型砂强度检测系统设计毕业设计论文.docx
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型砂强度检测系统设计毕业设计论文
毕业设计
题目型砂强度检测系统设计
学院机械工程学院
专业机械工程及自动化
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
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日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
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日期:
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注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
本文主要介绍一种型砂检测的实验仪器:
SQS-1型智能型砂强度试验机。
SQS-1型智能型砂强度试验机、采用了手轮丝杠加荷,S型拉压传感器和单片计算机数据处理显示器系统组成,实现了试验数据的采集、处理自动化,数据采用双排液晶显示器显示试验结果,微型打印机打印试验报告,试验数据准确可靠。
该机采用一键式操作方法,具有“高强度试验”“低强度试验”“干态”“湿态”“抗拉”“抗压”“抗弯”“抗剪”八种试验模式,试验时只需选择相应模式按键既可。
试验结束后既可打印试验结果,也可查询试验结果,并自动判合格与不合格,试验方法及数据依据型砂试验标准一切由单片计算机完成!
SQS-1型智能型砂强度试验机、是为型砂强度试验研制的最新型试验仪器。
该机完全克服了液压式型砂强度试验机一系列缺点,如:
试验结果由于是压力表显示不宜标定而且液压系统内部摩擦损失无法排除从而影响试验结果。
采用液晶显示器显示试验结果,微型打印机打印试验报告,减轻了试验人员的劳动强度。
该机采用一键式操作方法,既:
根据用户需要做那种试验,只需按对应按键既可做出试验结果。
试验结束后既可打印,又可查询。
本机采用了传感器和单片计算机,实现了试验数据的采集、处理自动化,从而提高了试验数据的准确性。
该仪器数据准确可靠、结果合理可靠、操作简单方便、成本低、效率高。
是铸造行业型砂强度试验仪器的最佳选择。
关键词:
系统检测;铸造;打印机;显示器;传感器。
ABSTRACT
Thispapermainlyintroducesakindofgreensandtestingexperimentinstrument:
SQS-type1smartsandstrengthtester.SQS-type1smartsandstrengthtestenginery,adoptedthehandwheelscrewaddlotus,s-typepullpressuresensorandsinglechipcomputerdataprocessingmonitorsystemcomposition,realizedthetestdataacquisition,processingautomation,datawithdoublerowLCDdisplaytestresults,theminiatureprintersprinttestreport,testdataaccurateandreliable.Thismachineadoptsakeytypeoperationmethod,with"highstrengthtest""lowstrengthtest""drystate""wetstate""tensile""compressive""bending""shear"eightkindsoftestmode,testjustchoosetheappropriatemodebuttoncanbe.Aftertestingcanbeprintedtestresults,canalsobeinquiresthetestresults,andautomaticjudgmentqualifiedandtheunqualified,testmethodsanddatabasisteststandardmoldingsandbysinglechipcomputertocompleteall!
SQS-type1smartsandstrengthtester,isdevelopedforsandstrengthtestthelatesttestinstrument.Thismachinecompletelyovercomethehydraulicsandstrengthtesterseriesofshortcomings,forexample:
testresultsbecauseisthepressuregaugeshowsunfavorablecalibrationandhydraulicsysteminternalfrictionlosscouldnotberuledoutwhichaffecttestresults.AdoptLCDdisplaytestresults,theminiatureprintersprinttestreportsandreducethelaborintensityoftheexperimenter.Thismachineadoptsakeytypeoperationmethod,already:
accordingtotheneedsofuserdothatsortoftest,justpressbuttonscanbemadecorrespondingexperimentalresult.Aftertestingcanbeprinted,butalsoquery.Thismachineadoptsthesensorandthesinglechipcomputer,realizedthetestdataacquisition,processingautomation,therebyimprovingtheaccuracyoftestdata。
Thisinstrumentdataaccurateandreliable,theresultisreasonableandreliable,easytooperate,lowcostandhighefficiency.Iscastingsandstrengthtestinstrumentindustrybestchoice.
Keywords:
Systemtesting;Casting;Printer;Display;Sensors.
4结论......................……….………….……………………..….……...…..….………...20
参考文献......................…………….…………………..….…..……………….………….21
致谢......................………………….……………………..…….…………...…………….22
附录......................…………………..……....…...…...…...…………………….………23
1前言
1.1选题的背景和意义
近年来,随着铸造生产自动化程度的提高和对铸件产品质量要求的提高,型砂性能控制变得越来越重要,在砂型铸造生产中,尤其在粘土砂湿型铸造中,型砂的性能对铸件质量、铸造废品率有明显影响。
为了生产出稳定的、高质量的型砂,型砂制备工部必须配备与生产规模和造型方式相适应的型砂检测和控制手段。
现代的型砂质量控制发展方向是以预防性控制理论为基础,运用计算机技术,进行整个砂处理工部的系统控制,它采用预防性补加,智能化加料调整,并能进行测试、监控和故障处理。
目前,在型砂在线控制技术研究开发领域,已有的几个概念和原理在不断的完善和发展。
首先,在检测项目上,从单一的水分指标发展到了以紧实率为主的几个性能参数的综合;在检测方法上,从早期的筛法到轮压法,发展到模仿“三锤试样”的气压法。
而检测装置也是随着检测项目和方法及机电一体化技术的发展在日新月异。
在型砂的在线控制方法上,由于电子计算机技术的广泛应用。
预防性控制和整个砂处理生产线的综合控制不断成熟和完善。
现代国内外普遍认为:
为使造型用型砂达到最佳性能指标,紧实率是最重要的控制指标之一,加水量是达到目标值的调节手段。
紧实率不仅能反映型砂的湿强度和韧性,同时还能反映型砂的水分含量以及混碾的柔和程度和回性优劣等。
它是与水分、材料配比、强度、透气性等性能参数均有关的一个综合参数。
传统的型砂水分直接控制方法中,若造型系统砂铁比波动及加料不准等,将带来回收砂中各种成分含量的波动而造成型砂性能有较大变化。
故检测在线型砂的紧实率,比检测水分更能有效地控制型砂的性能[1]。
1.2国内外研究现状、水平及存在的问题
国外有关型砂性能在线检测和控制装置有各种形式。
90年代,美国Hartly公司生产的型砂性能在线检测机,直接安装在混砂机的出砂皮带机上,自动取样并不断地检查型砂的紧实率和湿压强度等参数,然后控制下一盘型砂的加水量,B&P公司的混砂单元配有该套装置。
瑞士GF公司新近推出的Multicontrol型型砂多性能综合控制系统,以及德国Birich公司生产的Rotocontrol型在线检测控制装置等均是采用气压传动,模仿实验室检测动作,快速检测型砂的紧实率、湿压强度、劈裂强度等参数,从而控制加水量。
日本早坂理工推出的型砂性能快速检测装置“一把抓”,可在40s内测出型砂的紧实率、透气性、砂温、含水量、湿压强度等五项参数,并用计算机分析计算,反馈到混砂单元,去调查下一盘型砂的加水量和加料量。
日本的新东、冰岛等公司也有类似的产品。
近年来,国内的东南大学、华南理工大学等进行了型砂多性能快速检测装置的研究。
清华大学、湖北机电设计院等进行了微机控制型砂在线紧实率和水分检测装置的研究。
青岛铸机厂和青岛第四铸机厂等在开发型砂性能检测装置方面作了大量的工作。
济南铸造锻压机械研究所也进行了C131型型砂性能控制仪的开发研究工作,其结果不太理想。
目前,济南铸锻所在借鉴国外技术的基础上,自行研究开发了CB型型砂紧实率在线检测控制装置和自动加水装置,通过对型砂紧实率的检测来控制加水量的多少,从而保证型砂性能的稳定。
1.3本课题的主要内容与目标、研究手段及创新之处
1.3.1主要内容与目标
1.确定主机结构、夹具的选用,电气部分力值传感器的选用。
2.绘制型砂强度试验机机械装配图和相关零件图纸,并设计出电器原理图。
3.编写设计说明书
依据国家行业标准,采用手动加载方式,设计出一种能满足标准要求的,检测型砂强度的试验仪器。
机械部分包括主机的结构,夹具的选用等等;电气部分包括力值传感器的选用,相关参数输入,试验方法的选择以及实测力值显示、结果的计算和查询等等。
主要技术指标如下:
最大试验力:
2500N
示值误差:
从2500N的20%开始,每点力值的±1%
有效实验空间:
不小于200mm
该课题研究要求在原有铸砂性能测试仪的基础上,利用先进的传感器技术,计算机技术开发研制出一台以89C52单片机系统进行控制的新型的智能化铸砂强度测试仪。
该测试仪不仅能够独立的完成测试,而且可以通过串口通讯装置,由计算机控制进行操作。
在该测试仪上可以对砂样进行抗压、抗剪、抗拉等多项测试,测试出反映铸砂本质属性的几项性能参数,分别是抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗拉强度。
该测试仪要求测试精度高,测值稳定,可靠性高,开拓铸砂性能检测的新领域。
该方案针对原测试仪的不足之处,进行了重新的系统电路设计和更完善的软件编程,使该测试仪朝产品化更进了一步,并且该方案通过系统实验研究了紧实率和膨润土含量对各项铸砂性能参数数值的影响。
本次设计采用了手轮丝杠加荷,S型拉压传感器和单片计算机数据处理显示器系统组成,通过设计构想实现试验数据的采集、处理的自动化,数据结果采用液晶显示器显示试验结果,微型打印机打印试验报告。
1.3.2研究手段
首先,收集各方面关于型砂强度试验机行业及其加工设备的有关文献,包括书籍、期刊、论文和市场上关于这方面设备的生产单位、设备技术参数。
通过了解这些知识,对国内外型砂强度试验机的发展、生产设备制造技术条件、研究水平和未来发展趋势由一个具体详细的了解。
通过学习目前已有的有关设备的构成、工作原理、技术参数等知识,对型砂强度试验机系统设计有一个初步的构思。
然后,充分考虑设计条件、环境、实用性、加工精度要求等设计要求,进行充分反复对比目前市面上各种设备的方案之后,进行独立的构思,选择较优方案并适当进行改进与创新,最后进行设计计算各种参数,并画出图形。
1.3.2创新之处
型砂强度试验机将计算机智能控制、电气控制技术、合理的机械装置融为一体,自动化程度高,具有精确的测试性能。
2机械部分设计
2.1试验设备和方法
2.1.1仪器功能以及原理
SQS-1型智能型砂强度试验机、采用了手轮丝杠加荷,S型拉压传感器和单片计算机数据处理显示器系统组成,实现了试验数据的采集、处理自动化,数据采用双排液晶显示器显示试验结果,微型打印机打印试验报告,试验数据准确可靠。
该机采用一键式操作方法,具有“高强度试验”“低强度试验”“干态”“湿态”“抗拉”“抗压”“抗弯”“抗剪”八种试验模式,试验时只需选择相应模式按键既可。
试验结束后既可打印试验结果,也可查询试验结果,并自动判合格与不合格,试验方法及数据依据型砂试验标准一切由单片计算机完成!
该机结构合理、数据准确可靠、操作简单方便。
是铸造行业型砂强度试验的最佳仪器。
试验时,将标准砂样装夹于接头与垫块间,然后平稳加载。
利用手动旋转手轮带动丝母做水平方向上的转动,并由丝母通过螺旋传动变换成丝杆的推力,使丝杆做垂直方向的运动并带动压力传感器上下移动,而压力传感器与丝杆直接联接,丝母每转动一周,丝杆就前移一个螺距,将力经过压力传感器和接头施加到砂样上,从而实现砂样加载。
由压力传感器对砂样的应力进行监测,所采集的模拟量信号[4]经放大处理后送入单片机系统。
在抗压测试时,用压力传感器来测试被测砂样的受力状态,再通过单片机系统即可测到砂样的试验特性曲线及有关型砂的性能参数。
SQS-1型智能铸砂强度试验机是为铸砂强度试验研制的最新型的试验仪器,它包括砂样夹持机械加载装置及单片机系统两大部分。
加载装置包括手轮、带有外螺纹的丝杆以及丝母组成。
作为传动件,要求保证螺旋副的传动精度、效率和磨损寿命等。
传动螺纹为最常用的梯形螺纹,牙型为等腰梯形,牙型角
,内外螺纹以锥面贴紧不易松动。
砂样夹持装置由罩、接头以及垫块组成。
2.1.2型砂试样的制备
在湿铸砂配制中,原砂采用内蒙古大林标准砂,标号为NBS55/100。
粘土采用黑山钙基膨润土,加入量为原砂的10%。
混砂工艺为:
原砂+膨润土
干混4min
加入适量的水
湿混8min
出碾。
混好的型砂用6.35mm的筛网过筛后,装入密封的塑料袋中回性存放12h以上。
试验前,将回性过的铸砂再用6.35mm的筛网过筛,使型砂松散均匀,并将铸砂紧实率[5]控制在45%左右。
试验时,铸砂放在塑料袋中保存,以防水分挥发。
采用AFS标准制样机制取
的标准三锤砂样,砂样高度为
重量误差小于0.5g。
抗拉试验中,所测铸砂为树脂砂,其组成为:
100%原砂+1%树脂+0.6%磷酸,试样制成
字形标准砂样,抗拉强度[6]为经24h硬化后的强度。
(引用)
2.1.3砂样加载变形过程中的试验特征曲线及分析
抗压以及松弛过程中测试所用的砂样均为标准三锤砂样[7],抗拉过程中测试用标准“
”字形砂样,与传统测试方法中所用的标准砂样十分类似。
而抗剪装置[8]及测试方法和传统的抗剪测试方法完全不同了,抗剪装置及测试方法改用了竖直砂筒型标准三锤试样进行测试。
图2-1是砂样进行抗压加载过程测试过程中所测得的应力—应变特征曲线,从曲线的OA段可以看出应力—应变成线性关系变化,用k表示该直线的斜率,斜率值是铸砂的弹性模量。
大量实测的数据及抗压测试过程的流变理论分析与论证均表明:
图2-1砂样抗压应力—应变特征曲线
这一数据对一定的铸砂来说都是一个稳定的可测指标,它反映了铸砂的粘弹性特征。
当应力超过某一临界值
之后应力与应变的关系不再成线性了,从曲线AB段可以看出砂样发生粘塑性变形。
当应力超过峰值
之后,继续加载,砂样内部砂粒间将产生滑移,应力不断的下降,直至砂样破裂。
点M为应力—应变特征曲线的极大值,峰值
显示了标准砂样在抗压受载过程中所能承受的最大压应力—铸砂的抗压强度。
图2-2砂样抗剪应力—应变特征曲线
图2-2是标准砂样抗剪应力—应变特征曲线,点M为特征曲线的极大值点,其值
RS就是铸砂的最大抗剪强度。
图2-3是用
字形表示标准砂样进行抗拉测试所测得的应力—应变特征曲线,点
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