Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Декабря 2013 в 12:43, курсовая работа
Системы автоматического контроля (САК) предназначены для автоматического контроля различных технологических параметров на производственном объекте (объекте автоматизации) и, в конечном счёте, для непосредственного измерения и регистрации этих параметров. Поэтому их часто называют измерительными системами. Исключение составляют системы контроля дискретного типа, в которых выходная величина может принимать только два (0 – 1) или несколько фиксированных значений.
Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Факультет информационных технологий и робототехники
Кафедра «Робототехнические системы»
Курсовая работа на тему:
«Приспособление контрольное автоматизированное»
по дисциплине «Системы автоматизированного контроля»
Исполнитель: Гуторьян Д. А.
Студент гр. 107419
Руководитель: Савченко А. Л.
Минск 2013
Лист с заданием
Системы автоматического контроля (САК) предназначены для автоматического контроля различных технологических параметров на производственном объекте (объекте автоматизации) и, в конечном счёте, для непосредственного измерения и регистрации этих параметров. Поэтому их часто называют измерительными системами. Исключение составляют системы контроля дискретного типа, в которых выходная величина может принимать только два (0 – 1) или несколько фиксированных значений.
Структура измерительных систем включает в себя сам объект автоматизации ОА (объект контроля), измерительное устройство ИУ и регистрирующее устройство РУ для конечной фиксации или записи измеренного параметра при его изменении в течение определённого промежутка времени.
ОА
ИУ
РУ
хвых
хвх
Рисунок 1 - Структурная схема системы автоматического контроля
В зависимости от вида измерительного устройства автоматические измерительные системы делятся на две большие группы:
1. Небалансные (некомпенсационные, неуравновешенные) системы;
2. Балансные (компенсационные, уравновешенные) системы.
Небалансные системы – это системы прямого измерения. Они просты по своей структуре и конструкции, но имеют существенный недостаток, т.к. обладают погрешностью измерения, возникающей под действием различных внешних условий, таких как, изменение окружающей температуры, нестабильность величины напряжения источника питания, а также погрешностью, обусловленной изменением внутренних параметров входящих в систему элементов.
Д
ИС
У
хвых
хвх
х1
х2
Рисунок 2 - Структурная схема измерительного устройства
(системы прямого измерения)
Балансные системы – основаны на автоматическом уравновешивании (балансировании) выходной величины датчика, поступающей на измерительную схему, с помощью равной ей величины такого же рода, пропорциональной изменению выходной величины датчика х1.
Д
ЭС
У
хвых
хвх
Б
х1
Dх
хy
Рисунок 3 - Структурная схема балансной измерительной системы
По степени автоматизации
Автоматический контроль – это контроль изделия и (или) технологического процесса, при котором управление процессом осуществляется без непосредственного участия человека. Контроль может осуществляться путем оценки каждого в отдельности элемента контролируемого объекта (элементный контроль) или одновременной оценки комплекса элементов, определяющих его качество (комплексный контроль).
Данная деталь является втулкой, выполнена из материала сталь 45, имеет простую геометрическую форму и четкие технологические базы, что позволяет автоматизировать процесс измерения и контроля заданного размера. Контролируемый размер (паз) имеет достаточную ширину (>1мм), что позволяет проводить контроль непосредственно методом прямых измерений контактным методом, т.е. получить результат измерения из опытных данных.
Из-за того своей геометрической формы деталь имеет различные базовые поверхности, что не всегда хорошо сказывается при попытке ее базирования и закрепление, а значит и автоматизации всего процесса измерения, особенно, учитывая малые размеры детали.
На основании выше сказанного, можно сделать вывод о том, что при правильном базировании и закреплении детали, автоматизированный контроль не представляет большой сложности.
Чертеж контролируемой детали представлен на рисунке 1.1. Необходимо контролировать симметричность канавки шириной 3-0,25.
Чертеж детали
Каждое приспособление должно обеспечивать выполнение всех функций, обусловленных операцией. Среди них главной является базирование заготовки, то есть придание ей требуемого положения в приспособлении. После базирования заготовку необходимо закрепить, чтобы она сохранила при обработке неподвижность относительно приспособления. Контролируемая деталь имеет шестиугольную форму. В связи с этим, согласно ГОСТ 21495-76 имеем три схемы базирования, каждая из которых может быть представлена в качестве основной. В связи с этим, проанализируем их и, на основе анализа, выберем наиболее подходящую схему базирования.
Базирование в призме годится для деталей округлой формы. Так как контролируемая деталь имеет шестиугольную форму, то базирование в призме будет вызывать трудности. Данный вариант базирования не подходит.
Базирование в центрах подходит для цилиндрических деталей. При базировании контролируемой детали будут использоваться прямой и обратные центра. При таком базировании необходимо учитывать погрешность поверхностей для, в которые будут упираться центра.
Двухточечное базирование
Метрологическая схема представлена на рисунке 3.1 и 3.2
Рисунок 3.1 – Метрологическая схема
Рисунок 3.2 – Метрологическая схема
4.1 Статический расчет
Калибрами называются бесшкальные контрольные инструменты, предназначенные для ограничения отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей изделий. Контроль калибрами не позволяет определить действительных отклонений размеров изделия, но позволяет рассортировать их на годные и две группы брака (с которых снят не весь припуск и с которых снят лишний припуск). Иногда с помощью калибров детали сортируют на несколько групп годных для последующей селективной сборки.
При конструировании предельных калибров следует исходить из принципа Аббе, суть которого заключается в том, что необходимо, чтобы на одной прямой линии располагали ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали, т. е. линия измерения должна являться продолжением линии шкалы. Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения. При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.
Контролируемый размер детали – наружный диаметр, имеющий допуск при четырнадцатом квалитете с единицей допуска h и составляет - 0,3 мкм по нижнему отклонению и 0 мкм по верхнему.
Для построения полей допусков и определения предельных размеров калибра-скобы воспользуемся ГОСТом 24853-81.
Согласно ГОСТу 18360-93, ширина S данного калибра-скобы должна быть равна 5 мм, но исходя из формы и размеров детали, принимает ширину S равную 3 мм.
Рабочие поверхности вставок, пяток и губок должны быть изготовлены из твердого сплава марок ВК8, ВК6 или ВК6М, ВК8В по ГОСТ 3882-74.
По требованию потребителя допускается изготовление из стали марок У8А, У10А или У12А по ГОСТ 1435-74.
4.2 Динамический расчет
Динамический расчёт необходим для определения динамических характеристик системы. Зная динамические характеристики системы, можно установить максимальную скорость контроля деталей.
Всю систему контроля можно представить в виде одномассовой модели (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Однамассовая динамическая модель
Данная система характеризуется формулой:
Передаточная
функция системы будет
где
m– масса подвижной части
с – параметр демпфирующего устройства;
k – жесткость пружины.
;
Измерительное усилие примем 6Н. Зададимся значениями параметров:
4.3 Электрическая схема включения
Электрические схемы включения электроконтактных датчиков бывают с силовыми и сеточными контактами. Недостатком датчиков первого типа является понижение точности работы из-за подгорания контактов. Для повышения надежности работы датчиков их контакты выполняют из вольфрама и включают в цепь низкого напряжения (5-12 В). Датчики настраиваются и периодически проверяют по эталону. Датчики второго типа не имеют отмеченного недостатка, они долговечны и работают устойчиво.
Электроконтактные датчики делят на предельные, предназначенные для контроля предельных размеров деталей, и на амплитудные, служащие для контроля овальности, радиального биения и других отклонений детали от правильной геометрической формы независимо от контролируемого размера. Принцип работы электроконтактного датчика заключается в преобразовании линейных перемещений в электрический сигнал-команду путем замыкания или размыкания электрических контактов. На рисунке 4.4 приведена электрическая схема включения датчика.
Рисунок 4.2 – Электрическая схема.
Описание и логика работы электрической схемы: при установке детали на измерительную позицию, замыкается выключатель SB1, загорается светодиод VD3, подтверждающий присутствие заготовки, и катушки реле KM1 и КМ2 запитываются положительным напряжением.
При замыкании первого
Если деталь не годная (брак), то, в добавок к ЭКИП 2, замыкается ЭКИП 3, который также, как и ЭКИП 2, коммутирует управляющую цепь реле КМ2, замыкая нормально открытый контакт NO2 и зажигая светодиод VD2. В итоге, если деталь бракованная, то все три светодиода должны быть зажженными.
После окончания контроля деталь извлекается с измерительной позиции, выключатель SB1 размыкается, тем самым обесточивая все приспособления.
В схеме задействованы следующие электронные компоненты:
VD1 - 3014GD, цвет: зеленый, яркость: 15 mcd, Imax=20mA, Uном=2,1В,угол свечения = 60º;
VD2 – 3014HD, цвет: красный, яркость: 15 mcd, Imax=20mA, Uном=2,1В, угол свечения = 60 º;
VD3 – 3014YD, цвет: желтый, яркость: 15 mcd, Imax=20mA, Uном=2,1В, угол свечения = 60 º.
Выбранные светодиоды предназначены для соединения по схеме с общим катодом (общим минусом). Чтобы правильно подключить светодиод в самом простом случае, необходимо подключить его через токоограничивающий резистор.
R = Uгасящее/Iсветодиода;
Uгасящее = Uпитания – N * Uсветодиода;