат
Курсова робота містить пояснювальну записку на
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС, ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ, ТИП ВИРОБНИЦТВА, ВИБІР ЗАГОТОВКИ, ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ, припуски, режими різання.
У курсовій роботі розглянуті питання аналізу деталі на технологічність, типу виробництва, вибору заготовки, розрахунку припусків, розрахунку режимів різання і нормування.
Зміст
Введення
1 Розробка технічного завдання на проектування перетворювача для вимірювання відхилень геометричних параметрів. 7
2 Вибір принципу роботи перетворювача і опис його роботи. 9
2.1 Вибір принципу роботи перетворювача. 9
2.2 Принцип дії ємнісних перетворювачів 10
2.3 Опис роботи проектованого перетворювача. 12
3 Підготовка тексту технічного завдання відповідно до Держстандарту 15
3.1 Підстави для розробки 15
3.2 Мета і призначення розробки 15
3.3 Характеристика об'єкта розробки 15
3.4 Основні технічні вимоги до приладу: 15
4 Вибір та обгрунтування метрологічних характеристик НДІ 17
5 Створення ескізу механічної частини ємнісного або фотоелектричного перетворювача НДІ на основі ТЗ. 22
6 Розробка методики вимірювання відхилень геометричних розмірів заданого вироби розробленими НДІ 23
Висновок
Список використаних джерел
Введення
Вимірювальні перетворювачі є технічні пристрої, які здійснюють перетворення величин і утворюють канал передачі вимірювальної інформації. При описі принципу дії вимірювального пристрою, що включає послідовний ряд вимірювальних перетворювачів, часто представляють його у вигляді функціональної блок-схеми (вимірювальної ланцюга), на якій відображають функції окремих його частин у вигляді символічних блоків, пов'язаних між собою.
Вимірювальні перетворювачі можна умовно розбити на три класи: пропорційні, функціональні і операційні.
Перші призначені для подібного відтворення вхідного сигналу у вихідному сигналі;
Другі - для обчислення деякої функції від вхідного сигналу, треті - для отримання вихідного сигналу, що є рішенням деякого диференціального рівняння. Операційні перетворювачі є інерційними, так як у них значення вихідного сигналу в будь-який момент часу залежить не тільки від значення вхідного в той же момент часу, але і від його значень у попередні моменти часу.
За характером зміни вхідних н вихідних сигналів у часі перетворювачі поділяються на безперервні (аналогові), безперервно-дискретні, дискретно-безперервні і дискретні.
При проектуванні спеціалізованого нестандартного засоби вимірювання слід враховувати існуючі організаційно-технічні форми контролю, масштаб виробництва, характеристики вимірюваних об'єктів, необхідну точність вимірювання та інші техніко-економічні фактори.
У нашому випадку проводиться проектування тільки перетворювача і тому частиною цих факторів можна знехтувати. Нам важлива тільки необхідна точність вимірювання заданого параметра.
Кожен розмір може бути виміряно декількома засобами з різними похибками вимірювання, але слід враховувати вплив навколишнього середовища на точність вимірювання. Теоретично є дуже велика кількість різних перетворювачів: ємнісні, фотоелектричні, оптико-механічні, індуктивні і т.п., але практично в кожному конкретному випадку є досить обмежений вибір.
Розробка технічного завдання на проектування перетворювача для вимірювання відхилень геометричних параметрів.
Потрібно розробити перетворювач для спеціалізованого засоби вимірювання використовуваного при автоматичному контролі паралельності направляючої прецизійного верстата.
Необхідні характеристики засоби вимірювань:
Довжина вимірюваної поверхні: 400 мм.
Вимірюваний параметр: паралельність
Значення вимірюваного параметра: 2,5 мкм
Проект перетворювача повинен містити:
а) Вибір принципу роботи перетворювача і його опис
б) Вибір та обгрунтування метрологічних характеристик перетворювача
в) Розрахунок метрологічних характеристик перетворювача
г) Ескіз механічної частини
д) Схема електричної частини (якщо є)
Вибір принципу роботи перетворювача і опис його роботи.
Вибір принципу роботи перетворювача.
У нашому випадку проводиться вимірювання паралельності напрямних.
До відхилень від паралельності відносяться відхилення від паралельності площин, сумарне відхилення від паралельності та площинності, відхилення від паралельності осі відносно площини або площині щодо осі, відхилення від паралельності осей на площині і в просторі.
Наш перетворювач повинен вимірювати відхилення від паралельності площин.
Малюнок 1. - Модель виміру | Малюнок 2. - Схема вимірювання |
Під відхиленням від паралельності площин розуміють різницю D найбільшого і найменшого відстаней між прилеглими площинами в межах нормованої ділянки.
Для вимірювання відхилень від паралельності в нашому випадку краще всього застосувати перетворювач, заснований на принципі вимірювання різниці ємностей та електричної частини перетворювача на основі балансового мосту.
Принцип дії ємнісних перетворювачів
Ємнісні перетворювачі засновані на залежності електричної ємності конденсатора від розмірів, розташування його обкладок і від діелектричної проникності середовища між ними.
Для плоского конденсатора електрична ємність визначається виразом:
,
де e 0 - діелектрична постійна; e - відносна діелектрична проникність середовища між обкладинками; S - активна площа обкладок; d - відстань між обкладками. З цього виразу випливає, що в ємнісному перетворювачі змінної (вхідний) величиною може бути або d, або S, або e.
На рис. 3 схематично зображені різні типи ємнісних перетворювачів.
Перетворювач на рис. 3, а являє собою конденсатор, одна пластина якого переміщається щодо іншої так, що змінюється відстань між d між пластинами. Функція перетворення С = f (d) нелінійна, причому чутливість зростає зі зміною відстані між d між пластинами. Функція перетворення С = f (d) нелінійна, причому чутливість зростає зі зменшенням d. Мінімальне значення d визначається напругою пробою конденсатора. Такі перетворювачі використовуються для вимірювання малих переміщень (менше 1 мм).
На рис. 3, б показаний диференціальний ємнісний перетворювач, в якому при переміщенні центральної пластини ємність одного конденсатора збільшується, а інша зменшується. Диференціальна конструкція дозволяє зменшити похибку нелінійності або збільшити робочий діапазон переміщень.
Перетворювач на рис. 3, в також має диференціальну конструкцію, але в ньому відбувається зміна активної площі пластин. Він використовується для вимірювання порівняно великих лінійних (більше 1 мм) і кутових переміщень. У такому перетворювачі можна отримати необхідну функцію перетворення шляхом профілювання пластин.
Малюнок 3. Ємнісні перетворювачі
Ємнісні перетворювачі прості по конструкції, мають високу чутливість і відносно малу інерційність. До їх недоліків слід віднести вплив зовнішніх електричних полів, паразитних ємностей, температури, вологості.
Опис роботи проектованого перетворювача.
Перетворювач заснований на принципі вимірювання різниці двох ємностей, обкладки яких пов'язані з вільно переміщаються щупами, які в свою чергу контактують з поверхнею. Сам прилад при цьому притискається в базовій поверхні, щодо якої і проводиться вимірювання. Непаралельність присутній завжди, тому відстань між обкладками ємностей буде різним, відповідно буде спостерігатися різниця ємностей, вносить дисбаланс у бруківку схему електричної частини і викликає появу напруги на виході мостової схеми. Далі це напруга може бути подана в електричний перетворювач чи вимірюватися безпосередньо вольтметром. Залежність між величиною відхилення від паралельності і напругою нелінійна при плоских прямокутних обкладках ємностей, проте цю залежність можна легко призвести до лінійної шляхом зміни форми обкладок (профілюванням). Або як варіант подавати сигнал з мостової схеми на аналого-цифровий перетворювач ЕОМ і виправляти залежність за допомогою програмних методів.
Попутно можна відзначити, що кількість ємностей може бути більше двох, точність вимірювання при цьому зростає, але мостова схема вже не годиться і як аналізатор краще використовувати ЕОМ, при цьому при відсутності додаткових витрат можна також отримати вимір площинності.
Налаштування на 0 балансного моста необхідно буде проводити на зразковій поверхні, паралельної базі від якої проводиться вимірювання.
Підготовка тексту технічного завдання відповідно до Держстандарту
Підстави для розробки
Підставою для розробки нестандартизованого засоби вимірювання служить завдання на курсове проектування (додається). Тема розробки - проектування нестандартизованого засоби вимірювання паралельності напрямних прецизійного верстата. Дата видачі Завдання 14 лютого 2000 року.
Мета і призначення розробки
Метою розробки є збільшення продуктивності контролю геометричних параметрів вимірюваного вироби.
Характеристика об'єкта розробки
Об'єкт розробки представляє собою нестандартизоване засіб вимірювання, що застосовується для контролю відхилень геометричних розмірів напрямних прецизійного верстата. Контрольований параметр - непаралельність. У приладі використовується ємнісний або фотоелектричний перетворювач.
Основні технічні вимоги до приладу:
Прилад повинен задовольняти наступним вимогам:
- Довжина вимірюваного об'єкта не менше 400 мм.
- Точність вимірювання не менше 0.5 мкм
Вибір та обгрунтування метрологічних характеристик НДІ
Загальний перелік основних нормованих МХ, форми їх подання та способи нормування встановлені в ГОСТ 8.009-84. «Метрологія. Нормування та використання метрологічних характеристик СІ ». Згідно з його номенклатура МХ включає в себе:
а. Характеристики, призначені для визначення результатів вимірювання (без введення поправок)
б. Функція перетворення (градуировочная характеристика, рівняння перетворення) - це залежність між значеннями на виході і вході СІ, представлена у вигляді таблиці, графіка або формули. Розрізняють індивідуальну і номінальну функції перетворення. Індивідуальна описує властивості конкретного екземпляра СІ. Її ще називають градуювальної характеристикою. При серійному випуску однотипних СІ залежність між значеннями на виході і вході СІ часто встановлюється за допомогою номінальної функції перетворення. Її використання супроводжується похибками, викликаними відзнакою номінальної функції перетворення від індивідуальної. Ідеальна функція перетворення представляє лінійну залежність.
в. Значення заходи.
м. Ціна поділки шкали вимірювального приладу - це різниця значень величини, що відповідають двом сусіднім відміткам шкали.
д. Для цифрових приладів вказують ціну одиниці молодшого розряду цифрового відлікового пристрою, вид вихідного коду (двійковий, двійково-десятковий і т.п.), і число розрядів коду.
е. Функція впливу - це залежність зміни МХ від зміни впливають величин. Під останніми розуміють зовнішні фізичні впливи - кліматичні, механічні, електромагнітні, зміни параметрів джерел живлення.
ж. Динамічні характеристики, обумовлені впливом на вихідний сигнал змінами в часі значень вхідного сигналу. Розрізняють повні динамічні характеристики і часткові. До повних відносять: перехідну, АЧХ, амплітудно-фазову, імпульсну перехідну, передатну. У частковим - будь-які функціонали та параметри повних динамічних характеристик. Прикладами таких характеристик може служить постійна часу.
За умовами застосування СІ розрізняють нормальні і робочі умови. Вони відрізняються діапазоном зміни неінформативних параметрів вхідного сигналу і впливають величин. Нормальними називають умови, для яких нормується основна похибка СІ. Для різних типів СІ нормальні умови можуть бути різними. Однак СІ можуть працювати в більш широкому діапазоні зміни впливають величин. Цей діапазон називають робочим.
а. Відстань між ємностями вибираю рівним довжині вимірюваної поверхні - 400 мм (можливий також варіант із змінною довжиною - для чого корпус перетворювача робиться у вигляді телескопічного циліндра). Корпус краще всього виконати з композитного матеріалу, щоб уникнути появи паразитних ємностей.
б.) Зміна відстаней між обкладками вимірювальних ємностей невелика (проводиться вимірювання точних поверхонь), тому функція перетворення буде відносно лінійна. Для поліпшення функції перетворення при зміні великих відхилень можна застосувати профілювання обкладок вимірювальних ємностей.
в.) Робочий діапазон вимірювання становить десятикратне значення вимірюваної величини і дорівнює 2,5 * 10 = 25 мкм.
р.) Ціна поділу повинна бути не більше 0,5 мкм.
Розрахуємо орієнтовну площу обкладок конденсатора для отримання необхідної точності. Ємність конденсатора визначається наступною формулою: (Див. п2.) У нашому випадку максимальна величина зміни відстані Dd = 25 мкм або Dd = 2,5 × 10 -5 м. Величина e для повітря дорівнює 1, універсальна діелектрична постійна e 0 = 8,85 × 10 -12. Для отримання достовірних результатів зміна ємності повинно бути не менше 10 нФ. Шляхом вирішення рівняння щодо S отримуємо значення площі 2,84 × 10 -2 м 2, що цілком реально. Далі призначимо точнісні вимоги на пластини обкладок вимірювальних ємностей. Точнісні вимоги призначаємо виходячи з розмір пластин (30 см на 10 см) і зміни відстані між обкладками. Призначаємо допуск на непаралельність 0.01 мкм і параметри шорсткості пластин R a = 0,32 мкм.
Малюнок 4. - Точнісні вимоги до обкладками
Створення ескізу механічної частини ємнісного або фотоелектричного перетворювача НДІ на основі ТЗ.
Малюнок 5. Ескіз механічної частини перетворювача
D h = H 2 - H 1 Різниця відстаней між обкладками вимірювальних ємностей і є відхиленням від паралельності. Пристрій реєстрації є випрямляч і цифровий або аналоговий вимірювач напруги. Дані з пристрою реєстрації отримує оператор або автоматичне контрольний пристрій.
Розробка методики вимірювання відхилень геометричних розмірів
заданого вироби розробленими НДІ
Вимірювання розробленим НДІ проводиться таким чином:
перед початком вимірювань якщо це необхідно відбувається налаштування приладу на 0. Для цього потрібно дві зразкових поверхні, паралельних один одному. Після установки приладу напруга мостової схеми виводиться на 0 за допомогою опору R 1
Для вимірювання опорні точки приладу встановлюються на базову поверхню, а обидва щупа на поверхню, паралельність якої вимірюється. Спосіб вимірювання - прямий, тому результати виходять відразу після встановлення приладу.
Для вимірювання від різних баз до приладу повинні додаватися допоміжні куточки і кронштейни.
Висновок
У цій роботі було підготовлено завдання на розробку перетворювача нестандартного засоби вимірювань відхилень геометричних розмірів (паралельності) заданого прецизійного вироби - направляючої прецизійного верстата., Проведена розробка механічної частини перетворювача, проведено вибір та обгрунтування метрологічних характеристик НДІ, спроектований ескіз механічної частини НДІ - ємнісного перетворювача , а також розроблена методика використання даного НДІ при вимірюванні паралельності направляючої прецизійного верстата.
Список використаних джерел
Повірка заходів і механічних приладів для вимірювання довжин і кутів, М.: Видавництво стандартів, 1963
Повірка оптико-механічних приладів для вимірювання довжин і кутів. Збірник, М.: Видавництво стандартів, 1965
Технічний контроль у машинобудуванні / Довідник проектувальника, М.: Машинобудування, 1987
Ацюковскій В.А. Ємнісні перетворювачі переміщення М.: Енергія, 1966
Балонкіна І.І., Кута А.К., Сорочкін Б.М. Точність і виробничий контроль у машинобудуванні: Довідник., Л.: Машинобудування, 1983
Бірюков Г.С., Сірко А.Л. Вимірювання геометричних величин та їх метрологічне забезпечення, М.: Видавництво стандартів, 1987