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某彈體尺寸自動測量設(shè)備開發(fā)--測量部件設(shè)計
摘要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，對彈體各關(guān)鍵尺寸的檢測要求越來越高。限于彈體的結(jié)構(gòu)，普遍采用人工接觸式測量，該方法不能夠滿足彈體生產(chǎn)廠家大批量、高精度、高效率的檢測要求。因此，根據(jù)國家和企業(yè)對檢測設(shè)備的要求和國內(nèi)外檢測技術(shù)的發(fā)展狀況，研制彈體多尺寸測量系統(tǒng)的任務(wù)十分迫切。
本文通過在對彈體三種類型尺寸進行分析和歸類的基礎(chǔ)之上，采用分布檢測方式實現(xiàn)彈體多尺寸同時在線檢測的任務(wù)。
首先，了解彈體測量技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展水平現(xiàn)狀，尤其是彈體測量相關(guān)的檢測方法和技巧，并針對彈體待測尺寸進行研究針對各類尺寸的結(jié)構(gòu)特點和檢測精度要求，選取合適的測量儀器。分析各尺寸測量原理與檢測流程。
其次，根據(jù)彈體待測尺寸的結(jié)構(gòu)，對比選擇合適的測量儀器，并根據(jù)測量控制要求，完成對測量系統(tǒng)的控制方案設(shè)計。
關(guān)鍵詞：彈體；自動檢測；外徑檢測；內(nèi)徑測量；長度檢測
1
A projectile dimension automatic measurement equipment development —measuring parts design
Abstract: With the development of modern technology, the size of each key elastomer detect increasingly demanding. Limited to the elastomer structure, commonly used artificial-contact measurement, this method can not meet the elastomer manufacturer of high-volume, high-precision, high-efficiency testing requirements. Thus, according to the business development requirements of testing equipment and detection technology at home and abroad, to develop multi-dimensional measurement system elastomer task is urgent.
In this paper, based on the analysis and classification of the three types of missile body, the distribution detection method is adopted to realize the multiple dimensions of the missile body.
First, understand the development status and level of body measurement technology at home and abroad, especially body measurement related detection methods and skills, and for the body to be measured were studied according to the requirement of different sizes of structural characteristics and measuring precision, select the appropriate measurement instrument. Analysis of the measurement principle and process flow.
Secondly, according to the structure of the missile body to be measured, a suitable measuring instrument is compared, and the control scheme design of the measuring system is completed according to the measurement control requirements.
Key words: missile body, automatic detection,；outside diameter detection；inside diameter measurement；length measurement
II
目 錄
摘要： I
Abstract: . II
目 錄 III
1 緒論 1
1.1 課題的研究背景 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國外的研究現(xiàn)狀 2
1.3 研究的內(nèi)容及意義 2
1.3.1 研究的內(nèi)容 2
1.3.2 研究的意義 2
2 彈體尺寸測量的總體結(jié)構(gòu) 4
2.1 彈體主要的測量尺寸 4
2.2 彈體測量方法 4
2.2.1 總長、底厚測量 4
2.2.2 內(nèi)徑測量 6
2.2.3 外徑測量 7
2.3 彈體設(shè)計方案 8
3 彈體尺寸測量系統(tǒng)設(shè)計 10
3.1 彈體抓手機構(gòu)設(shè)計 10
3.2 底厚測量機構(gòu)設(shè)計 11
3.3 總長測量機構(gòu)設(shè)計 11
3.4 外徑測量機構(gòu)設(shè)計 12
3.5 內(nèi)徑測量機構(gòu)設(shè)計 13
3.6 分揀機構(gòu)設(shè)計 14
3.7 平臺設(shè)計 14
3.8 本章小結(jié) 15
總結(jié) 16
參 考 文 獻 17
致 謝 19
IV
1 緒論
1.1 課題的研究背景
火炮在歷史的戰(zhàn)爭中起著決定性的作用,從武器的發(fā)展來看,火炮依舊是地面武器中的殺生之王,尤其是能夠?qū)嵤┚_打擊的炮兵部隊是進行遠程攻擊的主要火力。而彈藥技術(shù)的是火炮技術(shù)的基礎(chǔ),彈藥的相關(guān)技術(shù)也在戰(zhàn)爭中起著舉足輕重的作用。今天無論哪個國家想提高其遠程打擊能力,最有效的途徑就是大幅度的提高其炮彈的生產(chǎn)質(zhì)量,保證其所生產(chǎn)炮彈處于全球領(lǐng)先的水平。
炮彈測量技術(shù)隨著科技的發(fā)展在不斷的提高，我國軍工企業(yè)對彈體關(guān)鍵尺寸的檢測方式已漸漸的不能滿足其市場要求。所以，研制彈體多尺寸測量系統(tǒng)的任務(wù)當務(wù)之急。但是又由于彈體結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜、尺寸又相對較小的困難，目前在國內(nèi)的大部分軍工生產(chǎn)企業(yè)中，技術(shù)人員還是只能單純的憑借各種卡規(guī)、量具來進行手工測量，這種方式勞動強度很大、過程超級繁瑣，測量效率的高低直接取決于檢測人員的經(jīng)驗和熟練程度，測量結(jié)果存在很大的誤差，因此根本不能滿足大批量的生產(chǎn)與測量。與此同時，對于彈體合格的標準，應(yīng)建立在對其每一個關(guān)鍵尺寸的測量之后的綜合之上，而在國內(nèi)外大多采用單一的檢測方式，因此，我們在此做某彈體尺寸自動測量設(shè)備開發(fā)，以此來完成我們的大學(xué)畢業(yè)。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
對于炮彈的測量，我國都是按照其幾何特征量進行分類檢測的,對于不容易搬動火炮和炮彈等，所以希望對不同型號的炮彈進行綜合測量。然而我國現(xiàn)在基本上還沒有綜合測量系統(tǒng)，由于測量要求或是價格的原因，現(xiàn)在依舊沒有成熟的測量裝置。我國是從上世紀80年代開始研究彈藥幾何特征量測量系統(tǒng),一開始主要針對小型的炮彈，歷經(jīng)幾十年的科技進步與創(chuàng)新，我國軍工行業(yè)對炮彈測量的技術(shù)水平明顯有了質(zhì)的提高，已經(jīng)制定并設(shè)計和生產(chǎn)加工了多種炮彈參數(shù)的測量設(shè)備,在彈體測量方面,整體上來說與國外相比還存在一定差距,難以全面準確的反映炮彈幾何外形的真實情況。并且，由于炮彈是我軍配備的炮彈種類繁多,尺寸都不一且批量化生產(chǎn)。所以在進行眾多型號炮彈幾何特征量測量時,測量人員的工作量非常的大,檢測效率不高不說而且容易受到影響,難以實現(xiàn)測量結(jié)果數(shù)字化和自動化測量,滿足不了現(xiàn)代炮彈測量發(fā)展需求。[2]
1.2.2 國外的研究現(xiàn)狀
從國際上看，發(fā)達國家上世紀50年代就開始研究彈藥的測量系統(tǒng)，并應(yīng)用于國防事業(yè)，實現(xiàn)彈藥的皮來那個花測量,而且不斷向各行各業(yè)滲透，美國、日本、德國等發(fā)達國家它們通過激光刻標機、彈藥吊裝裝置、光電傳感器、現(xiàn)代化的輸送線、非接觸測量機等先進的測量儀器和傳送設(shè)備,對彈體進行了長度、徑向尺寸、曲面形狀、高度、彈體扭度、弧形部曲率半徑、厚度、彈丸擺差、陽線印痕等的測量。經(jīng)過多年的借鑒與研究,我國應(yīng)用這些高新技術(shù)也在實際工作中得了實用的應(yīng)用,實現(xiàn)了非接觸式自動測量,并且咱們的研制大大提高了彈藥測量的可靠性,但是我國軍工行業(yè)到目前為止中還沒有研制成功對不同型號的炮彈進行大批量測量設(shè)備，還不能使炮彈的檢驗過程達到完全自動化的程度。所以對該領(lǐng)域進行研究具有重大的實踐意義，一個成熟的測量設(shè)備可以大大提高檢測人員的工作效率，為炮彈參數(shù)的使用者提供了一個效率高、自動化程度高的平臺。彈藥測量設(shè)備必將隨著彈體加工精度的提高和現(xiàn)代科技的不斷進步而不斷發(fā)展和完善。
1.3 研究的內(nèi)容及意義
1.3.1 研究的內(nèi)容
本文集合了某型號彈體的基本幾何特征的測量和軍工產(chǎn)業(yè)的實際情況，設(shè)計了一套彈體的自動化測量設(shè)備，我的主要研究內(nèi)容是：(1)彈藥測量過程中的搬運抓手的結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括其運動形式的確定和應(yīng)有的自由度；（2）根據(jù)彈體的零件尺寸，首先分析待測彈體的尺寸的結(jié)構(gòu)特點和精度要求，選擇合適的測量儀器對其進行測量；（3）在對彈體整體尺寸分析的基礎(chǔ)上，綜合比較之下選擇差動式位移傳感器作為長度的測量元件；（4）在測量完長度之后，在對彈體進行尺寸分析，選擇激光測徑儀對外徑尺寸進行測量；（5）對彈體的內(nèi)徑進行測量選用氣動量儀；（6）對整個測量系統(tǒng)用Solidworks進行三維建模，并對整個流程進行三維的模擬。
1.3.2 研究的意義
測量普遍存在于人們生活中的各個方面，尤其是在科研方面特別的突出。換句話說，沒有測量就沒有科研的今天，就沒有現(xiàn)代工業(yè)的磅礴發(fā)展。而炮彈是國家武裝應(yīng)用最廣泛的武器裝備，其特點是品種多、批量大，并且軍工產(chǎn)品的質(zhì)量與我國國防建設(shè)息息相關(guān)，也是國家的生命保證。幾何量測量的任務(wù)是對機械零件的長度、形位誤差、角度和表面粗糙度等進行測量以保證產(chǎn)品的合格質(zhì)量，因此，對彈體尺寸的測量設(shè)備的開發(fā)有著重要的研究意義。[3]
19
2 彈體尺寸測量的總體結(jié)構(gòu)
2.1 彈體主要的測量尺寸
根據(jù)被測彈體的待測尺寸的特點和要求，在對其進行整體了解和綜合考慮，在此基礎(chǔ)上選擇合適的測量儀器，設(shè)計合理的尺寸測量方法，實現(xiàn)彈體幾何參數(shù)的有效、可靠的測量。某型號彈體二維模型如圖2-1所示：
圖2-1 彈體簡圖
彈體零件的工程圖如上圖所示，從圖上可知，這次檢測的尺寸有：總長L1、底厚L2、底部內(nèi)徑r1、筒口內(nèi)徑r2、端口外徑R1、前端外徑R2、導(dǎo)帶槽外徑R3、導(dǎo)帶槽臺階外徑R4、底部外徑r5，經(jīng)過統(tǒng)計，一共有9處零件尺寸需要進行測量。
2.2 彈體測量方法
彈體的測量過程最起碼應(yīng)滿足可行性和高效性的要求，即在保證測量結(jié)果達到一定的可信程度并且不會有高昂的付出。本次待測彈體所需測量的尺寸很多，而且測量系統(tǒng)要求效率高，需要達到2000件/8小時，測量質(zhì)量好，使用、維修均很方便，成本較低，工作可靠。對于2000件/8小時，也就是是說每分鐘要完成5件彈體的檢測，在這么短的時間內(nèi)完成一個工件的所有尺寸，測量有相當大的難度。因此只有將彈體放在流水線上進行自動測量操作，在完成所有的測量過程后，最后再與標準進行綜合評定，才有可能實現(xiàn)要求給出的高效性。[4]
因此，下面就要詳細介紹各種尺寸的測量方法以及流水線的詳細測量方案，以此來完成所需的要求。
2.2.1 總長、底厚測量
總長和底厚的檢測屬于長度的測量，所以放在一起說。長度的測量中常用的有卡規(guī)、卡尺，在特殊的就是各種特制量具，此法操作簡便，但在測量過程中，必須要有人的參與，無法實現(xiàn)工件的自動化測量，因此測量結(jié)果的準確性與使用者的經(jīng)驗和熟練程度息息相關(guān)。電動測長儀、電動測微儀以及各類電子式測量儀器都屬于非接觸式測量儀器，該方法測量精度相對較高，但是測量結(jié)果極容易受到噪聲、電磁場、等環(huán)境因數(shù)的干擾，他們對測量精度也有影響。本文針對彈體總長、底厚的結(jié)構(gòu)特點以及檢測系統(tǒng)設(shè)計要求，選擇LVDT位移傳感器產(chǎn)品作為基礎(chǔ)測量工具，其性能參數(shù)如下表所示：
圖2-2-1LVDT性能參數(shù)
工作溫度
-25°to 80°
輸入電壓
12VDC
輸出電壓
0-5VDC
線性量程
0-2.5mm
線性度
0.25%
工作方式
導(dǎo)向回彈式
外管材料
不銹鋼304
LVDT差動式位移傳感器的測量原理和變壓器極為相似，是把被測量的產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化轉(zhuǎn)換為線圈互感的變化。由于其副邊接成正負極對接形成了差動式，所以稱為差動唯一傳感器。因其具有高可靠性、高效、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于長度的測量中。LVDT位移傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖2-2-2所示：
圖2-2-2位移傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
如圖所示，傳感器的內(nèi)部包括用于固定線圈的支架、中間有一個初級線圈、兩邊各有一個次級線圈，中央有顆移動的圓柱形鐵芯。初級線圈，也叫原邊；次級線圈，又叫做副邊。兩個副邊相互正負極對接，構(gòu)成差動式。原、副邊線圈繞于支架上，支架用塑料制成。當鐵芯在不同位置移動時，也會產(chǎn)生兩個不同的次級的電動勢差，在一定范圍內(nèi)，鐵芯的位移量與感應(yīng)電動勢差值成線性關(guān)系。差動變壓式位移傳感器在廣泛應(yīng)用于尺寸的測量，尤其適用于小量程測量，又因為其優(yōu)點很多，所以被選為此次彈體長度的測量工具。
2.2.2 內(nèi)徑測量
在機加工車間，通常采用內(nèi)徑百分表進行孔徑的測量，測量時工件與測頭之間采用接觸式測量，但在接觸時需要先施加預(yù)壓力。由于預(yù)壓力的存在，首先會對工件內(nèi)側(cè)產(chǎn)生輕微的劃痕，其次還會造成自身的不斷磨損，結(jié)果是影響了測量的結(jié)果。另外，電子測量和光學(xué)測量這種高精密的儀器，非常容易受周圍環(huán)境的影響，因此在加工現(xiàn)場有人不能用。為了克服以上的，本次采用氣動測量，該測量屬于非接觸式測量，可避免內(nèi)側(cè)的而且不會對自身造成磨損。[5]其次，氣動測頭與測量儀器通過氣管連接，氣管的長度自己可以掌握，便于測量和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，這也是氣動量儀測量方法的特點。本次選用的是AEC-300的氣動量儀，其實物圖如圖2-2所示和性能參數(shù)如下所示：
圖2-2-3 AEC-300的氣動量儀
圖2-2-4氣動量儀性能參數(shù)
環(huán)境溫度
0-45°
氣源
0.35-1MPa
供電電壓
220VAC
側(cè)頭直徑
0.5-2mm
示值范圍
分辨率
氣動測量技術(shù)原理是通過空氣流量和壓力的比例關(guān)系最后反應(yīng)到工件尺寸大小的技術(shù)。氣動測量儀中接通的空氣流量和壓力存在一定的物理關(guān)系。在本次測量裝備的設(shè)計，選用量程和規(guī)格合適的電子式氣動量儀和特點適合彈體尺寸大小的噴嘴測頭，來實現(xiàn)其內(nèi)徑的測量。
2.2.3 外徑測量
本次測量系統(tǒng)需要對彈體進行2外徑尺寸的測量，數(shù)量很多，經(jīng)過對比和其他資料對比可知，其他儀器無法實現(xiàn)一次測量2個外徑，故決定采用能夠隨時測量外徑尺寸的激光掃描測徑儀。
激光掃描測徑儀采用非接觸式測量，他的原理是：激光源發(fā)出的紅色激光對彈體進行光學(xué)掃描，對面的光電接收器接收平行掃描光束；當彈體置于掃描帶區(qū)域的，光束被彈體的放入所打斷，被彈體遮擋的激光不能投射到光電接收器從光電接受器輸出的信號，可得知彈體直徑有關(guān)系的數(shù)據(jù)。激光掃描測徑儀是一種集電子技術(shù)、現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)和精密儀器于一體的在線測量設(shè)備，激光掃描測徑儀的原理如圖2-2-5所示：
1-激光發(fā)射器 2-反射鏡 3-掃描轉(zhuǎn)鏡 4-準直透鏡
5-聚光鏡 6-光電接收器 7-彈體
圖2-2-5 激光掃描測徑儀原理
激光測徑儀和其它測徑儀器相比有很多的優(yōu)勢：(1)與被測物體進行非接觸測量，可保證測量質(zhì)量和精度；(2)測量精度很高；(3)對數(shù)據(jù)的讀取很方便，只要通過輸出接口和外顯示儀對接即可；(4)使用環(huán)境要求低，并且非常的實用。本文選用LMD系列的激光測徑儀，其實物圖如圖2-2-6所示：
圖2-2-6 激光測徑儀
2.3 彈體設(shè)計方案
結(jié)合彈體的結(jié)構(gòu)特點，本文將對彈體進行底厚、總長、外徑和內(nèi)徑的測量，為了測量過程的同步進行，在測量的設(shè)計過程中，如何保證證機械運行的可靠性是非常重要的。常規(guī)下，一套完整的機械設(shè)備，往往需要不斷改進和完善，機械結(jié)構(gòu)的最終結(jié)構(gòu)也需要歷史的驗證，因此，機械結(jié)構(gòu)性能的好壞將將直接決定測量結(jié)果的正確與否。
綜合這次測量彈體所需檢測的尺寸，首先先設(shè)計出測量彈體尺寸工藝流程，然后對測量內(nèi)容進行合理的安排，并且繪制詳細的彈體測量圖，然后通過實驗一直進行可行性和可靠性的論證，最終經(jīng)過無限次的修改與完善制定出一套完善的測量流程圖，測量過程如下圖2-3-1所示：
2-3-1測量流程圖
根據(jù)彈體尺寸檢測的流水線程序，利用solidworks三維設(shè)計軟件對彈體的自動測量設(shè)備進行建模，經(jīng)過多次的實驗和修正后，建立的模型如下圖所示，在機加工車間一套完整的機械結(jié)構(gòu)，都需要在后期實踐中一直的發(fā)現(xiàn)問題和不斷改進，那樣才能一直處于加工的不敗立場。建立的三維立體流程圖如圖2-3-2所示：
圖2-3-2 總裝配圖
3 彈體尺寸測量系統(tǒng)設(shè)計
在彈體的尺寸自動測量設(shè)備開發(fā)中，應(yīng)該遵循一個“先進、經(jīng)濟、可靠”的原則，根據(jù)被測彈體的測試特點和要求，對其進行綜合的考慮，然后進行其尺寸的測量。在測量的過程中，全程由彈體抓手對其進行操作，完成整個的彈體的流程。
3.1 彈體抓手機構(gòu)設(shè)計
彈體的傳遞需要彈體抓手的運輸與定位，主要是把彈體從上一個測量位置準確無誤的送入下一個測量位置，本文設(shè)計的彈體抓手如圖3-1所示：
圖3-1 彈體抓手
彈體抓手的具體設(shè)計如上圖所示。開關(guān)支架安裝在接近測量裝置的的支架上，最好安裝在定位柱正上方并且與定位柱同軸。當抓手機構(gòu)開始工作時，基板下方的升降氣缸上升或者收縮，推動抓手的上升或者下降，當轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動適當?shù)慕嵌鹊竭_另一工位上方，然后通過氣缸的下降將彈體送入下一工位測量基座。由于上升的距離不是很大，有時正對定位柱時接收到感應(yīng)，有時則會在定位銷偏離時接受感應(yīng)，這樣會造成運送機構(gòu)手爪與測量基座發(fā)生偏移，如果偏移量較小，基座的導(dǎo)槽會予以糾正，如果過大，會造成彈體送入不到測量基座，檢測系統(tǒng)發(fā)生故障。對此，抓手還有待與繼續(xù)研究，由于本次的時間有限，我們只能研究到這塊。
3.2 底厚測量機構(gòu)設(shè)計
針對彈體底厚尺寸的幾何特點和測量系統(tǒng)的技術(shù)要求，本文設(shè)計了一種基于LVDT差動式位移傳感器的檢測方式，由PLC和上位機實現(xiàn)檢測過程的自動化。底厚測量裝置如圖3-2所示：
圖3-2 底厚測量裝置
底厚的測量如上圖所示，為了保證測量結(jié)果在LVDT位移傳感器的線性量程內(nèi)，正式測量之前，需用標準件校對其到適當?shù)奈恢?，使其測頭位于測量基準柱正上方，然后使導(dǎo)桿氣缸下行，使傳感器測頭與彈體相接觸但沒有被擠壓，此時壓緊塊與彈體邊緣相輕微接觸，最后，固定傳感器位置，安放完成。位移傳感器長度的壓縮變化量能夠準確的反應(yīng)出的電壓值得變化，運用下面的PLC機器對前面的數(shù)據(jù)進行采集，然后傳入到上面的機器系統(tǒng)中，對電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將數(shù)值轉(zhuǎn)換成彈體底厚的長度值，并和最原始的設(shè)定的數(shù)值范圍進行比較，將對比結(jié)果保存到該工件對應(yīng)序號的數(shù)據(jù)庫中。運用針型氣缸推動通規(guī)對底火孔直徑的上偏差進行檢驗和驗證，假如不能夠順利直接插入彈體，則接近開關(guān)就給出開關(guān)信號，表示彈體底厚的上偏差尺寸基本合格，并將結(jié)果存入下面的PLC機器中；因此可提高檢測效率，降低檢測成本。[6]在檢測過程中，PLC根據(jù)接近開關(guān)和磁性開關(guān)，使得導(dǎo)桿氣缸實現(xiàn)直線往復(fù)運動。
3.3 總長測量機構(gòu)設(shè)計
按照彈體尺寸自動測量設(shè)備的流水線，底厚測完之后，直接進入總長的測量?？傞L測量裝備如圖3-3所示：
圖3-3 總長測量裝置
總長的測量和底厚的測量原理比較相似，歸類起來都是屬于長度的測量。在對總長進行測量時，位移傳感器長度壓縮的變化量能夠準確的反應(yīng)出電壓值得變化，運用下面的PLC機器對數(shù)據(jù)進行采集，然后傳入到上面的對接系統(tǒng)中，然后對電壓信號進行數(shù)值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換，把電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，也就是換算成對應(yīng)的彈體總長值，并和一開始設(shè)定的數(shù)值范圍進行精確的比較，將對比結(jié)果保存到該工件所對應(yīng)序號的數(shù)據(jù)庫中，這個數(shù)據(jù)在最后要用于對彈體是否合格做一個檢測。當彈體的總長度被測量完畢時，彈體抓手抓起彈體，通過抓手的上下、旋轉(zhuǎn)移動，把彈體送入下一工位，也就是進行彈體的外徑的測量。
3.4 外徑測量機構(gòu)設(shè)計
本文的彈體的外徑測量相對來說非常的麻煩，因為外徑的測量主要涉及到一2外徑。包括：端口外徑、前端外徑2處，所以此次采用激光測徑儀對其進行非接觸式的測量，測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：
1-滑座底板 2-外徑檢測下料裝置 3-激光測徑儀托板 4-小料座
5-激光測徑儀支架 6-激光測徑儀 7-螺旋升降平臺 8-齒輪箱
圖3-4 外徑測量裝置
由于被測的外徑尺寸在不同的截面上，并且數(shù)目較多，因此，本次的設(shè)計采用激光測徑儀進行測量。該測量以步進電機提供動力，齒輪箱作為動力傳送，螺旋副進行上下移動，從而控制彈體的各個截面都可以被測量。主要的結(jié)構(gòu)有激光測徑儀、下料座、螺旋升降平臺、齒輪箱和步進電機組成。對外徑的測量，主要是運用下面的PLC控制步進電機，通過步進電機提供動力使得截面被測完，從而通過激光測徑儀對2處外徑的尺寸進行測量和數(shù)據(jù)的采集。
3.5 內(nèi)徑測量機構(gòu)設(shè)計
本次采用電子氣柱測量儀對彈體的內(nèi)徑尺寸進行測量，此次測量的設(shè)備如下圖所示：
圖3-5 內(nèi)徑測量裝置
此設(shè)備主要是運用電子式氣動量儀對彈體內(nèi)徑進行尺寸的測量，當測量時，通過氣電轉(zhuǎn)換器將不可識別的氣信號轉(zhuǎn)換為可識別的電信號，并將數(shù)值存入到面的PLC機器中，然后傳入到上面的記錄機器中，進行數(shù)據(jù)處理。影響內(nèi)徑的的因素很多，大部分情況是測量軸向與孔徑的誤差造成的，定位誤差有以下幾種：（1）彈體的內(nèi)徑中心線與孔中心線錯位；（2）彈體的內(nèi)徑中心線與孔中心線傾斜。在本次的測量系統(tǒng)中，由于采用的是非接觸式的電子式氣動量儀的測量，因此測量誤差的影響不大。
3.6 分揀機構(gòu)設(shè)計
彈體的測量前前后后有多個尺寸需要：總長、底厚、內(nèi)徑、2個外徑，經(jīng)過統(tǒng)計，一共有5處彈體尺寸需要進行測量。在這些尺寸都進行測量完成以后，還需對其進行合格與否的分揀判斷，合格檢驗機構(gòu)如下圖所示：
圖3-6 分揀機構(gòu)
通過對彈體的全方位的尺寸的測量，最后對彈體進行合格檢測，判斷其是否合格，并且對所有的尺寸測量結(jié)構(gòu)進行綜合的判斷，如果合格，則氣缸推動氣缸從下料筒出來；反之，不合格則由氣缸推動彈體從另一側(cè)的下料筒推出，進入次品行列。然后對分揀出來的彈體進行整理，合格的彈體可以直接送入，進行裝配使用，不合格的彈體再次進行銷毀、重加工。
3.7 平臺設(shè)計
任何一個實驗平臺的設(shè)計，尤其是機械方面的平臺，主要是為其他部件保證足夠的運行空間而且要保證充足、可靠，確保使用零件的的正常運行和流水線的正常操作，為了使整體測量裝備連接的更加緊湊，保證各部分功能都可以運行，本文將機架設(shè)計為兩層的上下結(jié)構(gòu)，上層為測量所有尺寸零件的測量基板，主要用于安裝各測量裝備，下層為PLC等電器控制安裝板，用于安裝電器控制等等元件，這樣合理的安排空間有助于設(shè)備的運轉(zhuǎn)，更加有利于操作維修，這樣開放的環(huán)境，也有利于觀察者對其觀察、查看，平臺的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
圖3-7 平臺
3.8 本章小結(jié)
本章主要對彈體尺寸的自動測量裝備結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，詳細介紹了關(guān)鍵部件的機構(gòu)，并且深入的介紹其工作原理及流程。彈體的測量機構(gòu)設(shè)計，測量機構(gòu)主要分5次進行測量：首先主要是運用位移傳感器對彈體底厚和總長測量；其次是運用電子柱式的氣動量儀對彈體內(nèi)徑的測量；最后，采用激光測徑儀與螺旋升降平臺相結(jié)合對彈體外徑的2個部位外徑尺寸分別進行測量，最后對各個彈體進行是個合格的檢測與分揀。
總結(jié)
本文所研究的彈體尺寸的自動設(shè)備可實現(xiàn)彈體的非接觸式測量。由于彈體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，所需檢測的尺寸又非常多，為了實現(xiàn)5個尺寸得同時測量，本文采用了彈體抓手的運行。本課題在彈體尺寸的自動測量裝備上，主要完成以下幾項工作：
（1）限于彈體的結(jié)構(gòu)特點，被測尺寸較多，對每一類尺寸分別選取相適應(yīng)的測量儀器；針對底厚檢測與筒底內(nèi)徑檢測的相似性，所以他們的測量設(shè)備比較相似，同時為了保證測量過程有順序地進行，分別設(shè)計彈體抓手，以及下料分揀裝置。
（2）在內(nèi)徑測量中，根據(jù)氣動噴嘴與被測工件內(nèi)壁的相對位置，建立曲面噴嘴擋板機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，為氣動測頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取提供依據(jù)。
（3）詳細面向每個測量儀器的測量數(shù)據(jù)的特點，設(shè)計每個待測尺寸的分析方法，使之盡可能的滿足測量要求。
（4）根據(jù)彈體各尺寸的尺寸大小，本文對其測量裝置進行了詳盡的設(shè)計。
參 考 文 獻
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致 謝
時