砂型表面硬度計(jì)校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)

王菊青，郭和新，鄧麗

(內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 包頭014033)

0 引言

砂型表面硬度計(jì)是用來測(cè)定濕模砂型(芯)的表面硬度，為制定造型工藝提供技術(shù)參數(shù)的。產(chǎn)品使用的所有鑄造件的制造工藝規(guī)程都對(duì)砂型的硬度指標(biāo)提出了具體要求。如砂型硬度不準(zhǔn)確，會(huì)影響砂型的強(qiáng)度指標(biāo)，令其無法成型或成型不好，從而影響到砂型的形狀尺寸，進(jìn)而影響到鑄造件的質(zhì)量。砂型硬度計(jì)有A，B，C 三種型號(hào)，根據(jù)實(shí)際工作中生產(chǎn)工藝要求，主要以手工造型為主，故選用B 型砂型表面硬度計(jì)。由于該硬度計(jì)不是常規(guī)硬度計(jì)，沒有現(xiàn)成的校準(zhǔn)裝置，所以一直采用出廠設(shè)置，用C 類準(zhǔn)用的管理辦法，但這樣無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。依據(jù)JJG831 －1993 鑄造用濕型表面硬度計(jì)(試行)檢定規(guī)程，校準(zhǔn)項(xiàng)目包括試驗(yàn)力、滿刻度和回零、壓頭壓縮行程、壓頭球面半徑、壓頭頂端圓錐角、壓頭表面糙度、壓頭硬度七個(gè)項(xiàng)目，壓頭球面半徑、壓頭頂端圓錐角無法進(jìn)行校準(zhǔn)，因其需要加工專用樣板，且試驗(yàn)力是關(guān)鍵參數(shù)，不過其他項(xiàng)目均有手段校準(zhǔn)。基于以上情況，利用現(xiàn)有的力傳感器擬設(shè)計(jì)一套砂型表面硬度計(jì)校準(zhǔn)裝置，解決砂型表面硬度計(jì)試驗(yàn)力的校準(zhǔn)問題。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)一套砂型硬度計(jì)試驗(yàn)力校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)

砂型表面硬度計(jì)結(jié)構(gòu)的便攜性，使其無法像其他硬度計(jì)一樣進(jìn)行固定，利用力值垂直施加、等值傳遞的原理，設(shè)計(jì)一套砂型硬度計(jì)試驗(yàn)力校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，既能固定硬度計(jì)又能準(zhǔn)確校準(zhǔn)砂型硬度計(jì)的硬度值，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。固定螺釘將砂型硬度計(jì)固定，通過調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行施力，讓力傳感器感受力值，可以克服由于重力引入的力值誤差;調(diào)節(jié)旋鈕和施力彈簧，解決了緩慢均勻施力的問題，而底座和支撐桿的設(shè)計(jì)又保證了垂直施力。根據(jù)圖紙要求送工具中心加工，加工精度達(dá)到所需技術(shù)要求。在裝配時(shí)，將支撐桿與支撐板進(jìn)行點(diǎn)焊，保證不下滑且施力行程足夠。

圖1 試驗(yàn)力校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 技術(shù)指標(biāo)

此砂型硬度計(jì)試驗(yàn)力校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的測(cè)量范圍為0 ～100 HSS，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.3 級(jí)。

2 技術(shù)難點(diǎn)

為避免由于重力引入的力值誤差，在裝夾硬度計(jì)時(shí)，必須要固定成垂直狀態(tài)，因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)要考慮裝夾位置及方法。本設(shè)計(jì)采用了裝夾桿，并在側(cè)面打孔，穿一個(gè)固定螺釘，來調(diào)節(jié)裝夾位置和松緊。

力值施加機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，既要考慮力值施加保證垂直施力的問題，又要考慮力值施加的過程要緩慢均勻。本設(shè)計(jì)經(jīng)過周密考慮，采用調(diào)節(jié)旋鈕在支撐桿上移動(dòng)從而帶動(dòng)硬度計(jì)下移，來保證垂直度，垂直桿要靠機(jī)械加工來保證垂直度。

試驗(yàn)力校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)加工精度要求高，因?yàn)橹挥斜ＷC了加工精度，才能保證垂直施力的要求。

裝配難度大，由于有定位銷，定位比較困難，而定位不準(zhǔn)會(huì)造成施力行程不夠，無法完成全量程測(cè)量。

3 存在的缺陷

由于彈簧選擇的問題，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓死現(xiàn)象，因此在選擇彈簧時(shí)不但要注意行程，還要注意彈性的好壞。

4 結(jié)束語

砂型硬度計(jì)校準(zhǔn)裝置經(jīng)設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠開展對(duì)砂型硬度計(jì)的硬度值校準(zhǔn)工作，為客戶提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。這一校準(zhǔn)裝置不僅解決了砂型表面硬度計(jì)一直無法校準(zhǔn)的問題，而且還拓展了硬度專業(yè)項(xiàng)目的校準(zhǔn)能力。

［1］張新玉. 便攜式智能砂型硬度計(jì)的設(shè)計(jì)與研發(fā)［D］. 武漢:華中科技大學(xué)，2009.

［2］砂型表面硬度計(jì)的校驗(yàn)和精度管理辦法［DB/OL］. http://www.docin.com/p－185835177.html.