论制造型企业的生产现场管理改进摘要管理是企业生存之本，现场是企业立足之地，现场管理是企业的基础管理。企业的现场管理不能适应新形势的要求，在一定程度上影响着企业的生产效益，制约着企业的进一步发展。因此，合理制定一个适合自己企业的生产管理制度，成为大多数企业管理人员的当务之急。生产现场管理：是指为了有效地实现企业的经营目标，对生产过程诸要素，包括人（操作者、管理者），机（机器设备、工艺装备），料（原材料、辅助材料、零部件），能（水、电），法（操作方法、工艺制度、规章），环（环境），信（信息）等进行合理配置和优化组合，将它们有机结合，达到一体化，通过生产过程的转换，产出符合市场需求的、质量合格的、成本低的、交货期及时的产品的一种综合管理方法。本文通过加强现场的重要作用和现场管理对安全生产的现实意义来说明生产现场管理的意义,并结合本人工作单位山东聊城东海锻压机械有限公司生产现场管理现状，指出其现场管理的经验及不足，联系工商企业管理的理论知识先进的现代管理方法，加强零件设计的规范化，改进生产现场的流程管理，产品工序设计与安排，完善生产现场设备的维修保养制度，产品质量改进与保障体系，员工现场管理理论和方法的培训教育对生产管理优化作用的探讨。从而找出生产现场管理改进的方法和应采取的措施，从而指导企业的生产水平迈上一个新的台阶，达到企业价值与员工发展的有机结合，也为其他中小型制造类企业的生产现场改进提供一个借鉴。关键词： 生产现场管理改进 5S管理 TQM质量管理前 言我国是一个制造业大国，但并不是制造业强国，无论是从技术上还是管理上都与发达国家有较大的差距。另一方面，制造业是其他行业的基础，只要大力发展装备制造业，才能从根本上利用现代化的生产方法，为我国经济和社会发展贡献更大的力量。随着国际竞争的日益激烈，企业面对的技术和产品等各方面的压力越来越大，如何提高制造类企业的竞争力，尤其是为数众多的中小型企业的生产管理能力，突出区域优势，加强整体产业整合，优化人员配置，实现技术和市场的双重突破，具有不可估量的现实意义!现场管理是对生产现场中的人流、物流、场所三者之间的关系进行科学地分析研究，使之达到最佳结合状态的一门科学管理方法。客观存在以物在场所的科学管理为前提，以完整的信息系统为媒介，以实现人和物的有效结合为目的，通过对生产现场的整理、整顿，把生产中不需要的物品清除掉，把需要的物品在规定位置上，使其随手可得，促进生产现场管理文明、科学、达到高效生产、优质生产、安全生产。我的毕业设计主要从下面几个方面入手：（1）学会进行方案的比较和各种管理方式的综合运用；（2）了解设计的一般步骤和现代企业生产的基本流程；（3）深入企业生产一线，发现并解决实际问题的能力；（4）培养理论联系实际，综合均衡，从战略上进行管理的能力。利用所学的机械及工商企业管理等方面的知识，并结合我在实际工作中的经验及对生产现场管理的深入研究，我选择这个课题作为我的毕业设计，进行大胆的尝试。设计中主要以课本和各种参考资料作为依据，从简单入手，聆听设计人员，厂长经理，一线管理人员及现场员工的建议与方法，把所学的知识形成一个整体，以适应企业发展的需要。在此我非常感谢东海锻压厂长李玉西，厂总设计师张云和，车间主任马振东及其他一线管理人员及所有职工的大力支持，是你们给我提供了大量翔实的材料和建议，才能顺利完成本篇论文。当然，由于知识有限，经验不足，一些问题考虑不周，也可能存在有某些错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。目 录第一章 我国制造业的概状………………….……….……..…………… 我国制造业历史发展状况…………….……….…………………… 现代制造业发展情况及未来发展方向……………………………… 我国生产现场管理的现状及原因……….……….…….………… 3第二章 我厂生产现场管理概述…………………………………….…… 我厂发展概况………………….……….……….……….….…… 我厂生产现场管理实际情况及改进方向……………………………6第三章 现场操作维修与保养的改进…….…. ….……….…….……. 我厂产品生产流程……………………………………………………. 机床操作与维修保养改进………………………..…………………. 数控设备的预防性维修……………………….…….…………… 5S的现场管理法……………………………………….…………… 17第四章 产品质量控制改进…………………………………….………… . 产品退货及质量问题…………………………………………………. 厂部改进意见………………………..………………………………. TQM的现场质量改进………………………………………………21第五章 改进后现场管理状况及总结……………………………………24参考文献…………………………………………………....…………...……25 第一章 我国制造业历史发展状况 我国制造业历史发展状况1978年的中国，刚刚从文革中解脱出来的中国百废待兴。在建国之后的29年中，中国模仿苏联的计划经济体系建立了较为完整的制造业体系，能够制造各类工业和消费产品，通过“三线建设”，军工制造业建立了一定基础。 八十年代中叶，中国的制造业开始重新崛起，随着国家政策的不断放开，以及沿海地区开放程度的逐渐提高，民营企业逐渐崛起。“苏南模式”和“温州模式”成为两种体制改革的模式，使得中国基本完成了计划经济向市场经济的转型，而中国市场也逐渐由供不应求转向供大于求。在改革开放的第二个十年中，伴随着民营经济的崛起和外资制造业进入中国，中国沿海地区的制造业得到了迅速发展。内地和沿海地区的制造业，乃至整个区域的经济实力的差距逐渐拉大。民营制造业的崛起和外资制造业的进入是突出特征是出口导向型制造企业大量出现，这些企业充分发挥低成本优势，逐渐形成了国际竞争力，赢得了大量的OEM订单，成为国际制造业的生产外包基地。而支撑这些企业实现低成本优势的，是来自中国农村的大量低成本劳动力和沿海地区逐渐形成的专业化产业集群化生产，是这种优势让我国一步步的成为制造业大国，而现在我国已经建立起门类齐全的国有制造业体系,制造业有了相当的基础,并已形成规模,在制造技术的基础性研究和先进制造技术领域取得了瞩目的成就。 现代制造业发展情况及未来发展方向 虽然中国已经成为一个令世界瞩目的工业生产大国，但是，中国制造业“大而不强”，也是一个不争的事实。从中国的综合国力、制造业的素质和竞争能力，特别是拥有的自主核心技术看，中国与世界经济史上被称为“世界工厂”的英国、美国和日本相比，还有很大差距。透视中国制造业的现状，存在以下制约因素： (1)环境和能源的制约。目前，我国能源消耗大、污染严重，单位产值能耗远远高于国际先进水平。 (2)核心技术的制约。中国制造业的生产技术特别是关键技术主要依靠国外进口。一方面自主开发能力薄弱，缺少自主知识产权的高新技术，另一方面对国外先进技术的消化、吸收、创新不足，基本上没有掌握新产品开发的主动权。 (3)产业结构的制约。产业结构不合理，装备制造业发展严重滞后。一方面，市场急需的高技术含量高附加值的技术装备和产品严重短缺，不得不长期依赖进口，另一方面，低水平、低技术含量的制造产品严重积压，生产能力严重过剩。 (4)中国制造业原有的比较优势正在逐渐减弱。中国的比较优势主要在劳动密集型产业以及低廉的产品价格，但这一优势正逐渐减弱。 (5)人力资源缺乏。一方面，高学历、高技术的人才外流严重影响中国制造业的自主研发能力，另一方面，职业技术工人严重缺乏影响中国制造业的整体能力。随着中国制造业的迅猛发展，“技工荒”问题已十分突出，成为影响中国制造业进一步发展的“瓶颈”。 (6)很多制造行业由于底层技术缺失，导致产品同质化，陷入无序的恶性竞争。中国制造企业在竞争中自相残杀，相互压价，导致中国的出口导向型制造企业利润水平极低，很多企业甚至只是靠国家的出口退税而维持微薄的盈利。(7)制造企业盲目扩张，导致了制造行业的产能过剩，效益下滑。综上所述，虽然我们的制造业很大而全，但是没有突出优势，仅仅是靠代工生产及一些低档产品的重复生产，附加值不高，综合利润率低，特别是在此次严重的全球性金融危机背景下，有好多的中小型企业就无法生存下去，严重制约我国制造业的进一步发展。总体来说，我认为面今天的生存环境，我们应该从以下几点把握：1、加大研发投入，注重制造业的创新体系，发展自己的核心技术。2、以品牌塑造为核心，实施创名牌战略，增强产品质量及市场认可度。3、发展绿色制造。兼顾发展、资源、环境和生态的制造模式，对环境的影响最小、资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。4、全方位培养制造业人才。应大力发展高质量的职业教育，为提升中国制造的技术水平和劳动生产率提供强有力的人力资源支持。总之，中国要成为制造业强国，必须通过新的技术革命及管理革新，在全面确立产业技术优势的基础上，既靠物美价廉的产品在国际市场中占有相当的比重，又要凭借一流的科技水平和产品创新能力，领导世界工业发展的新潮流。 我国生产现场管理的现状及原因所谓现场，就是指企业为顾客设计、生产和销售产品和服务以及与顾客交流的地方、现场为企业创造出附加值，是企业活动最活跃的地方。在制造业中，开发部门设计产品，生产部门制造产品，销售部门将产品销售给顾客。企业的每一个部门都与顾客的需求有着密切的联系。从产品设计到生产及销售的整个过程都是现场，也就都有现场管理，这里我们所探讨的侧重点是现场管理的中心环节--生产部门的制造现场。现场管理是现代企业管理的有机组成部分,它是运用科学的管理思想、管理方式，对生产现场的各种要素进行合理配置和优化组合的动态过程。要维持企业的正常运作，就必须使所用的资源处于良好的、平衡的状态，加强现场管理，以有限的资源获得最佳的经济效益。现场是企业管理活动的缩影，企业的主要活动都是在现场完成的。它的重要性表现在以下几点：1、现场能直接创造效益。现场是产品开发和生产的场所，企业要降低生产成本、按期将产品交付给顾客，以及产品质量要达到顾客期望的要求，这一切都要在现场实现，企业也正是从现场获得产品的附加值而得以在社会上生存和发展。 2、现场能提供大量的信息。俗话说百闻不如一见，间接的信息不一定都是真实的，要想获得准确的第一手材料，只有到现场去做深入细致的调查了解。 3、现场是问题萌芽产生的场所。现场是企业活动的第一线，无论什么问题，都是直接来自现场，出现问题时如不及时采取对应的措施，放任自流而任其发展，向着好的方向发展的概率要比向坏的方向发展的概率要小得多。 4、现场最能反映出员工思想动态。人是有感情、有思维的，一个人所做的不一定是他认为是最理想、最顺心的工作，如果他感到不称心，心里就可能别扭而意气用事。这有意识或无意识地会反映到他的工作上，都是会直接或间接地影响产品和生产效率。 总之，到了现场才能清楚地了解现场的实际情况，一个企业管理水平的高低，就看其现场管理是否完成总的经济目标而设定了各项阶段性和细化了的具体目标，是否很好地引导广大员工有组织、有计划地开展工作，经济合理地完成目标。现场是企业所有活动的出发点和终结点，不重视现场管理的企业终究是要衰败的，然而我国企业现场管理的现状又是怎样的呢？在我们的脑海里面，制造业的生产车间都是机器轰鸣，人声鼎沸，现场给人一种忙碌、杂乱的感觉，地上到处都是垃圾、油污和灰尘，零件及各种零件箱在地上随意乱放。各类人员和各种运输设备就在这样脏、乱、差的环境中低效地作业，最先进的设备也加入不良机械的行列，等待维修或报废。员工在这样的工厂里，当然是越干越没劲，要么过一天算一天，要么另栖他枝。这样的现场我们认为它只会生产问题和制造麻烦。可以想象，这种工作环境，是很难生产出高质量的产品的，其产品的成本不可能是最低的。所以不难看出我国企业的现场管理在世界总格局中处于一个相对落后的水平。 我国企业在现场管理方面存在很大的差距，无论国有、私营企业的现状，其现场管理没有完全强调现场意识和作业标准化，导致有些企业浪费严重、不良品增加、效率低下的恶性循环。对一些企业来说，全面质量管理（TQC）似乎成了过去，近几年流行的ISO9000质量体系认证也确实让一些企业耳目一新，预计我国通过认证的企业数量不久将会位居亚洲前列。但是我们必须看到：我国的一些企业的基础工作与发达国家的差距依然较大，许多具体工作没有去做，或者只是浮在表面；定量把握工序中的因果关系对许多企业来说还是天方夜谭；新产品开发的策划和开发还是凭拍脑袋、拍胸脯，最后是拍屁股解决问题的思路还是天真的想当然。 2、造成这些现象的原因 现场是企业的一面镜子，企业管理水平的高低及企业文化直接反映在现场的管理上。造成我国企业现场管理的这种现状是有其根源的，主要原因是： （1）旧体制的影响，在我国过去相当长的时期内，计划经济占主导地位，由于物资供应相对缺乏，就形成了所谓的卖方市场。在计划经济时期，企业的生产经营活动并不需要关心市场需求，而是根据指令性计划。工厂不需要考虑产品的销路，只要能生产出产品就行了。所以体现在形式上是为了扩大生产量而争取国家尽可能多的设备物资，也就无所谓什么市场竞争。改革开放了以后，企业管理的重点没有及时适应向市场经济的转变。导致企业管理基础工作薄弱。企业没有及时对计划经济体制下制订的企业内部规章制度进行修订；在机构调整的过程中随意撤并了质量、计量等职能机构，以致企业内部一些关键性的基础工作处于空白状态；导致企业管理不严、劳动纪律松懈、现场管理混乱、产品质量下降。 （2）管理观念守旧，在日趋激烈的市场竞争面前，仍然有不少企业的经营管理观念严重滞后于市场经济的要求，企业的市场意识、风险意识、资本经营意识、创新意识等都十分薄弱。企业管理者，习惯于计划经济条件下的企业管理方法，重领导政绩，轻经济效益；重外部环境，轻内部管理；重眼前利益，轻长远发展，等等。相当一部分企业以改代管、以包代管、以股代管、以奖罚代管的现象依然相当严重。不少企业市场营销和技术开发能力薄弱，管理层次多，工作效率低，产销率下降，库存积压严重。企业的管理者也养成了不求有功、但求无过的心理，员工抱着看似铁一样的饭碗，几十年如一日，按照一个模式工作，这样的企业如何谈发展。 （3）企业管理人员的知识老化，整体素质较差，其经营管理水平、开拓创新能力、管理决策水平等，都无法适应市场经济的新环境，忽视了对职工进行培训教育，导致职工的技术素质、道德水平和劳动纪律明显下降，无法满足企业生产经营发展的需要。第二章 我厂生产现场管理概述 我厂发展概况聊城市东海锻压有限公司成立与1994年，是以锻压。铸造为主的综合性股份制工业企业，主要生产农用运输车的铸件，主要销售到时风、巨力、飞彩、双力等大型企业，目前公司资产总额6140万元，各类设备122台套，拥有员工1000人， 是集铸造、锻压、机械加工于一体的综合性股份制工业企业，占地400亩，产值超亿元，资产总额8900余万元，是以铸造、精锻、冲压、机械加工、装配为主的汽车零部件生产企业。拥有员工1200人，专业技术人员近百人，其中高级职称技术人员68人，锻件年生产能力18000吨，锻造件15000吨多年被评为聊城市明星企业，山东省先进民营企业 ，AAA级信用单位。本厂主要生产各类精密锻造产品，产品包括臂类、轴类、连杆类、盘类、叉类、各种羊角轴、转向节等；生产各类精密锻造产品，产品包括制动毂、小型铸造件、专门出口美国的制动毂、变速箱体、钢圈、刹车总成、前桥、半轴套管等。年能生产铸造件万吨，锻造件500吨。公司具有完整的QS9000质量保证体系（QS9000质量保证体系是美国通用、福特、克莱斯特三大汽车公司正在采用的质量体系标准。QS9000体系比ISO体系覆盖的内容宽而广，从质量管理角度出发，ISO9001包括质量成本、营销、产品安全和责任等多方面的内容，QS9000是在ISO9001标准基础上结合汽车工业的特点，又增加了生产部件批准过程、不断的改进、制造能力等因素），产品主要销往国内及美国、韩国等地。公司现拥有大型机械设备160台（套），其中精密锻造生产线两条、前轴加工线一条、转向节生产线三条、轴头加工线、制动磨檫盘加工线、专用焊接线、磷化处理线、烤漆线、前轴总成自动装配线等生产线。 我公司以“以诚为本、与时俱进、吸天地之灵气、铸世界之辉煌”作为企业发展宗旨，充分发挥民营企业的优势，不断开发新产品，及时调整产品结构，强化市场营销，使企业规模和技术水平获得了超速发展。公司适时的开发生产出了多种铸件、锻件，与多家企业建立了稳固的协作关系。公司具有完整的TS16949量保证体系，部分产品出口国外。 公司主要产品 铸件：重型汽车配件、工程机械配件、农机配件、城市建设用品等（球墨铸铁、灰铁） 锻件：转向节、轴类、臂类、盘类、叉类等 主营产品 铸件产品、后桥壳、机座、锻件产品 我厂生产现场管理实际情况及改进方向现场是由各生产要素所构成的，现场管理是对人、机、料、法、环、信息、制度等生产要素的综合管理，而人是现场管理中诸要素的核心，只有满足了员工“自我实现”的高层次追求，实现员工“自我发展，自我完善”的个人价值观，同时营造出员工"自我管理"的企业文化氛围和参与管理的"自我改善"机制，才能实现以人为本的对现场进行全方位的优化，为企业管理的整体优化打下坚实的基础，进而提高企业的核心竞争力，取得市场的竞争优势。
先后于1983年1986年南京航空航天大学学士与硕士毕业，1990年哈尔滨工业大学博士毕业，1992年西北工业大学博士后出站，破格晋升教授；1994年评为博士生导师。现任全国塑性工程学会副理事长、青年工作委员会主任，塑性成形模拟与模具技术国家重点实验室学术委员会副主任，全国冲压学术委员副主任，中国材料工程大典《板料冲压成形》篇主编；The ASME JMSE、JMPT、JMST、FEAD及《中国科学》、《自然科学进展》等重要刊物的审稿人；ICFDM、IMCC、ICNFT等国际会议学术委员会委员和分会场主席；《塑性工程学报》、《锻压技术》、《金属成形工艺》编委；陕西省机械工程学会理事、学术工作委员会委员，陕西省材料研究学会理事。主要从事精确塑性成形先进理论与技术及其建模、计算机仿真的研究与教学工作，在不均匀塑性变形力学理论与精确塑性成形规律，精确塑性成形过程建模、仿真及优化，薄壁轻量化构件精确成形先进技术等研究方面取得重要进展。研究发展了主动控制不均匀变形发挥材料精确成形潜力的理论与技术。研究建立了大口径薄壁管数控弯曲成形过程失稳起皱能量模型和弯曲回弹模型，揭示了起皱和回弹的机理及其主要影响因素，发展了可实现过程模拟与缺陷预测的系统，为薄壁轻量化构件精确成形先进理论与技术的发展奠定了基础。揭示了无模约束自由变形规律及效应，解决了管轴压精确成形技术发展的难题。 提出了复杂塑性成形三维有限元模拟的新算法并发展了相关仿真系统，结合物理模拟，揭示了复杂叶片精锻和组织演化规律；解决了大型铝合金型材等温挤压技术发展中迫切需要的温度与速度效应问题。研究揭示了旋轮运动轨迹对多道次普通旋压精确成形的影响规律，提出了以降低不均匀变形为目标的确定旋轮运动轨迹相对曲率半径的方法。主持承担包括国家自然科学基金（杰出、重点、面上）项目在内的重要课题34项；获国家发明奖1项，省部级科技进步二等奖4项；发表论文180多篇， SCI、EI、ISTP以及他引和特邀报告130多篇次；获教育部“高校青年教师奖”，享受国务院颁发的政府特殊津贴，曾被中航总评为“做出突出成绩的中国博士学位获得者”，获中国机械工程学会青年科技成就奖等。领导的学术团队入选国家“985工程”“航宇材料技术科学”一级科技创新平台团队，获 2004年国家科技进步一等奖。已培养出博士后、博士和硕士33人，其中，2人获省级优秀博士学位论文， 2人晋升教授，1人被评为博导；6人获校优秀硕士学位论文；1人被评为校研究生“十佳科技英才”。指导的本科生有9人获得校优秀本科毕业设计论文。
摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。 关键词：冲压模具设计 机械运动 控制 灵活运用 1.引言 本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。 2.冲压过程中机械运动的概述 中国塑料模具网 冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。 机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。 既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。 冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。 3.冲裁模具中机械运动的控制和运用 冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。 按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。 对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。 有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。 对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。 4.弯曲模具中机械运动的控制和运用 弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。 有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。 值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。
手机上盖注塑模具设计（Nokia）PROE论文编号:JX457 有图纸。有开题报告，答辩稿，说明书字数:13321.页数:43 前 言一、本次设计的任务本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计；是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容包括对塑件成型工艺的分析，如何确定分型面、型腔数目以及选择注射机型号。确定模具的总体结构、型腔、型芯的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性；浇注系统的设计，确定浇口形式及位置大小；确定主流道，分流道和冷料穴的形式及尺寸；脱模机构的设计，脱模力的计算；模架的确定；侧向分型及抽芯机构的设计，导向机构的设计，冷却系统的设计。 二、设计要求 1、在设计过程中要理论联系实际，扎实的掌握理论基础知识，以便灵活应用解决实际问题。 2、在设计过程中要不断地修改，拟定几种方案以便进行比较，在保证塑件使用要求和外观精度的基础上尽量采用简单的模具结构。 3、在设计过程中要不断地查取有关的设计资料，在努力采用以前的模具结构的基础上要进行大胆、稳重的修改，以便设计出有新颖的模具。、 4、设计中遇到的问题要多与指导老师交流，要合理、认真、独立地完成。 5、设计中应尽量采用标准件，这样就可以减少模具的制造难度。任务书 设计课题 本次毕业设计的题目是：手机的塑件注射模。技术要求：1、制件无缩瘪、气泡等缺陷。2、本件与底壳配合。3、材料为：ABS 二、课题设计要求 1、测量及绘制塑件图（要求用PRO/或UG）进行产品的造型。 2、分析塑件结构，确定模具总体结构方案。 3、绘制型腔、型心分模图（三维造型）。 4、模具总装配图的装配方案 5、非标准零件图。 6、编制型腔、型心等成型零件的制造工艺。 7、模具的装配方案说明。 8、设计说明书。摘 要 本次毕计业设的题目是：手机上壳的塑件注射模。本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。 关键词：分型面、浇口、型腔，型芯，镶块，脱摸力,潜伏浇口。 Abstract :This graduate that design is:The movetelephone that shout the Battery door injects the design primarily passeses to piece viability assessment for request for of shape, size and its accuracy coming proceeding injecting type piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick, slope and circle angle and whether to have core-pulling or not the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface, type the number, gate the form, place the size;The among them and most important is a certain type core and the construction of the type , for example adopt the whole the type of type still , and their fixed position and tight way of .In addition and still analyzed the molding tool to suffer force, mold that design that the design of the pattern draw mechanism, match the design etc. to lead to the mechanism, cooling draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of prinipal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card. Key phrase: parting line,the gate, cavity,core,mold insert, ejection force,submarinegate.目 录前 言 2一、本次设计的任务 2二、设计要求 3任务书 3一、 设计课题 3二、课题设计要求 4摘 要 4Abstract 5概 论 6第一章 塑件分析 7第二章 塑件材料的成型特性与工艺参数 7第一节 塑件材料的特性 8第二节 成型特性 8第三节 工艺参数 8第四节 塑料制件的结构工艺性 10第五节 塑件在模具中的位置 11第三章 设备的选择 11第一节 最大注射量 12第二节 注射量的校核 12第三节 塑件在分型面上的最大注射量与锁模力的校核 13第四节 注射压力的校核 13第五节 开模行程的校核 13第六节 注射机的技术规格 14第四章 分型面与浇注系统的设计 15第一节 分型面的设计 15第二节 主流道的设计 16第三节 分流道的设计 17第四节 浇口形式的选择 17第五节 排溢系统的设计 18第五章 成型零件工作部分尺寸的计算 18第一节 成型零件的结构设计 18第二节 成型工作零件的工作尺寸 18第三节 成型零部件的强度与刚度计算 24第六章 模架组合的选择 26第七章 合模导向机构的设计 27第八章 推出与复位机构的设计 29第一节 推出机构的组成 29第二节 推出机构的设计原则 30第三节 简单推出机构 31第九章 侧向分型与抽芯机构设计 34第十章 冷却系统的设计 41总结 41致 谢 42参 考 文 献 42以上回答来自:
我可以只做塑胶模具毕业设计
防护罩的模具设计与制造论文编号:JX106 带设计图,字数:9996.页数:33 中文摘要随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑料的重要条件。特别是近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需要形状的零件或制品，这种专用工具统称模具。模具在国民经济中所占据的地位日益显著，可以说人类的衣、食、住、行，没有拿一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。随着我国国民经济的迅速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。模具工业不但在国民经济中占据重要地位，在世界市场上也是独树一帜。世界模具市场总体上供不应求，市场需求在600到650亿美元。如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。模具按制造的产品分类，可以分为塑料模具（又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具）、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据的比重大。本文以防护罩的模具设计为例，详细论述塑料的工艺特性、ABS塑料的工艺参数、型腔和型芯的结构形式、模具的机构设计、模架的选择原则，力求做到理论联系实际和反映国内外先进水平。关键词：塑料特性、型芯和型腔结构、模具结构、标准模架 Shields mold design and manufacture English Abstract...............省略目 录前言----------------------------------------------------------------------1第一章 塑料成型工艺--------------------------------------------------4 1. 1 塑件的成型工艺分析------------------------------------------------41. 2 ABS塑料的材料特性-------------------------------------------------41. 3 ABS塑料的成型特性-------------------------------------------------51. 4 ABS塑料的成型工艺参数---------------------------------------------5第二章 设计方案及参数的确定----------------------------------------72. 1 注射机的选用------------------------------------------------------72. 2 型腔数目和分布----------------------------------------------------82. 3 选择分型面--------------------------------------------------------9第三章 模具的结构设计-----------------------------------------------103. 1 确定型腔和型芯的结构形式-----------------------------------------103. 2 浇注系统设计-----------------------------------------------------123. 3 机构的设计-------------------------------------------------------163. 4 注射模标准模架的设计---------------------------------------------213. 5 注射模排气系统的设计---------------------------------------------25 第四章 注射模的设计结果参数---------------------------------------27小结和致谢--------------------------------------------------------------33参考文献----------------------------------------------------------------35模具装配图和零件图以上回答来自:
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推荐用STC12C5A16AD ，他完全兼容89C51，而且具有很多片内外设如AD，EEPROM之类的，89C51是基础的51单片机，只带有基本的51单片机外设，做测量可能要通过搭电路的方式实现AD等功能不了解你项目的功能需求，还是看自己选择吧，STC12C那个用的时候注意1T时钟系统和12T时钟系统的区别，其他的都是和89C51一样的
用DS18B20做的电子温度计，非常简单。#include <> #include\"\"#include <>#include <>//********************************************************#define Seck (500/TK) //1秒中的主程序的系数#define OffLed (Seck*5*60) //自动关机的时间5分钟！//********************************************************#if (FHz==0) #define NOP_2uS_nop_()#else #define NOP_2uS_nop_();_nop_()#endif//**************************************#define SkipK 0xcc //跳过命令#define ConvertK 0x44 //转化命令#define RdDs18b20K 0xbe //读温度命令//*******************************************extern LedOut(void);//*************************************************sbit PNP1=P3^4;sbit PNP2=P3^5;sbit BEEP=P3^2;//***********************************#defineDQ PNP2 //原来的PNP2 BEEP//***********************************static unsigned char Power=0;//************************************union{ unsigned char Temp[2]; //单字节温度 unsigned int Tt; //2字节温度}T;//***********************************************typedef struct{ unsigned char Flag; //正数标志 0；1==》负数 unsigned char WenDu; //温度整数 unsigned int WenDuDot; //温度小数放大了10000}WENDU; //***********************************************WENDU WenDu;unsigned char LedBuf[3];//----------------------------------//功能：10us 级别延时// n=1===> 6Mhz=14uS 12MHz=7uS//----------------------------------void Delay10us(unsigned char n){ do{ #if (FHz==1) NOP_2uS;NOP_2uS; #endif }while(--n);}//-----------------------------------//功能：写18B20//-----------------------------------void Write_18B20(unsigned char n){ unsigned char i; for(i=0;i<8;i++){ DQ=0; Delay10us(1);//延时13us 左右 DQ=n & 0x01; n=n>>1; Delay10us(5);//延时50us 以上 DQ=1; }}//------------------------------------//功能：读取18B20//------------------------------------unsigned char Read_18B20(void){ unsigned char i; unsigned char temp; for(i=0;i<8;i++){ temp=temp>>1; DQ=0; NOP_2uS;//延时1us DQ=1; NOP_2uS;NOP_2uS;//延时5us if(DQ==0){ temp=temp&0x7F; }else{ temp=temp|0x80; } Delay10us(5);//延时40us DQ=1; } return temp;}//-----------------------------------void Init (void){ DQ=0; Delay10us(45);//延时500us DQ=1; Delay10us(9);//延时90us if(DQ){ //0001 1111b=1f Power =0; //失败0 }else{ Power++; DQ=1; }}//----------------------------------void Skip(void){ Write_18B20(SkipK); Power++;}//----------------------------------void Convert (void){ Write_18B20(ConvertK); Power++;}//______________________________________void Get_Ds18b20L (void){ [1]=Read_18B20(); //读低位 Power++;}//______________________________________void Get_Ds18b20H (void){ [0]=Read_18B20(); //读高位 Power++;}//------------------------------------//规范化成浮点数// sssss111;11110000// sssss111;1111()//------------------------------------void ReadTemp (void){ unsigned char i; unsigned intF1=0; char j=1; code int Code_F[]={6250,1250,2500,5000}; ; if ([0] >0x80){ //负温度 =~; //取反+1=源吗 +符号S ; } <<= 4; //左移4位 [0]; // 温度整数 //************************************************** [1]>>=4; //--------------------------- for (i=0;i<4;i++){ //计算小数位 F1 +=([1] & 0x01)*Code_F; [1]>>=1; } ; //温度的小数 Power=0;}//----------------------------------void Delay1S (void){ static unsigned int i=0; if (++i==Seck) {i=0ower++;}}//----------------------------------void ReadDo (void){ Write_18B20(RdDs18b20K); Power++;}/**********************************函数指针定义***********************************/code void (code *SubTemp[])()={ Init,Skip,Convert,Delay1S,Init,Skip,ReadDo,Get_Ds18b20L, Get_Ds18b20H,ReadTemp};//**************************************void GetTemp(void){ (*SubTemp[Power])();}//---------------------------------------------------//将温度显示，小数点放大了 GetBcd(void){ LedBuf[0]= / 10; LedBuf[1]= % 10 +DotK; LedBuf[2]=()%10; if(LedBuf[0]==0)LedBuf[0]=Black; if() return; if(LedBuf[0] !=Black){ LedBuf[2]=LedBuf[1]; LedBuf[1]=LedBuf[0]; LedBuf[0]=Led_Pol; //'-' }else{ LedBuf[0]=Led_Pol; //'-' }}/*//---------------------------------------------------void JbDelay (void){ static long i; if (++i>=OffLed){ P1=0xff; P2=0xff; PCON=0x02; }}*//*****************************************************主程序开始1:2002_10_1 设计，采用DS18B20测量2:采用函数数组读取数码管显示正常！3:改变FHz可以用6，12MHz工作！******************************************************/code unsigned char Stop[3] _at_ 0x3b;void main (void){ P1=0xff; ; while (1){ GetTemp(); GetBcd(); // JbDelay(); LedOut(); }}复制代码 20091012_8b1ef92155560c13b5807ZmoDVSacjwD[1].jpg (12 KB) 2009-10-21 23:21 上传下载次数:0
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
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。
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，将口线置为低电平，三极管8550驱动蜂鸣器发声音报警。
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、和口线分别与地址线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、和口线可以配置ISD2560的操作模式[7-8](地址为300H~3FFH)。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。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 ms的负脉冲。用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。
无线收发电路
系统采用NORDIC公司生产的工作于 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 V将5 V输入电压转换成 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 V电压，给片内功率放大器提供电源。
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支持或者通信，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
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。
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。
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。
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 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)：；(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。
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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)
对于大型铸锻件产品质量的检验。大型铸锻件超声检测技术的研究对于大型铸锻件产品质量的检验具有重要的意义。超声波是一种波长极短的机械波，在空气中波长短于2cm。它必须依靠介质进行传播，无法存在于真空中。
钢结构无损检测 摘要：通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述，归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。 关键词：建筑钢结构；无损检测 1 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自上世纪 90 年代，特别是近年来得 到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故， 如郑州中原博览中心网架曾发生了崩塌事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建 筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式：⑴模拟实验；⑵破坏性实验；⑶无损检测。模拟实验是按一 定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺 复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精 确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以 不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测，且经济成本相对较低。 上世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在 核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效 益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的、综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部 件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物 理性能。无损检测经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection，简称 NDI）、无损检测 （Non-destructive testing，简称 NDT）、无损评价（Non-destructive Evaluation，简称 NDE）、无损 探伤的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻， 它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状 态，还要求获得更全面、更准确的，综合的信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测（Magnetic Testing 简称 MT）、渗透检测（Penetrate Testing， 简称 PT）、涡流检测（Eddy current Testing 简称 ET）、声发射检测（Acoustic Emission Testing 简称 AET）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称 UT）、射线检测（Radiography Testing，简称 RT）。在 建筑钢结构行业中，按检测缺陷产生的时机，无损检测方法可以按下图分类。 2 检测方法的简述 磁粉检测（MT） 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 渗透检测（PT） 原理 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液，渗透液在毛细血管的作用下，经过一定时间 后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液，干燥后，再在被检对 象表面施加吸附介质（显象剂）。同样在毛细血管的作用下，显象剂吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗 到显象剂中，在一定的光照下，缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。 优点 设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。 涡流检测（ET） 原理 金属材料在交变磁场的作用下产生了涡流，根据涡流的分布和大小可以检测出铁磁性材料和非铁磁性材料 的缺陷。 适用范围 适用于各种导电材料的表面和近表面的缺陷检测。 局限性 不适用不导电材料检测，对形状复杂的试件很难应用，比较适合钢管、钢板等形状规则的轧制型材的检测， 而且设备较贵；无法判定缺陷的性质。 优点 检测速度快，生产效率高，自动化程度高。 声发射检测（AET） 原理 材料或结构件受到内力或外力的作用产生形变或断裂时， 以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射， 也称为应力波发射。声发射检测是通过受力时材料内部释放的应力波判断被检对象内部结构损伤程度的一 种新兴动态无损检测技术。 适用对象 适用于被检对象的动态监测，如对大型桥梁、核电设备的实时动态监测。 局限性 无法监测静态缺陷、干扰检测的因素较多；设备复杂、价格较贵、检测技术不太成熟。 优点 可以远距离监控设备的运行情况和缺陷的扩展情况，对结构的安全性和可靠性评价提供依据。 超声波检测（UT） 原理 超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同，可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播，当遇到异面介质（如气孔、夹 渣）时，一部分超声波反射回来，经仪器处理后，放大进入示波屏，显示缺陷的回波。 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。 局限性 检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等） 射线检测（RT） 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测，常规使用×射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线穿过被检对象，经过吸收和衰减， 由于被检试件中存在厚度差的原因，不同强度的射线到达记录介质（如射线胶片），射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子，经过暗室处理后，底片上便出现了不同黑度的缺陷影象，从而判定缺陷的大小和 性质。 适用范围 适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。 局限性 检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。 优点 检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。 3 小结 综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业 中应根据结构的整体性能，检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素 合理选择无损检测方法。一般地，选择无损检测方法及合格等级，是设计人员依据相关规范而确定的。有 的工程，业主也有无损检测方法及合格等级的要求，这就需要供需双方相互协商了。 钢结构在加工制作及安装过程中无损检测方法的选择见表 1 被检对象 原材料检验 板材 锻件及棒材 管材 螺栓 焊接检验 坡口部位 清根部位 对接焊逢 角焊逢和 T 型焊逢 UT 检测方法 UT、MT（PT） UT（RT）、MT（PT） UT、MT（PT） UT、PT（MT） PT（MT） RT（UT）、MT（PT） UT（RT）、PT（MT） 被检对象所适用的无损检测方法见表 2 内部缺陷 表面缺陷和近表面 检测方法 UT ● ○ ● ● MT ● ● ● ● PT ● ○ ○ ● ET △ △ ● × AET △ △ △ △ 发生中缺陷检 测 检测方法 RT 被检对象 试 件 分 类 锻件 铸件 压延件（管、板、型材） 焊逢 × ● × ● 分层 疏松 气孔 内部 缩孔 缺陷 未焊透 未熔合 缺陷 分类 夹渣 裂纹 白点 表面裂纹 表面 缺陷 表面气孔 折叠 断口白点 × × ● ● ● △ ● ○ × △ ○ — × ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ △ × — × — — — — — — — — — ● △ ○ ● — — — — — — — — — ● ● ○ ● — — — — — — — — — ● △ ○ — — — — — △ △ △ △ △ △ — — — 注：●很适用；○适用；△有附加条件适用；×不适用；—不相关 参 1. 考 文 献 强天鹏 射线检测 [M] 云南科技出版社 2001 2. 3. 4. 5. 周在杞等 张俊哲等 无损检测技术及其应用 [M] 科学出版社 王小雷 锅炉压力容器无损检测相关知识 [M] 李家伟等 无损检测 冉启芳 2001 1993 [M] 机械工业出版社 2002 无损检测方法的分类及其特征的介绍 [J] 无损检测 1999 2 钢网架结构超声波检测及其质量的分 [J] 无损检测 2001 6 磁粉检测（MT） 磁粉检测（MT） 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 磁粉探伤的原理及概述 磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称 MT 或者 MPT（Magnetic Particle Testing），适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤 的检测方法。利用铁受磁石吸引的原理进行检查。在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将 磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指 示图案。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。 磁粉探伤方法 磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察，以及后期处理。 前期处理→磁化→磁粉使用→观察→后期处理 以下分别说明各个步骤的概要。 （1）前期处理 探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下，不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上，而且还会出 现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前，要采用物理或者化学处理，进行去 除污垢异物的步骤。 （2）磁化 将检测物适当磁化是非常重要的。通常，采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁 化，根据检测物的形状可以采用多种方法。日本工业规格（JIS G 0565-1992）中规定了以下 7 种磁化方法。 ①轴通电法……在检测物轴方向直接通过电流。 ②直角通电法……在检测物垂直于轴的方向直接通过电流。 ③Prod 法……在检测物局部安置 2 个电极（称为 Prod）通过电流。 ④电流贯通法……在检测物的孔穴中穿过的导电体中通过电流。 ⑤线圈法……在检测物中放入线圈，在线圈中通过电流。 ⑥极间法……把检测物或者要检测的部位放入电磁石或永磁石的磁极间。 ⑦磁力线贯通法……对通过检测物的孔穴的强磁性物体施加交流磁力线，使感应电流通过检测物。 （3）磁粉使用磁粉探伤的原理 ① 磁粉的种类 为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像，使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化，吸附在 磁极上，也就是说需要优秀的吸附性能。另外，要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。 一般，磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉，以及利用荧光发光的荧 光磁粉。另外，根据磁粉使用的场合，有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。 ② 磁粉的使用时间 磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法，以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的 残留磁力的残留法两种。 （4）观察 为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像，必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境 下观察，荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。 （5）后期处理 磁粉探伤结束，检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行 退磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 生产厂家： 生产厂家：济宁联永超声电子有限公司 仪器设备名称： 仪器设备名称：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪 Ⅲ 仪器概况：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪是具有多种磁化方式的磁粉探 伤仪设备。仪器采用可控硅作无触点开关，噪音小、寿命长、操作简 单、方便、适应性强、工作稳定。是最近推出新产品，它除具有便携 式机种的一切优点，还具有移动机种的某些长处，扩展了用途，简化 了操作，还具有退磁功能。 该设备有四种探头： 1、旋转探头： 型）能对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、 （E 管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕。 2、电磁轭探头： 型）它配有活关节，可以对平面、曲面工件进行 （D 探伤。 3、马蹄探头： 型）它可以对各种角焊缝，大型工件的内外角进行 （A 局部探伤。 4、磁环： 型）它能满足所有能放入工件的周向裂纹的探伤，用它 （O 来检测工件的疲劳痕（疲劳裂痕均垂于轴向）及为方便，用它还可以 对工件进行远离法退磁。 总之，该仪器是多种探伤仪的给合体，功能与适用范围广，尤其应用 于不允许通电起弧破表面零件的探伤。 无损检测概论及新技术应用 无损检测概论及新技术应用 概论 摘要： 摘要：综述了无损检测的定义、方法、特点、要求等基本知识，以及无损检测在 现今社会中的应用实例，其中包括混凝土超声波无损检测技术、涡流无损检测技 术、渗透探伤技术。 关键词： 关键词：无损检测；混凝土缺陷；涡流检测;渗透探伤。 引言： 引言：随着现代工业的发展，对产品的质量和结构的安全性、使用的可靠性提出 了越来越高的要求，无损检测技术由于具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点， 所以其应用日益广泛。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上 反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。 1、 无损检测概论 、 无损检测 检测概论 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用 性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位 置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿 命等）的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法有射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和 液体渗透检测(PT) 四种。 其他无损检测方法： 涡流检测(ET)、 声发射检测 （AT） 、 （TIR） 泄漏试验 、 （LT） 交流场测量技术 、 （ACFMT） 漏磁检验 、 （MFL)、 热像/红外 远场测试检测方法（RFT)等。 基于以上方法，无损检测具有一下应用特点： 1>不损坏试件材质、结构 无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、 结构的前提下进行检测， 所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到 100%。但是，并不是所有需要测 试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验 只能采用破坏性试验， 因此， 在目前无损检测还不能代替破坏性检测。 也就是说， 对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结 果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2>正确选用实施无损检测的时机 在无损检测时， 必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利 地完成检测预定目的,正确评价产品质量。 3>正确选用最适当的无损检测方法 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备 材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。 4>综合应用各种无损检测方法 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应 尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无 损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质 量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只 有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。[1] 通过各种检测方法，最终对于无损检测的要求是：不仅要发现缺陷，探测试 件的结构、状态、性质，还要获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、 自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合 应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。 2、 无损检测在各领域的应用 、 无损检测基于以上优点,在现今社会受到广泛关注和应用,为实际生产工作减 少了废料成本,提供了极大的方便。其中超声波检测技术、涡流检测、渗透探伤 技术、霍尔效应无损探伤技术应用极为出色。 混凝土超声无损检测 混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构 的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法，制作 立方体试件，在规定的温度环境下，养护 28d 时按标准实验方法测得的试件抗压 强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是 与结构物中的混凝土性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的 现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测 试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量。 因该物理量与混凝土质量之间 有较好的相互关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量。[2] 混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某 频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波， 在材料或结构内部传播后再由超声 波换能器接收，通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参 数进行分析，以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波 检测可用于混凝土结构的测厚、探伤、混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强 度评定等方面. [3] 涡流无损检测 涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测 的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感 应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流 的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈 的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用 一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化， 进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或 缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能 反映试件表面或近表面处的情况。[4] 应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过 式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内 径略大于被检物件， 使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过， 可发现裂纹、 夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金 属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳 裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可 用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线 圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大 批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传 送的机械装置） 、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。[5] 优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现 自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷, 检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。 渗透探伤技术 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透 剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经 去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作 用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光 源下 （紫外线光或白光） 缺陷处的渗透液痕迹被现实， 黄绿色荧光或鲜艳红色） ， （ ， 从而探测出缺陷的形貌及分布状态。[6] 渗透检测适用于具有非吸收的光洁表面的金属、非金属，特别是无法采用磁 性检测的材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、奥氏体钢等的制品，可 检验锻件、铸件、焊缝、陶瓷、玻璃、塑料以及机械零件等的表面开口型缺陷。 渗透检测的优点是灵敏度较高（已能达到检测开口宽度达 的裂缝） ，检测 成本低，使用设备与材料简单，操作轻便简易，显示结果直观并可进一步作直观 验证（例如使用放大镜或显微镜观察） ，其结果也容易判断和解释，检测效率较 高。缺点是受试件表面状态影响很大并只能适用于检查表面开口型缺陷，如果缺 陷中填塞有较多杂质时将影响其检出的灵敏度。[7] 3、 结语 、 随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损 检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用 方法，如射线照相就可细分为 X 射线、γ射线、中子射线、高能 X 射线、射线 实时照相、层析照相……等多种方法。 无损检测作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无 损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价、定量无损评价发展。相信在不远 的将来， 新生的纳米材料、 微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。 参考文献【1】李喜孟.无损检测.机械工业出版社.2011 】 【2】父新漩. 混凝土无损检测手册.人民交通出版社.2003 】 【 3】 冯子蒙.超声波无损检测于评价的关键技术问题及其解决方案.煤矿机 】 械.2009(9) 【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011 】 【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009 】 【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业 出版社.2004 【7】胡学知主编. 中国劳动社会保障出版社.2007 】
摘要]本文主要介绍了超声波的特点,超声波传感器的原理与应用等多个方面。文中阐述了超声波与可听声波的区别,超声波传感器在医疗,工业生产,液位测量,测距系统等多个领域中得到了广泛的应用。因超声波具有的独特的特性,使得超声波传感器越来越在生产生活中体现了其重要性,具有一定的研究价值。 [关键词]超声波 传感器 疾病诊断 测距系统 液位测量 一、超声波传感器概述 1.超声波 声波是物体机械振动状态的传播形式。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波,其每秒的振动次数很高,超出了人耳听觉的上限,人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振荡(纵波)。在工业中应用主要采用纵向振荡。超声波可以在气体、液体及固体中传播,其传播速度不同。另外,它也有折射和反射现象,并且在传播过程中有衰减。超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律,与可听声波的规律并没有本质上的区别。与可听声波比较,超声波具有许多奇异特性:传播特性──超声波的衍射本领很差,它在均匀介质中能够定向直线传播,超声波的波长越短,这一特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时,推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。在相同强度下,声波的频率越高,它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高,所以超声波与一般声波相比,它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时,由于液体微粒的剧烈振动,会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合,会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用,从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用,会使液体的温度骤然升高,从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并且加速溶质的溶解,加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。 超声波的特点:(1)超声波在传播时,方向性强,能量易于集中;(2)超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离;(3)超声波与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应)。 2.超声波传感器 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器,习惯上称为超声换能器,或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。超声波传感器主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送,也能作接收。 超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成,换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中幅射;而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成,换能器接收波产生机械振动,将其变换成电能量,作为传感器接收器的输出,从而对发送的超进行检测。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。二、超声波传感器的应用 1.超声波距离传感器技术的应用 超声波传感器包括三个部分:超声换能器、处理单元和输出级。首先处理单元对超声换能器加以电压激励,其受激后以脉冲形式发出超声波,接着超声换能器转入接受状态,处理单元对接收到的超声波脉冲进行分析,判断收到的信号是不是所发出的超声波的回声。如果是,就测量超声波的行程时间,根据测量的时间换算为行程,除以2,即为反射超声波的物体距离。把超声波传感器安装在合适的位置,对准被测物变化方向发射超声波,就可测量物体表面与传感器的距离。超声波传感器有发送器和接收器,但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化,即在发射超声波的时候,将电能转换,发射超声波;而在收到回波的时候,则将超声振动转换成电信号。 2.超声波传感器在医学上的应用 超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。 3.超声波传感器在测量液位的应用 超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。 4.超声波传感器在测距系统中的应用 超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。 三、小结 文章主要从超声波与可听声波相比所具有的特性出发,讨论了超声波传感器的原理与特点,并由此总结了超声波传感器在生产生活各个方面的广泛应用。但是,超声波传感器也存在自身的不足,比如反射问题,噪声问题的等等。因此对超声波传感器的更深一步的研究与学习,仍具有很大的价值。 参考文献: [1]单片机原理及其接口技术.清华大学出版社. [2]栗桂凤,周东辉,王光昕.基于超声波传感器的机器人环境探测系统.2005,(04). [3]童敏明,唐守锋.检测与转换技术.中国矿业大学出版社. [4]王松,郑正奇,邹晨祎.超声定位车辆路径监测系统的设计.2006,(10). [5]俞志根,李天真,童炳金.自动检测技术实训教程.清华大学出版社. 转贴于 中国论文下载中心