机械专业工程 教育 应加强对学生的工程实践训练,以提高机械专业的工程教育水平。下面是我为大家推荐的机械专业 毕业 论文,供大家参考。机械专业毕业论文篇一:《机械加工质量技术》 摘要:机械加工产品的质量与零件的加工质量、产品的装配质量密切相关,而零件的加工质量是保证产品质量的基础,它包括零件的加工精度和表面质量两方面。 关键词:机械加工;精度;几何形状;工艺系统;误差 一、机械加工精度 1、机械加工精度的含义及内容 加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表 面相 互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度,而它们之间的偏离程度则称为加工误差。加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示。零件的几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面,故加工精度包括:(1)尺寸精度。尺寸精度用来限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。(2)几何形状精度。几何形状精度用来限制加工表面宏观几何形状误差,如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用来限制加工表面与其基准间的相互位置误差,如平行度、垂直度、同轴度、位置度零件各差来表示的要求和允许用专门的符明。 在相同中的各种因对准确和完足产品的工加工 方法 ,的生产条件下所加工出来的一批零件,由于加工素的影响,其尺寸、形状和表面相互位置不会绝全一致,总是存在一定的加工误差。同时,从满作要求的公差范围的前提下,要采取合理的经济以提高机械加工的生产率和经济性。 2、影响加工精度的原始误差 机械加工中,多方面的因素都对工艺系统产生影响,从而造成各种各样的原始误差。这些原始误差,一部分与工艺系统本身的结构状态有关,一部分与切削过程有关。按照这些误差的性质可归纳为以下四个方面:(1)工艺系统的几何误差。工艺系统的几何误差包括加工方法的原理误差,机床的几何误差、调整误差,刀具和夹具的制造误差,工件的装夹误差以及工艺系统磨损所引起的误差。(2)工艺系统受力变形所引起的误差。(3)工艺系统热变形所引起的误差。(4)工件的残余应力引起的误差。 3、机械加工误差的分类 (1)系统误差与随机误差。从误差是否被人们掌握来分,误差可分为系统误差和随机误差(又称偶然误差)。凡是误差的大小和方向均已被掌握的,则为系统误差。系统误差又分为常值系统误差和变值系统误差。常值系统误差的数值是不变的。如机床、夹具、刀具和量具的制造误差都是常值误差。变值系统误差是误差的大小和方向按一定规律变化,可按线性变化,也可按非线性变化。如刀具在正常磨损时,其磨损值与时间成线性正比关系,它是线性变值系统误差;而刀具受热伸长,其伸长量和时间就是非线性变值系统误差。凡是没有被掌握误差规律的,则为随机误差。 (2)静态误差、切削状态误差与动态误差。从误差是否与切削状态有关来分,可分为静态误差与切削状态误差。工艺系统在不切削状态下所出现的误差,通常称为静态误差,如机床的几何精度和传动精度等。工艺系统在切削状态下所出现的误差,通常称为切削状态误差,如机房;在切削时的受力变形和受热变形等。工艺系统在有振动的状态下所出现的误差,称为动态误差。 二、工艺系统的几何误差 1、加工原理误差 加工原理误差是由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工所产生的误差。通常,为了获得规定的加工表面,刀具和工件之间必须实现准确的成形运动,机械加工中称为加工原理。理论上应采用理想的加工原理和完全准确的成形运动以获得精确的零件表面。但在实践中,完全精确的加工原理常常很难实现,有时加工效率很低;有时会使机床或刀具的结构极为复杂,制造困难;有时由于结构环节多,造成机床传动中的误差增加,或使机床刚度和制造精度很难保证。因此,采用近似的加工原理以获得较高的加工精度是保证加工质量和提高生产率以及经济性的有效工艺 措施 。 例如,齿轮滚齿加工用的滚刀有两种原理误差,一是近似造型原理误差,即由于制造上的困难,采用阿基米德基本蜗杆或法向直廓基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆;二是由于滚刀刀刃数有限,所切出的齿形实际上是一条折线而不是光滑的渐开线,但由此造成的齿形误差远比由滚刀制造和刃磨误差引起的齿形误差小得多,故忽略不计。又如模数铣刀成形铣削齿轮,模数相同而齿数不同的齿轮,齿形参数是不同的。理论上,同一模数,不同齿数的齿轮就要用相应的一把齿形刀具加工。实际上,为精简刀具数量,常用一把模数铣刀加工某一齿数范围的齿轮,也采用了近似刀刃轮廓。 2、机床的几何误差 (1)主轴回转运动误差的概念。机床主轴的回转精度,对工件的加工精度有直接影响。所谓主轴的回转精度是指主轴的实际回转轴线相对其平均回转轴线的漂移。 瞬时速度为零。实际上,由于主轴部件在加工、装配过程中的各种误差和回转时的受力、受热等因素,使主轴在每一瞬时回转轴心线的空间位置处于变动状态,造成轴线漂移,也就是存在着回转误差。超级秘书网 主轴的回转误差可分为三种基本情况:轴向窜动——瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动,如图l(a)所示。径向跳动——瞬时回转轴线始终平行于平均回转轴线方向的径向运动,如图l(b)所示。角度摆动——瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度,交点位置固定不变的。 (a)轴向窜动;(b)径向跳动;(c)角度摆动动,如图1(c)所示。角度摆动主要影响工件的形状精度,车外圆时,会产生锥形;镗孔时,将使孔呈椭圆形。实际上,主轴工作时,其回转运动误差常常是以上三种基本形式的合成运动造成的。 (2)主轴回转运动误差的影响因素。影响主轴回转精度的主要因素是主轴轴颈的误差、轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。主轴采用滑动轴承时,主轴轴颈和轴承孔的圆度误差和波度对主轴回转精度有直接影响,但对不同类型的机床其影响的因素也各不相同。 参考文献: [1]郑渝.机械结构损伤检测方法研究[D];太原理工大学;2004年 [2]杨春雷,尹国会.浅谈机械加工影响配合表面的原因及对策[N].中华建筑报;2005年 [3]高原.不锈钢表面复合处理提高耐磨性的研究 机械专业毕业论文篇二:《企业工程机械设备管理》 摘要:由于工程机械现代化的实现,为现代企业的发展带来了新的发展机遇和高效的工作效率。但是,企业机械设备的管理仍然存在着很多问题,制约着企业的高速发展。本文作者就现代企业机械设备管理存在的问题和提高管理的方法进行了简单的论述。 关键词:工程;机械设备;管理;问题;对策 科学技术进步、生产建设的需求,为工程机械的应用提供了广阔的空间,也对设备管理的提出了更高的要求。做好机械设备的合理配置、科学使用、及时保养、适时维修,降低设备故障发生,提高机械设备的有效利用率,是对工程设备管理工作的主要要求,下面我就当前矿山企业在工程机械设备管理方面存在的问题和提高工程机械管理的方法谈谈自己的看法。 一、当前工程机械设备管理中存在的问题及原因 1、管理机构不健全,管理制度不完善 相当一部分施工企业仍缺乏完整、严格的工程机械设备管理制度,对工程机械设备的台账、技术资料档案的建立等工作尚未完善,管理工作无章可循、管理无序,有的企业甚至在购买了新设备后,没有及时或根本不入账,造成管理工作相当被动,设备糊涂使用,不能明确工程机械管理和使用的责任主体。 2、舍不得智力投资 (1)虽然目前大部分施工企业都根据自己企业的实际情况,设立了机务管理部门,但由于机构、人员更迭较为频繁,设备管理及维修人员接受专业教育时间短,管理人员对设备管理的整体认识尚较模糊,技术管理水平参差不齐。 (2)而有些企业只是片面注重眼前利益,宁愿花耗大量资金用于购买先进设备,但在管理人才培训等智力投资方面却显得过分吝惜,舍不得花钱。这样,就算有再先进的设备,但管理跟不上、人员素质低劣,是很难适应机械自动化、机电一体化程度高的设备管理的需要。 3、工程机械设备的使用与保养相互脱节 (1)目前大多数施工企业虽然都实行定人定机制度,即每个操作人员固定使用一台机械设备,但却忽略了定人保养制度,没有把机械设备维修保养的各项 规章制度 明确落实到个人。正因为如此,操作人员往往只是“包用不包修”,维修人员也是马虎应付了事,每当机械设备出现故障,操作人员与维修人员往往互相推卸责任。这样,不但影响了产量、质量,也增加了维修费用、运转费用以及降低了设备的使用寿命。 (2)此外,不少项目负责人只考虑眼前利益,没有从长远打算,短期行为严重,只注意产值与效益挂钩,在设备管理使用上表现为“重用轻管”,为了赶工期、抢进度,而不惜拼设备,造成机械设备常常处于超负荷状况工作,或带“病”作业,甚至违章操作,其结果是该工程项目完工后,机械设备严重磨损老化,而调运到新工程又需花费大量的精力与费用进行整修,造成施工工期贻误,项目部之间在维修费用上互相推诿,固定资产无形流失。 4、工程机械设备维修“滞后”,浪费严重 (1)由于目前大部分施工企业还未能有效地实行点检制度等保养措施,设备维修管理往往局限于“事后维修”,“预防维修”意识不够重视,对设备的故障及劣化现象也就未能早期发觉、早期预防、早期 修理 ,以致造成人力、物力、财力不必要的浪费。 (2)施工企业机械设备“浪费维修”的现象也十分严重,个别维修人员为了贪图方便,对一些仍有很大修复价值的旧件不加以修复利用,任凭其主观随意地报废,更有甚者,不考虑 其它 设备的整体性能,采取“拆东墙补西墙”的做法,得过且过,只要机械能动就交差了事,结果也只会是事倍功半。 二、提高机械设备管理工作的方法 1、在使用方面,设备的价值主要体现在使用。任何设备都有规定的使用范围、条件及操作程序,只有正确的使用设备,才能保证 安全生产 。而设备使用的好坏很大程度上取决于操作人员水平的高低。 所以在使用中,一是教育操作人员正确的使用和操作各种工程机械,不能在超过机械所能承受的最大负荷下进行工作,尽量保证机械负荷的均匀加减,使机械处于较为平缓的负荷变动,具体地说,就是要较为均匀地加减油门,防止发动机、工作装置动作的大起大落。二是加强技术培训,提高操作人员素质,使操作人员做到懂构造、懂原理、懂性能,会使用、会保养、会检查、会排除故障,从源头上减少和防止人为失误引起的机械故障。三是坚持实行包机责任制,责任到人,将个人经济利益与责任机械的维修费、燃油费相结合进行考核,奖罚并举,加强管理设备的责任心,调动爱护设备的积极性。超级秘书网 2、在保养方面,对设备实行定期保养是保持机械良好技术状况的基础。对于工程机械,保养工作中的重中之中就是保证对机械的合理润滑。零件工作面的磨损、零件表面的腐蚀和材料的老化是正常使用条件下的机械零部件的3种主要失效形式,而零件工作面的磨损所引起的失效所占的比例最大。也就是说,机械的磨损是使其各种零部件走向极限技术状态的主要原因之一。那么,解决机械零部件的磨损问题,除了采用优良的材料、选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外,在使用过程中要做的一项重要工作就是保证对机械的合理润滑。 据统计,工程机械的故障有一半以上是由润滑不良引起的。由于工程机械各零部件配合的精密性,良好的润滑可以使其保持正常的工作间隙和合适的工作温度,从而降低零件的磨损程度,减少机械故障。正常合理的润滑是减少机械故障的有效措施之一。为此,一是要合理选用润滑剂,要根据机械的种类和应用结构的不同选用正常的润滑剂类别,根据机械的要求选用合适的质量等级,根据机械的工作环境和不同的季节选择合适的润滑剂牌号。二是经常检查润滑剂的数量和质量。数量不足要及时补充,质量不佳要及时更换。三是根据保养周期、设备技术状况、工作环境等因素,制定强制保养计划,到时间必须停机保养润滑。 3、维修方面 机械在使用过程中必然会出现各种各样的故障。在这些故障中,有些故障对机械设备的影响可能是很微小的,有些是比较严重的,甚至会造成机毁人亡的大事故。 经验 表明,严重机械故障往往是由一些较小的故障引发的。究其原因,就在于忽视了对小故障的及时处置。因此,在维修方面,一是重视小故障的及时处理,做到防患于未然。切不可小故障不影响使用,为了赶任务让设备带故障作业,最后小毛病拖成了大故障,不但延误工期,影响正常使用,还有可能造成设备突然报废。从某种意义上来说,对出现的故障及时进行处理,就是减少和防止故障的一种有效措施。二是采取“计划维修”与“预防性维修”两种制度的相结合的维修制度,科学合理的安排设备维修工作。计划维修坚持“养修并重,预防为主”的指导思想,在使用中,根据机械损坏和零件磨损规律,按照工作时间,定期对设备实施强制保修项目;预防性维修坚持“定期检查,按需修理”,它是按照维修对象的实际计划状况,而不是按照实际使用时间来控制的维修方式,避免了强制维修造成的浪费,同时通过定期检查,避免了漏拆漏检导致的失保失修。 总之,任何设备投入使用后都会不可避免的出现故障,但在工作中,只要我们加强设备管理,合理科学的使用、及时到位的保养、适时准确的维修,就能抓住设备寿命期内各种故障的发生规律,有效的降低故障发生,提高有效利用率,保持设备的良好技术状态,最大限度的发挥设备的使用价值。 机械专业毕业论文篇三:《浅析纺织机械的绿色制造技术》 一、绿色制造的发展必要性 纺织行业一直是一个高污染的产业,由于传统技术的落后,纺织生产过程中会产生大量的生产污染物,包括废气、污水等,同时还存在着资源浪费的问题,而这些都对人类生存的环境造成了严重的危机。中国作为世界上最大的纺织品生产出口大国,现代纺织制造业的发展十分迅速,因此纺织行业的污染问题一直是关注重点。在如今大力提倡生态文明的时代,纺织机械关于绿色制造技术的发展已经刻不容缓。 环境意识制造,也就是绿色制造,简单来说就是制造产品的绿色环保可持续发展,是一个兼顾环境发展和经济效益的现代化制造模式。关于绿色制造的实施,具体策略表现为减少浪费,减少污染以及资源利用最大化。现如今,考虑到生态环境的保护,国际上已经开始对贸易产品的绿色工艺有了要求,虽然这样的绿色壁垒还不是很多,但是作为纺织产品的出口大国,为了保持纺织行业的优势,纺织机械的绿色制造需要及早提上发展日程。 二、绿色制造技术的体现 (一)绿色材料。绿色材料的选择要在保证纺织机械制造的要求的基础上考虑材料的环保性。以化纤生产为例,其生产过程中使用了大量的酸碱,导致硫酸盐一类有毒物质的产生,所以绿色材料的首要条件是无毒,无污染。此外,化纤产品的不可降解性使得其在废弃之后对土壤环境造成负担,因此,绿色材料还需具备可降解,可回收的特点。最后,由于化纤产品加工困难,因此造成了能源的浪费,这就要求绿色材料是易加工的。 (二)绿色设计。绿色设计是绿色制造的核心,因为绿色设计需要贯穿了产品的整个生命周期,在产品设计的阶段就要将产品从生产到包装到最后的废弃和回收的环保性都要列入考虑,生产资源的选择,能源的最大化利用,产品的回收利用都是绿色设计要进行的工作,不仅要满足工艺技术的经济要求,更要保证绿色环保的环境需求。 (三)绿色工艺。首先要选择正确适合的工艺方法,然后优化工艺操作,设计最高效的工艺方案,如此便能提高工作效率,减少资源的消耗,降低能源的消耗,将废气,污水一类的有害物质和污染物对生态环境的危害降至最低程度。 (四)绿色包装。绿色包装的设计要从以下三方面入手,首先是包装材料的选择,关于包装材料要求就是绿色环保,无害可降解,易回收,易加工;其次是包装结构的优化,包装结构应该尽量简化,不要铺张浪费;最后是使用后的包装和工艺废弃物的回收利用,以往包装材料在丢弃后,因为不可降解或者污染有毒,对生态环境造成了不小的破坏,而包装本身的丢弃也是对资源的极大浪费,所以采用可回收的材料,既不会造成环境负担,又减少了资源的浪费,一举两得。 三、绿色制造技术的应用 (一)包装材料。绿色包装的设计要求包装材料的绿色环 保,可回收利用,包装避繁就简。常见的纺织产品的包装材料有瓦楞纸,木材和塑料等。瓦楞纸纸板的特点是易回收,但是不够坚固耐用,并且需要前期加工,既浪费资源也不环保;木板的坚固程度足够,可是作为不可再生资源,过度的木材使用会导致生态发展不平衡,也不利于环境保护;塑料包装有着木材与纸板不可替代的特点,轻便耐用又方便生产,但是也有不可降解的缺点,也不是最佳的绿色包装材料。目前最好的绿色包装材料是纸浆模塑和蜂窝纸板,两者的组合成为蜂窝纸芯复合板,这种包装材料无污染易回收,是绿色包装的最好选择。 (二)计算机辅助设计。纺织机械的绿色设计可利用现代计算机技术,设计无纸化减少了木材资源的浪费,节约了资源的同时,高科技技术还可以减少设计周期,强化设计蓝图,大大提高了工作效率,以及纺织产品的质量。现如今结合了计算机技术的三维软件可以模拟纺织机械的各个零部件的受力情况并对其进行相关性能的校对检测。 (三)工艺规划。 纺织机械制造的工艺规划的目标体系为 TQCSRE体系,关键在于分析资源消耗R与环境影响E的关系。例如,通过分析生产资源的消耗与废物产生量间的关系,经过分析纺织机械工艺在这之中的作用,研发出优化的绿色工艺。 结语 随着环境问题成为如今的 热点 话题,环保的浪潮也渐渐影响到了制造业。传统的制造模式已经不再适用于当今社会的发展潮流,纺织机械的绿色制造发展迫在眉睫。绿色资源与绿色技术的推进是不仅有利于环境负担的减少,更能实现资源利用的最大化。绿色制造兼顾了环保与经济的双向发展,更揭示了人与自然和谐发展才是社会发展的正确道路。 猜你喜欢: 1. 浅谈机械制造专业毕业论文范文 2. 机械毕业论文范例 3. 机械毕业论文范文大全 4. 大学毕业论文机械范文 5. 机械毕业论文范文参考 6. 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数控车床精度加工论文
[摘要]在数控机床生产加工中,精度控制对产品质量具有重要影响。
加工精度则由机床的精度、编程精度、伺服精度以及插补精度决定。
为提高机床精度,在其设计环节通过CAD设计和计算机模拟技术可以有效提高机床加工精度。
在使用过程中通过加强对机台的保养,保持良好状态,保持数控机床的高精度要求。
[关键词]几何精度 精度补偿 误差分析
1、数控机精度分析
目前对数控数控机床的分类主要包括集合精度、位置精度以及加工精度。
数控机床材质的刚度和工作时的温度,对机床的精度都会造成不同程度的影响。
将数控车床的几何精度继续细分有可以分成主轴几何精度和直线运动精度。
在数控机床加工运作的过程中主动轴与回转轴之间的相对位置应该是保持相对固定的,在实际生产的过程中与设计的情况是不完全相同的,两轴之间的相对空间位置也并非固定不变的,因为构成主轴的轴承零部件在其制造的环节中会出现不同程度的误差,在使用过程中又会受到温度、工作强度、润滑等条件的影响。
主动轴的轴承精度、主轴箱在装配是的质量都会造成主轴和其回转部件在运行是发生不平衡,另外主动轴的支承轴颈在制造过程中会存在圆度误差,其前后同轴度也会存在一定程度的误差,再加之主轴在运转的过程中都会受热发生形变,这些因素都对数控机床的主轴几何精度造成影响。
在数控机床除主动轴造成的几何精度之外,导轨因为摩擦力以及机床所用的伺服电机可能会存在惯量匹配问题会对机床的位置精度造成影响。
在数控机床中有部分需要不间断工作的部件如油缸油泵、电动机、液压机等,都需要长时间连续工作。
在它们运转的过程中因为摩擦会产生一定的热量,其内部零件会受热膨胀发生形变,造成构件的实际尺寸与设计尺寸有出入,零件的结构也会因内部热应的作用变的不对称,发生构件的形变,因此数控机床运转部件受热发生形变会对机床的位置精度带来重要影响。
数控机床的加工精度与上述两种精度不同,它是整台机床在各种因素综合影响下的结果,与机床的几何精度和位置精度是密切相关的,与机床的传动系统误差、检查校正系统误差、零件固定部件无擦、刀具位置的误差等都有关联。
而且数控机床的程序编辑是否正确、生产工艺是否合理对机床的加工生产的稳定型造成影响。
因此在实际生产中,为提高数控机床的加工精度就需要提高机床的几何精度和位置精度。
2、检测数控机床精度
数控机床与所有其他电器、机械设备相同,在使用一段时间后,都会面临电子元件老化、零部件生锈、机械部件磨损等情况。
因此为保持机床能够保持较好的状态,应定期对机床进行周期性的保养,对数控机床的精度进行检测和补偿。
2.1 检测几何精度
通常在加工中心机床的几何精度检测项目中,对直线运动轴的直线度检测项目所选用的工具是平尺和千分表,一般是测试运动部件在垂直于其运动轴的其他两个坐标轴上的线性偏差。
在一台常见的普通立式数控加工中心为例,对其集合精度的检测内容主要包括对机床工作台面的平面度,运动轴在空间坐标各方向移动的相互垂直度。
主轴在中心孔径向的跳动,主轴、回转轴轴心线与机床工作台面的垂直度。
机床运动轴在X、Y坐标方向移动时工作台面的平行度;X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度;主轴箱在延z轴的坐标方向移动时的直线度以及与主轴的轴心线的平行度,主轴的轴向窜动等。
2.2 检测位置精度
数控机床所需要的定位精度可以分为定位精度、反向偏差精度和重复定位精度三项。
定位精度主要的内容指的是数控机床的工作台面或者机床的其他运动部件,在生产中实际的运动位置与程序指令位置相一致的程度;其不一致程度的差量就是定位误差。
在机床各系统中,伺服系统、检测系统、进给系统等的误差,以及运动部件导轨的几何误差都是造成定位误差的'重要因素,定位误差是会对机床加工零件的尺寸精度产生直接影响。
3、提高机床精度的措施
3.1 提高设计水平
目前我们大量使用的数控机床是以国产机床为主,机床的生产企业基本上的都具有部分的自主研发能力,可以自行设计、制造、改进产品的主体部分,机床的功能件部分人需外购。
闭眼机床局部因受力过大而造成较大变形,影响加工精度。
机床主动轴在使用过程中要受到耐磨性和温度升高的影响,因此对其温度特性进行优化设计可以有效的保持机床的加工精度。
通常在对主轴系统设计的是有,会将对机床加工精度造成较大影响的构件安装到一个与主动轴中心相交,而且与机床底座想垂直的安装面上,然后在主轴箱的两侧对称的安装其他构件,这样可以有效的改善机床因受热对加工精度。
3.2 提高机床几何精度
数控机床的几何精度能够对机床的生产精度起到决定性作用,因此在机床生产企业的设计中要能够合理的设定机床的工作精度,选择适合的加工负荷。
在机床加工零件的过程中,主轴轴颈与轴承发生的摩擦会使其温度升高,它与主轴箱的箱体孔的空间位置如果存在较大误差,会造成轴承滚到的变形,严重影响到轴承的旋转精度。
所以要严格控制主轴轴承的选配间隙。
数控机床在加工零件时长时间处于高负荷运转状态,通常机床制造企业会采用镶钢滑动导轨副结构来提高机床的刚性和精度。
该结构可以使数控机床具有最好的几何精度。
3.3 综合提高加工精度
数控机床从设计到制造、装配、使用值一个复杂的过程,对其加工精度的控制也是一个综合性的系统问题,不能仅仅依靠对某个或某几个量的控制来获取较高加工精度。
在生产制造环境,应充分考虑到制造工艺中会对机床精度造成影响的因素,消除铸造加工、机械加工对机床个构件引起的几何精度的改变。
然后通过对数控机床的数控系统进行补偿值的设定,可有效的提升机床的加工精度。
4、结束语
目前我们国内采用数控机床虽然比传统的加工机床有更高的加工精度,但是与世界先最先进的数控设备还有这很大的差距。
在现有的条件加,为提高机床的加工质量,保持更高的加工精度,需要对生产工艺精益求精,不断提高设计制作能力。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准GB/T16462-2007,数控车床和车削中心检验条件[S]
由于在加工过程中有很多因素影响加工精度,所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。任何一种加工方法,只要精心操作,细心调整,并选用合适的切削参数进行加工,都能使加工精度得到较大的提高,但这样会降低生产率,增加加工成本。加工误差δ与加工成本C成反比关系。某种加工方法的加工经济精度不应理解为某一个确定值,而应理解为一个范围,在这个范围内都可以说是经济的。
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设备的精度,工人的技术,工人的态度,性格,检查设备的选用,善于发现问题,和避免问题。
可以用高精密精度千分尺测量
随着中国经济的不断发展,各行各业都迎来了发展的高速时期。而重工业对于一个国家来说也是相当重要的,机械工程专业,随着国家的重视,也迎来了发展的高速时期。下文是我为大家搜集整理的机械毕业论文10000字的内容,欢迎大家阅读参考!
浅谈机械设计及自动化教学思维
摘要:机械设计及自动化是机械类专业的基础学科,其概念理论抽象,教学内容复杂,采用传统的教学方式难以激发学生的学习兴趣。通过转换教学模式,创新教育理念,才能有效促进学生的学习效率,培养他们的思维能力。本文从优化教学内容、创新教学模式的角度探究了培养学生思维能力的几个方法。
关键词:机械设计及自动化;思维能力;培养;教学
机械设计能力和生产制造水平体现着国家现代化的强弱状况,是国家实现现代化的基础。一台机器的制造过程中,零件是它的组成部分,其相互联结、相互作用,才能使整台机器发挥出功能和作用。《机械设计及自动化》作为一门实践能力极强的基础学科是工程院校中的重要课程,学好这门课程才能掌握基本的机械理论知识,懂得常用机械设备的结构、使用方法,懂得零件的设计原理,开展深入的学习和研究。学生在课程学习中不仅需要掌握基本的通用零件设计知识,还需要在实践环节中进行相应的技能训练,积累一定的理论知识,培养出正确的思维,能力,为今后的专业课程、产品设计打下扎实的基础。
1优化教学内容,启发学生思维能力
传统的教学实践中,教师采取“满堂灌”的形式,不考虑学生的感受,课堂效率低下。采取启发式教学模式,关注学生的接受程度、学习兴趣,能够大大改变这一局面。教师通过选取生动的实践案例进行分析,开展多方向的分析讨论,引导学生去积极参与,积极思考,主动探究,主动实践,有助于学生综合能力的全面提高。教师通过正面的引导,让学生在讨论中形成“存疑、求异”的问题思维,引发他们的求知兴趣,进而产生创新、求索的欲望。教育的最终目标并不仅仅是让学生学到知识,更主要的是让学生掌握获取知识的能力、方法,“授人以鱼,不如授人以渔”,教师应注重学生的能力培养,结合机械工程科目的特点改变教育模式,开启学生的思维能力。在讲解章节知识中有意地进行归纳、比较,将知识点链接成一个整体,便于学生掌握。同时立足机械产品的生产过程,紧跟现代科学技术的发展趋势,关注行业的焦点、热点,进行补充和充实,让学生产生出对新观念、新事物的探究兴趣,开发出他们的机械创新思路。
2课程改进设计,滋养学生思维能力
改进教学模式就必须寻找便捷、准确的方法,提高教学效率。《机械设计及自动化》专业课程中有大量复杂的机械结构动态、静态模拟,以及专业机械运动知识,缺乏空间想象能力和工程实践知识学习起来比较吃力,采用计算机辅助教学软件可以很好地化解这些问题,通过画面的播放可以给学生展示出机器零件的制作过程,齿轮的咬合过程,甚至带传动过程中的应力分布等,彻底改变了传统教学方式的僵化凝固状况,让学生看到真实、形象、生动的场面,增强了课堂教学的趣味性、生动感,让学生的认知、理解和认识更加深刻,拓宽了学生的思维空间和想象力,学生的知识容量进一步扩大,教学的感染力得到提高,课堂学习效果显著增长。设置问题可以激发学生的好奇,造成问题悬念,促进学生对事物现象的观察、分析,进而寻找方法进行探究。机械设计课程需要让学生掌握理论联系实际的原理对通用设备、通用零部件进行分析,熟悉其工作原理和结构特点,培养出机械设计的能力。教师通过设问方式让学生开动脑筋:这些机构是如何运转的?如何确定机构的运动模式是唯一的?现代机器人是如何设计的?这些问题的提出给学生带来很大的刺激,让他们在思考中加入讨论,积极主动学习,不仅改变了课堂教学的沉闷气氛,而且有力地促进了教学内容的深化,取得了良好的教学效果。
3开发实验教学,创新学生思维能力
实验教学有助于培养学生的创新能力、创新意识,让学生养成动手动脑的操作能力,提高学生的综合能力。《机械设计及自动化》中有许多验证性的实验,不利于调动起学生的积极参与性,更无法滋生出创新能力。因此,需要开拓多重类型的实验,如基本型、综合设计型、创新型。针对普通学生,着重培养他们的动手能力、学习能力、探究问题的能力;针对学有余力的学生可以进一步开启他们的解决问题的能力、创新能力。将实验教学形成开放的、多层次的教学阵地,适应不同学生的需求。
学生在不同层次的实验操作中可以体验到技术创新的乐趣和科学发现的方法,产生出积极探究的兴趣。教师要鼓励学生自己设计实验内容,动手实践,使用各类机电一体化的电器元件根据学到的知识,结合机械结构设计方法,创造性地设计实验目标,进行有创意的发明和改造,试制出有新意的机电小产品、小型电机结构,增强他们求知、探究的信心。实验室里可以让学生仔细观察研究实验对象,做出评价和分析,通过建模和设计进行仿造和再现,是学生进行认知实践的最佳环境。建立开发的机械设计创新实验基地,将实验和模型进行主题分区、系统化、合理化,有助于学生主动设计各类创意实验,熟悉实验室环境,动手制作各种创新实验模型。
4结语
《机械设计及自动化》是重要的技术型学科,必须从教学内容、教学方式上不断探索和改进,培养学生的探索思维、创新意识,增强学生的学习兴趣和动手实践的主动性,让学生养成独立思考的能力,为他们在今后的机械设计工作中打下扎实的基础,不断提升他们的创新意识和机械设计能力。
参考文献:
[1]叶航.探析机械设计及自动化教学中关于学生思维能力的培养[J].才智,2015(07):103.
[2]解瑞瑞.机械设计及自动化教学中思维能力的培养[J].传奇.传记文学选刊(理论研究),2011(02):130~132.
浅析机械加工技术中数控加工的应用
1机械加工中数控加工技术特征和应用重要性
1.1机械加工中数控加工特征
机械加工当中对数控加工技术的应用,是机械加工现代化发展的体现,数控加工技术的应用在当前比较广泛,这是在传统机械加工技术的基础上进一步发展而来的。在对数字控制技术的应用下,对机械加工的质量水平得到了提高,数控技术应用对工艺参数能进行改变,从而在制造新的产品的时候就提供了很大的方便[1]。在数控加工技术的应用下,能将普通机床难以完成的加工要求高效的完成。数控加工技术在对模块化的标准工具应用下,就能节约时间,并实现标准化的生产等。
1.2应用重要性
数控加工技术的应用对机床的控制能力可有效提高,数控加工技术在近些年得到了广泛应用,尤其是在机械加工当中是主要的应用行业,在数控加工技术的应用下,提高了机床的控制力,对机械加工的整体效率得到了显著提高。数控加工技术的应用对机床设备的功能发挥起到了促进作用,使得机床设备的操作比较简单化,在数控器上编制好程序之后,按照程序进行自动化的操作,对机械加工的质量提高起到了保障作用,也对机床设备操作人员的工作效率有了提高。
2机械加工技术中数控加工应用和发展前景
2.1机械加工加工技术中数控加工应用
机械加工中数控加工技术在多个环节得到了应用,如在机床设备的加工当中应用,起到了积极作用。数控加工技术在机床设备加工当中应用,对加工的精度得到了保障,使得操作向着规范化的方向迈进,也提高了机械加工的速度[2]。在数控加工技术的应用下,对机床的刀具以及工作的位置进行预先设置,正确的排列主轴以及冷却泵和变速等操作的顺序,将这些相关的数据信息输入到数控加工控制系统当中,在计算机技术的支持下,就能对机床设备的工作进行指挥。机床所需要的零部件也能按照程序完整的进行加工,大大提高零部件的加工质量和效率。
机械加工中数控加工技术在实际生产当中的应用中,机械化操作也愈来愈普遍化,传统依靠人工操作的方法已经很难满足当前的生产要求。在数控加工技术的应用下,对工程生产的技术支持力度得到了显著加强。数控加工技术作为依托的情况下,对机械生产操作的环境进行优化,有效保证机械加工的安全生产。在编制好相应的加工程序后,数控系统的科学化控制下,就能按照相应的程序进行自动化的作业。数控加工技术在汽车加工领域当中的应用,也能起到积极促进作用,对汽车的零部件加工的质量水平提高就发挥着积极作用。汽车的零部件加工中,零部件加工复杂程度较大,加工难度比较高,传统的机械加工方式已经很难满足加工精度的需求。而在数控加工技术的应用下,能对零部件的高速加工的作用充分发挥,以及在加工当中的质量也能有效保证。
这样就满足了实际零件加工的实际需要。在汽车零部件的更新换代下,零部件的加工难度也有了进一步的提升,这就对数控加工技术的应用需求进一步扩大,数控加工技术的升级也显得比较重要,只有在数控加工技术的支持下,才能真正有助于满足汽车零部件加工的要求。除此之外,数控加工技术在零件的质量检测当中应用也比较重要。数控技术对零部件能进行全面性的检测,并且检测的过程也是自动化的,这就对检测的效率得到了有效提高,对检测的质量也得到了有效提高。
2.2机械加工技术中数控加工发展前景
随着科学技术的进一步升级,机械加工技术当中的数控加工技术应用要求也会进一步的提高。我国在对数控加工技术的应用已经有了很长一段时间,在数控加工技术的应用发展中也积累了丰富的经验。尤其是在面对当前的经济发展形势下,注重数控加工技术水平的提高,才能保障机械加工领域的良好发展,对机械制造产业的发展才能起到积极促进作用。数控加工技术在未来会向着智能化以及网络化的方向发展,对数控加工技术的有效性会加强,在网络技术的支持下,对提高机械加工的整体效率也打下了坚实基础。在未来的发展中,机械加工中数控加工技术的应用就更为重要,要注重从多方面对生产力水平提高,将数控技术的应用作用充分发挥,为我国的经济发展提供基础支持。
3结束语
总而言之,数控加工技术对机械加工产业的进一步发展有着积极促进作用,只有从多方面充分重视,注重数控加工技术的科学化应用,才能有助于机械加工的整体水平提高。通过此次对数控加工技术的应用研究,从理论上进行促进机械加工的发展。
参考文献:
[1]李士东.高职机械数控加工课堂教学策略研究[J].成才之路,2016(17).
机械工程师职称论文篇二 浅析机械加工精度 摘 要:文章主要针对现阶段机械加工中存在的一些问题,进行了简要的分析与总结,并根据其机械加工的特点,分析3机械和2误差操作的原因,从而进一步完善其机械加工精神。 关键词:机械;加工;精度 1 概述 1.1加工精度与加工误差 作业准确程度说的是部件被作业后真实的长宽高等数据和计算中给出的具体数值之间是否相互合理。这两者之间的具体差距被叫做加工误差。文章主要从这两方面加以分析探讨,从而了解机械加工的作业方法及其原理。 1.2 原始误差 因为加工的各种模具与部件相互作用形成一个整体,统称工艺系统。这些因素都是非确定因素,主要包括几何误差和动误差两种。 1.3 探究作业准确度的手法 逐个元素剖析与整体剖析。 2 工艺系统的几何误差 2.1 加工原理误差 作业原理不准确性说的是运用了相似的作业行动或者是差不多的作业刀具实施作业而导致的不准确性。 2.2 机床的几何误差 机床制造不准确、组装不准确和在实际运用中有损坏,都和作业的准确程度密不可分。这中间说的是主轴实施作业、导轨直线作业与传动链作业的不严密。 2.2.1 主轴回转误差。它指主轴每一个时间段的作业弧度、力度都不可能达到完全一致。它具体被分为以下几种:端面圆跳动、径向圆跳动、角度摆动。使得主轴作业存在不精确的具体元素主要在于主轴的不精确、轴承的不精确、它们之间存在一定的缝隙还有就是和轴承相互作业的部件不精确和作业过程中因各种元素导致的变形。主轴作业准确度勘测方法:千分表勘测法与传感器勘测法、增强主轴作业精度的方法有:增强主轴零件的制造,减小部件空隙,运用稳固尖顶支撑。 2.2.2 导轨误差。械器导轨在现实运用中是一个缺一不可的部位,它的制造与组装的准确度都与械器的作业精度有关。它的不准确带来的后果不堪设想会让作业在水平、垂直、作业行进的方向都存在着误差。 2.2.3 传动链。传动链作业的不精确说的是里面关联传动链两头作业的部件相互作业时所产生的误差。普通是把传动链首尾转角的不严密来做考量。降低传动链作业不精确性的手段:在力所能及的范围内减小传动链;减小传动链组装的角度;增强传动链首尾相互连接的制造准确度;在传动链中依照具体的比例增加的基础考量每个传动组件的比例;使用校正装置。 2.3 刀具误差 不管哪一种刀具在作业的时候,难以避免的会出现破损,这就会致使作业成果的大小与形态发生细微变化。准确抉择刀具原料,有效地确定刀具具体参数与作业量,确切的保护与维护刀具,适时的运用冷冻液等,都可以在最可能的程度上降低刀具实际上的破损。如果觉得需要还应运用填补方法对刀具磨损的部位实施填补。 2.4 装夹和夹具误差 部件组装在夹具上实施械器作业的时候,这个作业程序中导致作业准确程度受损的元素具体有:定位不准确、夹紧程度不准确、对刀不准确、夹具在械器上组装和作业程序中的不准确。 3 工艺体系的作业不准确 3.1 工艺系统的受力变形 3.1.1基础理念。器械作业工艺体系在切削力、传动力、惯性力、动力、夹紧力这些外力之下,必定会产生一定变化,从而使其削刃和工件间的位置产生了变化。 3.1.2 工件刚度。工艺体系中要是工件硬度跟机床、刀具、夹具来说比例很低的话,在外力的压力下,部件因为硬度不够而导致的变化对作业准确性作用非常大,这中间的具体变化能够根据相关的物理公式来计算。 3.1.3 刀具硬度。作业小孔径或深孔,刀杆硬度不好,刀杆承受外力形变导致作业准确度不好。这个具体的形变也可以根据相关的物理公式计算。 3.1.4 机床硬度。机床部件计算并没有合理的计算方式。现在还是依赖试验来断定。机床零件形变和承压不成线,加载弧度与卸载弧度不一样。这两个弧度之间的面积便是加载与卸载作业中消耗的力,它具体损耗在摩擦力的作用与接触作用之下。实施多次卸载作业,这两个角度最后很可能合在一起,这种形变在这个过程中消失。跟机床零件硬度息息相关的元素:连接的面触碰形变的作用,硬度不强的部件,部件间的空隙与磨差力的作用。 3.1.5 工艺系统刚度对加工精度的影响。由于工艺系统刚度变化引起的误差。由于切削力变化引起的误差。由于夹紧变形引起的误差。其它作用力的影响 3.1.6 减少工艺系统受力变形的措施。提高接触刚度,提高工件刚度,提高机床部件的刚度,合理装夹工件以减少夹紧变形。 3.2 工艺系统的受热变形 3.2.1 基本概念。引起工艺系统受热变形的有系统内部热源(切削热和摩擦热) 和外部热源。切削热是由切削过程中切削层金属的弹性、塑性变形及刀具与工件、切削间的摩擦所产生的,它由工件、刀具、夹具、机床、切屑、切削热及周围介质传出。摩擦热主要是机床和液压系统中的运动部分产生的外部热源主要是环境温度辩护和热辐射的影响。 3.2.2 减少和控制热变形的主要途径。减少热源的发热。用热补偿方法减少热变形。采用合理的机床部件结构减少热变形,采用对称结构,合理选择机床部件的装配基准。加速达到工艺系统的热平衡状态,控制环境温度。 3.3 工件残余应力引起的误差 残余应力是指外部载荷去除后。仍残存在工件内部的应力。产生残余应力的原因:毛坯制造中产生的残余应力,冷校直带来的残余应力,切削加工中产生的残余应力。减少或消除残余应力的措施:合理设计零件结构,对工件进行热处理和时效处理,合理安排工艺过程。 3.4 调整误差 在机械加工的每一工序中,总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差的影响,对加工精度起到决定性的作用。 3.5 测量误差 零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。 4 提高和保证加工精度的途径 4.1 直接减少误差 直接减少误差法在生产中应用广泛,是在查明产生加工误差的主要因素之后,设法对其进行消除或减少的方法。 4.2 误差补偿法 误差补偿法,就是认为的造成一种新的原始误差,去抵消原来工艺系统中固有的原始误差,从而减少加工误差,提高加工精度。 4.3 均分原始误差法 对加工精度要求高的零件表面,还可以采取在不断试切加工过程中,逐步均化原始误差的方法。此法过程为通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。 4.4 误差转移法 误差转移法实质上是将工艺系统的几何误差受力变形和热变形等,转移到不影响加工精度的方向去。 参考文献 [1]郑修本.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1999. [2]吴玉华.金属切削加工技术[M].北京:机械工业出版社,1998. [3]汪尧.工艺系统几何误差对加工精度的影响分析[J].科技信息,2004. [4]张亮峰.机械加工工艺基础与实习[M].北京:高等教育出版社,1999. 看了“机械工程师职称论文两篇”的人还看: 1. 机械工程师职称论文 2. 高级机械工程师职称论文 3. 机械工程师论文范文 4. 职称论文范文 5. 机电工程师职称论文(2)
高速铁路工程测量精度和测量模式论文范文
无论是在学校还是在社会中,大家都写过论文,肯定对各类论文都很熟悉吧,论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成。那么一般论文是怎么写的呢?下面是我整理的高速铁路工程测量精度和测量模式论文,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
根据摘要的介绍,我们对于高速铁路测量的现今发展状况有了一个简单的了解,首先,我们要知道,随着现代道路铁路工程的发展,国内外,特别是近几年国内的高速铁路的发展使铁道工程勘测、设计、施工和运营组织都发生了巨大变化。这些变化不仅体现在我们对于铁路工程的发展前景的一个预测,更加体现我们对于铁路发展的当前形势的一个把握,铁路工程的发展来势迅猛,测量工程师们还没来得及做好充分的技术准备,但我们的新的发展模式就已经被需要。迫于形势需要,除借鉴国外已有先进技术外,讨论得比较多的就是提高测量精度。其实除适当提高测量精度外,改进测量方法和流程,降低成本,提高效率,是当前铁路工程测量更为重要的课题。下面,本文就来具体的谈一谈这一内容,从它的问题的出现和解决措施作出一个叙述。
1、各设计院测量工程师的想法——从经济、效率、和质量各方面考虑有如下困难
1.1 控制测量每提高一个等级,其经费增长约40%,观测时间成倍增加。就目前情况来看,多数工程项目给予勘测的工期都十分紧张。对于各设计院的测量,有着许多方面的考虑因素,也在不断地解决中,首先,经费问题是一个重要问题,我们必须确保我们的经费被控制在一定的范围内,经费的有效合理的利用和规划对于我们的工程的实施有着非常重要的作用,没有经费的支持,我们的测量工程就不能得到一个很好的发展和顺利进行。
1.2 二、三等控制网精度
控制网的精度控制是保证我们的工程准确测量的一个重要方面,也是我们应该注意的方面,我们知道控制网是以对应十几至几十公里的长边为条件的,其密度不能满足铁路测量需要,当进一步用短边加密时,其精度回落到一级导线的精度。
1.3 布设高等级控制网除精度要求高外还面临其他难题:如起算联测的一等控制点少,平差、计算不同于低等级控制网,更复杂,要进行天文、重力测量需要更专业的部门来完成,铁路设计院和工程局一般不具备施测能力。这些问题就是需要我们亟待解决的,我们必须明白这些问题的出现原因和解决措施,才能从根本上解决这些问题,并且能够在很大程度上将这些问题控制在我们可以解决以及利用的范围内。
1.4 关于建立独立的高速铁路二、三等控制网,不强制闭合到国家等级控制网上的设想因下列原因而不可取:
1.4.1 独立坐标系统一般用于区域性小范围地区,地球面可近似当作平面,不需做高斯投影,长大铁路途经几省,其球面特性不可忽略。
1.4.2 不具备进行高精度天文、重力测量的能力,数百公里控制网呈狭窄线形,其精度不易控制。精度的控制是我们在工程测量过程中一个比较重要的方面,精度的控制也是我们可以切实实施的方面。
1.4.3 已有的各种比例尺地形图及沿途经由的道路、江河、城市、机构等,都是以国家统一大地坐标定位,铁路另辟蹊径,相关关系很难理顺。地形图的测量是以实际的情况来考虑的,同时也是我们对于铁路工程测量的重要途径,我们必须保证,我们对于铁路的测量有着一定的现实基础和研究支撑。
2、关于新测量流程的建议
对于新测量的实施,是我们解决高速铁路工程测量的一个重要方法,为了扭转这种状况,使得图纸上定线放样到实地后消除系统误差,需要改变铁路测量流程如下。
2.1 一次布网把原航外控、加密四等控制点、初测导线、定测交点,合并为3~5km一对GPS点或边长500 ~1 000m的导线,做相对精度为1/115~1/2万的一次布网,并对其作五等水准测量。除能消除地形图和实地同名点的系统差外,还有以下主要作用:
2.1.1 简化测量程序,减少测量工作量,我们要将测量的程序尽量的简化,将测量的工作量控制在我们可以掌握和控制的范围内,同时也使得我们对于工程的顺利进行更加有信心,以及实施的措施更加的有效,使得我们对于程序化的流程更加的了解。
2.1.2 勘测、设计、施工都只用一次布网的资料和控制桩,资料简单清晰,差错少。资料的支持是我们对于工程测量的基础保证,同时也是我们对于工程测量设计的一个重要考虑方面,资料的尽量简单化和对程序的简化是保证我们铁路工程顺利进行的重要方面,也是必要的解决方式。
2.2 从一次布网控制点直接测设中线,则可改变铁路测量的模式,铁路工程测量精度一直是一个倍受测量工程师关注的问题,但铁路测量从未因精度问题对设计和施工产生过影响。问题都出在测量错误、测量资料处理错误等方面。理清各个测量环节之间的关系,简化测量过程使其更简洁、明晰、规范,以容易控制的内业逐步取代难以控制的外业测量。
2.3 坐标控制测设中线具有明显的优越性
2.3.1 直接从一次布网控制点测设中桩,不用长距离,连续转点,避免了误差累积。一个工程的进行必定会伴随着工程误差的出现,如何迅速有效的处理好误差,是我们在工程测量过程中的必要步骤,也是我们应该尽可能避免的一步,我们不能保证零误差,但我们至少可以保证尽可能的减少误差的发生,以及对于误差的解决方案。
2.3.2 可以任何里程切入测量,只要不是改线都不会出现断链。这一特点使得中线测量能够不连续进行,可以先测设桥、隧地段,使地质、桥梁、隧道等专业能及早开展工作。提高航测精度后,还可以只对重点地段测设中桩,一般路基在航测模型上直接量测。
2.4 从航测模型量测横纵断面在航测模型上量测横纵断面,国外多家机构进行过研究且已投入使用。国外采用1/3 000~1/5000大比例尺摄影,或初测做小比例尺摄影,定测再做一次大比例尺摄影。国内有许多单位,特别是铁道部属各设计院进行过研究,但因精度达不到《新建铁路工程测量规范》的规定限差而未能进行下去。
3、结论
就如上面介绍的一样,笔者对于铁路工程测量的过程中的测量精度和测量模式的内容作出了一定的总结和看法,铁路工程的实施作为我们现代社会铁路的重要组成部分,同时铁路工程的测量又作为铁路工程实施的重要方面,这几点是息息相关的,同时也是需要我们联合在一起考虑的内容,只有做到了这些方面的准备工作,同时做好了一定的预防措施和误差分析,我们的铁路工程的测量过程中可能出现的.问题就会有一个很好的解决,同时也会使得我国的铁路工程发展的越来越好,我们的铁路工程测量开展的越来越顺利。
1 引言
交通运输业与国家经济的发展有很大的联系, 在高速发展的今天,我国大力发展高铁建设,国家对高速铁路工程测量的要求也不断提高, 对高速铁路测量中应用到的技术要求也越来越高。一般情况下,传统的测量技术都存在一些不足,甚至跟不上时代发展得脚步,因此,这就需要将先进的测量技术应用到高速铁路工程测量中。我国的高速铁路工程测量技术在不断提高,以适应我国高速铁路建设的发展,只有保证了工程测量的精度要求,才能够很好的满足高速铁路发展需求。
2 高速铁路工程测量
2.1 高速铁路工程测量的内容
就铁路建设来看,无论是铁路的勘测设计、工程施工,还是项目完成后的验收和维护, 这些都离不开对工程的精密测量工作。工程测量工作需要贯穿于整个高速铁路建设的过程中,其对高铁工程建设具有非常重要的意义。高速铁路工程测量的内容也包含了多个方面,例如对轨道施工的测量、对高速铁路平面高程控制的测量以及对铁路运行维护的测量等。这些测量内容的精确度都是确保高速铁路建设质量的重要依据,所以,铁路工程相关工作人员必须高度重视工程测量问题。
2.2 高速铁路工程测量的目的
在高速铁路工程建设过程中, 做的所有工作都是为了确保高铁工程的质量及安全,高速铁路工程测量也不例外。工程测量主要是根据高铁工程的实际情况, 合理设计各级平面高层控制网,然后在精密测量网的控制下,对工程建设中每个施工环节有效实施,最终顺利完成高速铁路的建设。由于高速铁路的建设在各方面的要求都很高,所以,在进行高速铁路工程测量的时候,应该根据铁路工程的实际情况,按照设计的线型对铁路线路进行施工。为了确保轨道的平顺性,精度要控制在毫米级的范围内,来确保在车辆行驶中具有舒适性和安全性。
2.3 高速铁路测量技术的要求
轨道是高速铁路的重点建设环节。高铁轨道一般可以分为有砟轨道和无砟轨道。无砟轨道较有砟轨道平顺性以及稳定性要好,轨道的耐久性也随之大幅提升。但应注意的是,无砟轨道对工程基础的质量有非常高的要求, 如果工程基础有沉降等问题,不仅会影响行车安全,甚至造成灾难。这就对工程测量精度提出了极高的要求。另外,对于无砟轨道而言,在施工完毕后,很难对其进行调整,所以,为避免多个环节的误差积累,高铁轨道工程测量必须具有严格的控制网标准。
3 高速铁路工程测量技术存在问题
3.1 测量仪器导致的质量问题
在实际铁路工程测量中, 测量仪器的质量问题以及使用不当是导致工程测量数据不准确的一个重要因素, 主要表现在:①测量仪器相对落后,达不到当前工程测量的标准要求。在一些工程施工中,为了节省成本,不能及时的换新的仪器,还在使用比较老式的测量仪器,这样难保证测量精度;②测量人员在使用测量仪器进行工程测量时, 往往凭借自己的经验对工程测量,没能够按照相关的规范来使用仪器,这很可能使测量的数据与实际不符,最终导致铁路工程出现质量问题;③没能按照相关的规定来管理仪器,造成仪器失真。而对于工程测量仪器来说,其管理及保养都需要专业人员来进行,不能让其他人员随意使用或放置,以防仪器失去精度。
3.2 未能控制好测量质量
对于高速铁路工程质量监控来说, 它既涉及到铁路工程的质量问题,又涉及到人们的生命和财产安全问题,不仅需要相关部门的监察,更加需要政府的职能监督。政府及社会监理要和相关部门协同进行工程验收, 高铁质量重中之重不可忽视。然而,许多工程监理没能担负起应尽的责任,没有按照监理要求对工程质量进行评估。其次有一些监理人员未使得当的测量仪器进行工程监理,这会很大程度上影响监理质量。
3.3 工程测量产生误差
3.3.1 GPS 测量误差
对于高铁工程测量的前两个阶段, 都是需要采用GPS 测量方式,而此种方式很容易出现误差,其误差的来源可以分为以下三类:
(1)与控制段相关的误差,包括星历误差和卫星时钟误差,指的是在卫星传播过程中导航电文的参数值产生误差。
(2)与接收机有关的误差,一般是接收机噪声引起的误差。
(3)与卫星信号有关的误差,指信号受到接收机和卫星之间的传播介质的影响而造成的误差。
3.3.2 CPⅢ控制测量误差
CPⅢ控制网测量方式是采用后方交会全站仪自由设站的形式。误差来源主要是:
(1)由观测值误差产生的自由设站点误差,主要原因是出现了方向观测误差;
(2)两相邻测站在平面位置和高程产生的相对误差;
(3)全站仪测量轨道各点的误差。
4 工程测量问题的解决措施
4.1 提高工程测量中的技术创新
我们的社会在不断进步发展, 对于铁路工程测量技术来说,也需要不断的创新。把先进的科学技术运用到工程测量之中,有效的提高铁路工程测量技术水平。科学技术是第一生产力,在一定意义上说,测量技术的提升以及测量标准的提升既能够降低高铁工程测量的花费, 又能够确保高铁工程施工的进度和质量。因此,我国要推动高速铁路工程测量技术的进一步发展与革新,保证我国高速铁路事业顺利发展。
4.2 加强对高速铁路工程测量中各项制度的制定与实施
这包含了在高速铁路工程测量取得成果的复测、交接、施工过程等环节上要严格遵守相关的管理办法, 进而使工程测量行为规范起来,确保高铁工程测量成果的质量。如今高速铁路工程建设不断发展, 铁路施工技术要求的精度也在不断增高。对此高铁工程的负责人要把眼光放长远,同时要根据实际发展情况,引进先进、实用的设备仪器,为提高高速铁路工程的测量质量打下一个良好的基础, 为我国的高速铁路工程事业提供推动力量。
4.3 要加强对工程测量工作的监督与管理
把高速铁路工程测量的监督工作放到首位。①工作人员必须了解高速铁路工程测量过程中的每一个细节, 遵守相应的标准规范, 施工人员也不能仅仅依赖自己的工作经验来测量。②高铁工程测量工作人员要担负起自身的责任,对测量数据严格把关,并反复审查所得数据,确保数据万无一失。在高速铁路工程测量的数据应用到实际中,必须要再次核实数据,数据的真实有效性是保证铁路工程质量的首要前提,因此,必须将监督工作有效落实。
4.4 减弱工程测量误差
4.4.1 GPS 测量误差的减弱措施
卫星时钟造成的误差是系统误差, 它包括时钟的随机误差及频偏、钟差等所产生的误差。对于这种误差往往可以通过差分技术和钟差改正法来减弱。此外还有星历误差,它可采用相位观测量求差法来获取高精度的相对坐标, 从而减弱或消除误差。对于高精度、长距离的测量可以采取精密星历法来削弱。另外,对于整体的星历误差还可以通过轨道改进法、同步求差法等来减弱误差。
要消除与卫星传播有关的误差, 可以通过倾斜因子系数来解决电离层的折射使得码相位测量变长, 载波相位变短的问题,也可以选择一个特定的时间段观测,然后使用同步观测量求差法来消除误差。
可采用差分法来处理与接收站有关的误差, 如果要求高精度定位,可以使用外接频标,给接收站提供高精度的时间标准。或者是在求解的时候把接收机的钟差作为独立未知数处理。
4.4.2 CPⅢ控制误差的减弱
我们不能完全的消除全站仪测量所造成的误差, 只能采取一定的方法来合理的减弱误差, 所测量的轨道各点在竖直方向的不平顺性跟观测高度角是有关的, 观测水平方向与在水平方向的不平顺性有关, 正矢误差与测量距离和误差角度有关,想要减弱正矢误差,就要控制观测距离和观测角度的误差,还要尽量缩小观测距离。
5 结语
工程测量对于工程施工来说是一个非常重要的环节,工程测量精度对工程项目施工质量会有着很大作用。施工前要运用工程测量技术重新核实测量结果, 一旦测量技术出现问题,整个工程可能就会出现严重的质量问题。高速铁路工程施工是一项系统且又复杂的工程项目, 必须保证铁路轨道的平顺性,才能确保高速运行的列车安全稳定运行。因此,对高速铁路工程测量技术要求非常高。想要使高速铁路发展的更好更快,就要继续深入研究工程测量技术,还要加大对高速铁路工程测量的监督力度,在严格的审查制度下,工作人员才会具有高度责任心的工作态度, 并且能够认真完成自己的工程测量任务,进而促进我国高铁工程事业的快速发展。
戈家宇,你个213啊,这么简单的论文还百度,你真当百度什么都知道啊,骚年,乖乖手写吧
数控车床精度加工论文
[摘要]在数控机床生产加工中,精度控制对产品质量具有重要影响。
加工精度则由机床的精度、编程精度、伺服精度以及插补精度决定。
为提高机床精度,在其设计环节通过CAD设计和计算机模拟技术可以有效提高机床加工精度。
在使用过程中通过加强对机台的保养,保持良好状态,保持数控机床的高精度要求。
[关键词]几何精度 精度补偿 误差分析
1、数控机精度分析
目前对数控数控机床的分类主要包括集合精度、位置精度以及加工精度。
数控机床材质的刚度和工作时的温度,对机床的精度都会造成不同程度的影响。
将数控车床的几何精度继续细分有可以分成主轴几何精度和直线运动精度。
在数控机床加工运作的过程中主动轴与回转轴之间的相对位置应该是保持相对固定的,在实际生产的过程中与设计的情况是不完全相同的,两轴之间的相对空间位置也并非固定不变的,因为构成主轴的轴承零部件在其制造的环节中会出现不同程度的误差,在使用过程中又会受到温度、工作强度、润滑等条件的影响。
主动轴的轴承精度、主轴箱在装配是的质量都会造成主轴和其回转部件在运行是发生不平衡,另外主动轴的支承轴颈在制造过程中会存在圆度误差,其前后同轴度也会存在一定程度的误差,再加之主轴在运转的过程中都会受热发生形变,这些因素都对数控机床的主轴几何精度造成影响。
在数控机床除主动轴造成的几何精度之外,导轨因为摩擦力以及机床所用的伺服电机可能会存在惯量匹配问题会对机床的位置精度造成影响。
在数控机床中有部分需要不间断工作的部件如油缸油泵、电动机、液压机等,都需要长时间连续工作。
在它们运转的过程中因为摩擦会产生一定的热量,其内部零件会受热膨胀发生形变,造成构件的实际尺寸与设计尺寸有出入,零件的结构也会因内部热应的作用变的不对称,发生构件的形变,因此数控机床运转部件受热发生形变会对机床的位置精度带来重要影响。
数控机床的加工精度与上述两种精度不同,它是整台机床在各种因素综合影响下的结果,与机床的几何精度和位置精度是密切相关的,与机床的传动系统误差、检查校正系统误差、零件固定部件无擦、刀具位置的误差等都有关联。
而且数控机床的程序编辑是否正确、生产工艺是否合理对机床的加工生产的稳定型造成影响。
因此在实际生产中,为提高数控机床的加工精度就需要提高机床的几何精度和位置精度。
2、检测数控机床精度
数控机床与所有其他电器、机械设备相同,在使用一段时间后,都会面临电子元件老化、零部件生锈、机械部件磨损等情况。
因此为保持机床能够保持较好的状态,应定期对机床进行周期性的保养,对数控机床的精度进行检测和补偿。
2.1 检测几何精度
通常在加工中心机床的几何精度检测项目中,对直线运动轴的直线度检测项目所选用的工具是平尺和千分表,一般是测试运动部件在垂直于其运动轴的其他两个坐标轴上的线性偏差。
在一台常见的普通立式数控加工中心为例,对其集合精度的检测内容主要包括对机床工作台面的平面度,运动轴在空间坐标各方向移动的相互垂直度。
主轴在中心孔径向的跳动,主轴、回转轴轴心线与机床工作台面的垂直度。
机床运动轴在X、Y坐标方向移动时工作台面的平行度;X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度;主轴箱在延z轴的坐标方向移动时的直线度以及与主轴的轴心线的平行度,主轴的轴向窜动等。
2.2 检测位置精度
数控机床所需要的定位精度可以分为定位精度、反向偏差精度和重复定位精度三项。
定位精度主要的内容指的是数控机床的工作台面或者机床的其他运动部件,在生产中实际的运动位置与程序指令位置相一致的程度;其不一致程度的差量就是定位误差。
在机床各系统中,伺服系统、检测系统、进给系统等的误差,以及运动部件导轨的几何误差都是造成定位误差的'重要因素,定位误差是会对机床加工零件的尺寸精度产生直接影响。
3、提高机床精度的措施
3.1 提高设计水平
目前我们大量使用的数控机床是以国产机床为主,机床的生产企业基本上的都具有部分的自主研发能力,可以自行设计、制造、改进产品的主体部分,机床的功能件部分人需外购。
闭眼机床局部因受力过大而造成较大变形,影响加工精度。
机床主动轴在使用过程中要受到耐磨性和温度升高的影响,因此对其温度特性进行优化设计可以有效的保持机床的加工精度。
通常在对主轴系统设计的是有,会将对机床加工精度造成较大影响的构件安装到一个与主动轴中心相交,而且与机床底座想垂直的安装面上,然后在主轴箱的两侧对称的安装其他构件,这样可以有效的改善机床因受热对加工精度。
3.2 提高机床几何精度
数控机床的几何精度能够对机床的生产精度起到决定性作用,因此在机床生产企业的设计中要能够合理的设定机床的工作精度,选择适合的加工负荷。
在机床加工零件的过程中,主轴轴颈与轴承发生的摩擦会使其温度升高,它与主轴箱的箱体孔的空间位置如果存在较大误差,会造成轴承滚到的变形,严重影响到轴承的旋转精度。
所以要严格控制主轴轴承的选配间隙。
数控机床在加工零件时长时间处于高负荷运转状态,通常机床制造企业会采用镶钢滑动导轨副结构来提高机床的刚性和精度。
该结构可以使数控机床具有最好的几何精度。
3.3 综合提高加工精度
数控机床从设计到制造、装配、使用值一个复杂的过程,对其加工精度的控制也是一个综合性的系统问题,不能仅仅依靠对某个或某几个量的控制来获取较高加工精度。
在生产制造环境,应充分考虑到制造工艺中会对机床精度造成影响的因素,消除铸造加工、机械加工对机床个构件引起的几何精度的改变。
然后通过对数控机床的数控系统进行补偿值的设定,可有效的提升机床的加工精度。
4、结束语
目前我们国内采用数控机床虽然比传统的加工机床有更高的加工精度,但是与世界先最先进的数控设备还有这很大的差距。
在现有的条件加,为提高机床的加工质量,保持更高的加工精度,需要对生产工艺精益求精,不断提高设计制作能力。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准GB/T16462-2007,数控车床和车削中心检验条件[S]
不会坏,但是要看酒精的浓度,浓度高些含水量少,相对会好些。最好还是用眼镜布蘸些酒精擦拭比较好。因为,喷的话,酒精容易进入到里面的吸音棉。所以,最好的消毒办法是擦拭!
主子,臣以为无线蓝牙耳机不要用酒精喷从导电性方面,酒精不导电,但卑职以为酒精一般都是可食用或含量为百分之75酒精为多,总归不好从腐蚀性方面,也从无纯酒精考虑,也是不好综上所述,臣不建议您如此做。当然,您如果只是喷在表面,刻意的控制不进任何小孔,那么偶尔为之还是可以的。
在食品工业、酿酒行业、石化和工矿企业、环境检测、公安交通管理、社会公用事业等一些国民经济生产和人们工作生活的领域和场合中,常常需要检测特定环境中酒精气体的浓度,以确保工厂企业环境安全和人民生命财产安全[1-4]。如监控酒精生产车间和石化厂的酒精浓度,可以避免工厂起火和爆炸事故的发生;监测工矿企业场地的酒精浓度,能避免工作人员出现酒精中毒等恶性事故;检测司机体内酒精含量,可以防止驾驶人员酒后驾车,减少恶性交通事故的发生。因此,研制酒精气体浓度检测仪具有十分广阔的现实和潜在的市场需求,并具有十分重要的意义。传统的酒精气体检测仪因传感器性能、电路设计、数据处理算法等原因,存在着气体选择性不高、抗干扰性能差、智能化程度低、仪器操作复杂、无法实时保存和调看数据等突出问题[3-4]。鉴于此,笔者设计和研制了一种无线智能酒精浓度探测仪,弥补了传统酒精检测仪器的缺点和不足。
1 系统总体方案
该酒精浓度探测仪由发送端和接收端两部分组成,其原理框图分别如图1和图2所示。发送端主要包括酒精浓度传感器与A/D转换电路、STC90C52RC单片机、浓度阈值设置与声音报警电路、语音播报电路、LCD显示电路和无线收发电路六部分;接收端由无线收发电路、STC90C52RC单片机、数据接口通信电路和上位计算机组成。
2 系统硬件电路设计
2.1 传感器电路与A/D转换电路
TGS2620为日本费加罗(FIGARO)公司生产的一款可以探测气体中酒精浓度的半导体气体传感器,具有灵敏度高、功耗低、寿命长、成本低等特点[5-6]。其电路连接如图3所示,其中,RH为加热器电阻,室温下时为83±8 Ω;RS为传感器电阻,其阻值和还原性气体浓度之间的数学关系为:
通过检测VRL就可以确定出待测气体浓度C。
电路中运放OP07接成电压跟随器形式,对传感器和后级电路进行隔离,减小电源波动和外界因素对采样数据的影响。ICL7660是MAXIM公司生产的小功率极性反转电源转换器,作用是将+5 V电源变换成-5 V电源为OP07供电。其中,CC2采用漏电小、介质损耗低的10 μF钽电容,以提高电源转换效率。TLC1549是TI公司生产的10位分辨率逐次逼近型ADC芯片,具有自动采样和保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能,在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB。
2.2 LCD显示、阈值设置与声音报警电路
16×2个字符液晶显示模块DM-162显示报警阈值和酒精浓度值。为了减少单片机I/O口的使用数量和简化电路结构,采用间接控制(4位数据总线)方式,接口电路如图4上部分所示。初始化时,需写入28H指令码将8位总线转为4位数据接口方式。管脚BLA、BLK和VL分别是液晶背光源正极、负极和显示对比度调整端,RS、E分别是寄存器选择端、读/写信号线和使能端。
酒精浓度阈值设置和声音报警电路如图4下部分所示。当设置键S1按下时,进入阈值设置(初始阈值为500 ppm)界面,再按下键S2或S3,对阈值作增加或减小操作,步长为20 ppm。阈值设置好后写入STC90C52RC单片机片内5 KB EEPROM的第一扇区2000H和2001H地址中,使系统重启不必重新设置。若酒精浓度值大于阈值,将P0.7口线置为低电平,三极管8550驱动蜂鸣器发声音报警。
2.3 语音播报电路
采用华邦(Winbond)公司的ISD2560语音录放集成芯片作酒精浓度值播放,电路如图5所示。话筒采用差分形式接入到片内前置放大器的MIC端和MIC REF端,以抵消噪声和提高输入共模抑制比。扬声器接成双端输出形式,输出功率为单端用法时功率的4倍。单片机的P2口、P3.0和P3.1口线分别与地址线A0~A9相连,用来设定ISD2560片内480 KB EEPROM(地址为0H~257H)中存储语音段的起始地址,录音和放音功能均从该起始地址开始,录音过程中信息段地址自动增加。本系统在ISD2560中需录入语音信息有:“当前酒精浓度值为”、“零”、“一”、“二”、“三”、“四”、“五”、“六”、“七”、“八”、“九”、“十”、“百”、“千”、“点”、“ppm(浓度单位)”。由于ISD2560的语音录放时间为60 s,按每秒3个汉字计算,则可录放180个汉字,因此满足播报要求。此外,通过P3.0、P3.1和P2.0~P2.6口线可以配置ISD2560的操作模式[7-8](地址为300H~3FFH)。P3.4~P3.6口线分别用来控制语音芯片的片选、芯片的开关、录音/放音模式选择。P3.2口用来判断芯片的存储空间是否已经填满或者信息存储是否溢出。由于录音时在每个信息段结尾处自动插入标志,当放音遇到该标志时产生宽约为12.5 ms的负脉冲。用P3.3口检测到此脉冲的上升沿后才播放另一段录音,避免语音播放不连续。
2.4 无线收发电路
系统采用NORDIC公司生产的工作于2.4~2.483 5 GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片nRF24L01完成无线数据的收发工作,nRF24L01的最高传输速率为2 Mb/s,电路如图6所示。稳压芯片LM1117-3.3 V将5 V输入电压转换成3.3 V给nRF24L01供电。nRF24L01与单片机接口为四线SPI方式,CSN、SCK、MOSI、MISO管脚分别是SPI的片选使能线、时钟线、数据输入线、数据输出线。IRQ为中断信号线(低电平有效),接至单片机的外部中断管脚,单片机主要是通过该接口线与nRF24L01进行通信并判断数据接收和数据发送是否完成。CE为芯片的RX/TX模式选择线。IREF为参考电流输入端,通过22 kΩ电阻接地。管脚ANT1和ANT2给天线提供平衡的RF输出,通过后接的简单射频网络匹配电路获得单端50 Ω的阻抗输出。网络匹配电路在发送模式时阻止谐波,在接收模式时克制本地振荡漏出。VDD_PA管脚输出1.8 V电压,给片内功率放大器提供电源。
2.5 数据接口通信电路
接收端的计算机与单片机间的通信由串行USB接口集成电路CH340T完成,如图7所示。CH340T支持USB1.1或者USB2.0/USB3.0通信,具有仿真接口,并且可以升级外围串口设备,支持常用的MODEM联络信号,支持IRDA规范的SIR红外通信,提供RS23RS48RS422接口等功能。CH340T内置有独立的收发缓冲区,支持通信波特率50 b/s~2 Mb/s的单工、半双工、全双工等异步串行通信。图7中,在CH340T芯片的发送脚TXD上反接一个二极管1N4001,防止该引脚将电流倒灌到单片机;在接收引脚RXD上加一个300 Ω的限流电阻来防止单片机对CH340T倒灌电流;从而避免电流倒灌导致不需要供电工作的另一方芯片继续工作。
3 系统软件设计
3.1 下位机软件设计
下位机的程序开发和调试是在Keil μVision4集成开发环境下进行的,包括发送端和接收端的软件设计。
3.1.1 发送端软件设计
发送端软件流程如图8所示。单片机上电后进行系统初始化,完成单片机内部系统变量的初始化以及TLC154DM-16ISD2560和nRF24L01等外部设备的初始设置;然后延时大约5 min,预热传感器TGS2620,保证传感器工作正常;程序初始化结束后,系统进入监控状态。若报警阈值设置键按下,进入报警限设置模式;若录音键按下,进入录音模式;然后启动A/D转换获取采样数据,作滤波处理、标度变换和系统误差校正后得到被测酒精浓度值。该值与报警阈值比较,若结果是“大于”或“等于”,启动蜂鸣器发声程序,作声音报警,提示酒精浓度超标;接着该值在DM-162液晶模块上实时显示;最后判断放音键是否按下。若按下则根据酒精浓度值查找ISD2560中对应语音信息的存储地址开始放音;放音结束后,该值由nRF24L01发送程序发送到接收端;待发送完成后,采集、显示和发送新一轮的酒精浓度数据。
发送端软件应用了防脉冲干扰平均滤波法[9]对A/D采样数据作预处理。其原理是:连续采样K次,然后对这K个采样数据进行比较,去除其中的最大值和最小值,计算剩下的K-2个数据的算术平均值作为采样有效值。该方法融合了中位值滤波法和算术平均滤波法的优点,既可去掉脉动性质的干扰,又可消除偶然出现的脉冲性干扰引起的采样值偏差。为加快计算速度,设计数字滤波器时K=10。
为了提高系统的实时性,软件中采用分段线性插值法[10-11]作标度变换。过程如下:(1)按传感器TGS2620的标定曲线,将该曲线进行非等距分段(曲率变化大(小)时,样点距离取小(大)),选取各分段点坐标(VRLi,Ci)(i=0,1,…,M),其中:VRLi和Ci分别为不同样点时传感器输出电压值和对应浓度值;(2)计算相邻样点间的拟合直线斜率ki=(Ci+1-Ci)/(VRLi+1-VRLi)(i=0,1,…,M-1);(3)将M组坐标数据(VRLi,Ci)和对应斜率ki存储于单片机片内EEPROM的第二扇区(地址为2200H~23FFH)中;(4)每采集到一个电压值VRL即查询EEPROM表,找出VRL所在区间(VRLi,Ci)~(VRLi+1,Ci+1),取出该区间(VRLi,Ci)和ki数据,用线性插值公式C=Ci+ki(VRL-VRLi)计算出当前酒精浓度值C。
将采集到的N个样本数据(xi,yi)代入式(5)中即得到系数a、b的值,并存入单片机的内存单元中。系统测量时,将标度变换后的酒精浓度测量值x代入误差校正方程y=ax+b中,即可得到校正后的酒精浓度值y,从而达到消除系统误差的目的。
3.1.2 接收端软件设计
接收端单片机的软件流程如图9所示。接收端开机上电后,程序初始化设置nRF24L01和串口,然后进入监控场景。当nRF24L01接收到一帧完整的酒精浓度数据后,立即通过串口发送到上位机。接收端单片机与PC之间数据交互采用异步通信模式。独立波特率,串口协议设置为:波特率9 600 b/s,8 bit数据位,1 bit停止位,无校验位。
3.2 上位机软件设计
上位机用户界面采用通用的基于对象的程序设计语言Microsoft Visual Basic 6.0开发,实现酒精浓度数据的接收、显示和保存。软件用到了串行通信控件MSComm。MSComm控件是Microsoft公司提供的Windows下串行通信编程的ActiveX控件,通过对此控件的属性和事件进行相应的编程操作,即可轻松地实现串行通信。串口通信协议与接收端完全相同。上位机软件的程序流程如图10所示。
4 系统测试
为了检验本系统的测量性能,采用无水乙醇和纯净水按照一定体积比配制标准的酒精溶液作为被测量对象,测试结果如表1所示。其中:单位ppm=μg/mL表示1 mL酒精溶液中含酒精的质量。由测量结果可以看出,测试数据覆盖传感器的量程,测试最大相对误差小于±2%,优于同类设计产品[3-5]。
为了获得本仪器发送端与接收端的最大无错误率的通信距离,在室外进行了nRF24L01随距离的错误率(临界区间)测试实验,结果如表2所示。其中,每米的错误率是10次试验后计算得到的平均值。可见,nRF24L01的传输距离可达到100 m,略高于RFID、ZIGBEE和蓝牙等无线通信技术[12]。
5 主要技术指标
本仪器主要技术指标如下:(1)测量范围:50~5 000 ppm;(2)灵敏度(传感器电阻变化率):0.3~0.5;(3)测量精度:≤±2%;(4)传输距离:≤100 m;(5)工作电源:DC+5 V;(6)工作环境温度:-40 ℃~+70 ℃;(7)工作环境相对湿度:0~85%RH。
6 结束语
本文设计研制了一种基于STC90C52RC单片机、TGS2620酒精传感器和nRF24L01无线通信芯片的酒精浓度探测仪。该仪器现已投入到成都市某小型酿酒厂酒池的实际生产中。现场工作情况表明:系统运行正常,工作可靠;系统具有气体选择性和灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、通信距离远、功耗低、抗工业干扰能力强、性价比优异等优点。该仪器可以应用于食品加工行业、工矿企业、石油和化学工业、环境检测与保护、社会公用事业、高空作业人员、公安交通管理(如酒后驾车、交通警察执法)等需要现场检测或无线遥测酒精气体浓度的场合中,市场应用前景广阔、推广价值较高。
参考文献
[1] 李海涛.基于QNX的远程车载酒驾智能监控系统[J].电子技术应用,2014,40(8):136-139.
[2] 宋晓宇,高国伟,李世川,等.基于单片机控制的酒精浓度检测系统的设计[J].传感器世界,2017,23(8):18-23.
[3] 俞露芦,陶大锦.基于单片机的酒精浓度检测仪的设计[J].微型机与应用,2014,33(22):34-36.
[4] 葛毓.基于GPRS/GPS的车载酒精检测和控制电路的设计[D].南昌:南昌大学,2010.
[5] Zhang Zhe,Tong Jin,Chen Donghui,et al. Electronic nose with an air sensor matrix for detecting beef freshness[J].Journal of Bionic Engineering,2008,5(1):67-73.
[6] FIGARO Group.General Information for TGS sensors[EB/OL].(2008-04-23)[2019-07-03].http://www.figarosensor.com/products/common(1104).pdf.
[7] 程可嘉,王振松,刘晓云.ISD2560在门禁系统语音播报中的应用[J].自动化技术与应用,2009,28(5):75-77.
[8] 胡珍玉.智能语音提示器系统设计[J].应用能源技术,2012,15(12):34-38.
[9] 张秀再,陈彭鑫,张光宇,等.河流水质实时监测系统[J].电子技术应用,2015,41(2):82-85.
[10] 梁晓雷.基于单片机的分段线性插值算法实现[J].电脑知识与技术,2012,8(21):5236-5243.
[11] 韩潇,曾立,占丰,等.基于分段多项式近似的DDFS研究及FPGA实现[J].电子技术应用,2018,44(3):22-30.
[12] 佚名.各种主流无线通信技术[EB/OL].(2018-05-11)[2019-07-03].http://tech.rfidworld.com.cn/2018_05/d78-ffddd177e3bca.html.
胡仕兵,陈子为
(成都信息工程大学 电子工程学院,四川 成都610225)