第二章工序自动化(3).ppt

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1、2.2 检验过程自动化检验过程自动化n n2.2.1 概述 n n一、实现检验过程自动化的意义：n n（1）保证和提高产品质量。n n（2）提高劳动生产率，加速生产过程，降 低产品成本。n n（3）减轻工人的劳动强度。1、实现检验过程自动化的途径、实现检验过程自动化的途径（1 1）在机床上安装自动检测装置在机床上安装自动检测装置在机床上安装自动检测装置在机床上安装自动检测装置(在线检测）在线检测）在线检测）在线检测）如磨削过程中，安装在磨床上的自动检测装置。如磨削过程中，安装在磨床上的自动检测装置。（2 2）在自动线中设置自动检验工位（离线检测）在自动线中设置自动检验工位（离线检测）在自动线中

2、设置自动检验工位（离线检测）在自动线中设置自动检验工位（离线检测）如在自动线中设置对精镗孔测量的工位；曲轴动如在自动线中设置对精镗孔测量的工位；曲轴动平衡自动线中设置不平衡量的检测工位等。平衡自动线中设置不平衡量的检测工位等。（3 3）设置专用的检验分类机及分类自动线。设置专用的检验分类机及分类自动线。设置专用的检验分类机及分类自动线。设置专用的检验分类机及分类自动线。如活塞环、滚针、钢球等零件的分类机，连杆称如活塞环、滚针、钢球等零件的分类机，连杆称重分类自动线等。重分类自动线等。2、自动检验的基本过程、自动检验的基本过程自动测量发出测量信号信号转换和放大工件进 入检验装 置控制装置动作；转

3、换机床的切削用量和动作；自动补偿刀具磨损；自动分类；3、自动检验的分类、自动检验的分类自动检验自动检验的分类的分类按转换测量信号的原理 按检验过程的性质 按量头与工件的接触情况 机械式 电气式 气动式 在加工过程中的自动检验 在加工完成以后进行检验和分类 接触式检验 非接触式检验 按被检验的参数 尺寸偏差 几何形状误差 重量偏差 不平衡量 2.2.2 加工过程中的自动检验装置加工过程中的自动检验装置n n1 1、直接测量装置、直接测量装置、直接测量装置、直接测量装置n n（1 1）外圆磨削自动测量装置）外圆磨削自动测量装置）外圆磨削自动测量装置）外圆磨削自动测量装置单触点测量装置 n n1 1

4、 工件；工件；2 2 测量杠杆；测量杠杆；3 3 量头体；量头体；4 4 喷嘴；喷嘴；5 5 砂轮；砂轮；n n6 QFQ6 QFQ2 21 1型浮标式气动量仪型浮标式气动量仪 ；7 7光电控制器；光电控制器；测量头的结构n n1 1 工件；工件；2 2 测量杠杆；测量杠杆；3 3 量头体量头体 ；4 4 喷嘴；喷嘴；n n5 5 锁紧螺钉；锁紧螺钉；6 6 调节螺母；调节螺母；7 7 底座；底座；测量装置的电气控制原理 n n 当浮标上升当浮标上升未切断光源时，未切断光源时，光束直射在光电光束直射在光电二极管上，使三二极管上，使三极管极管BG1BG1和和BG2BG2导通，继电器导通，继电器J

5、1J1通电。此时通电。此时J1J1的的常闭触点断开，常闭触点断开，控制继电器控制继电器J2J2不不通电，无控制信通电，无控制信号输出。当浮标号输出。当浮标下降切断光源后，下降切断光源后，三极管三极管BG1BG1和和BG2BG2截止，截止，J1J1断断电，电，J2J2通电，其通电，其常开触点闭合，常开触点闭合，接通电磁铁接通电磁铁DTDT，控制砂轮退出。控制砂轮退出。（2）、内圆磨削自动测量装置 n n 内圆磨削的自动测量装置也有多种，如刚性内圆磨削的自动测量装置也有多种，如刚性塞规、单触点和双触点测量装置等。刚性塞规的塞规、单触点和双触点测量装置等。刚性塞规的结构和电路简单，但易磨损，工作稳定

6、性较差，结构和电路简单，但易磨损，工作稳定性较差，测量精度也不很高，通常只在大批和大量生产中测量精度也不很高，通常只在大批和大量生产中用于测量用于测量7 7 级精度以下的孔。单触点测量装置存级精度以下的孔。单触点测量装置存在着与外圆磨削单触点测量装置相同的缺点，因在着与外圆磨削单触点测量装置相同的缺点，因此只应用于工艺系统刚度较好，主轴振动小的情此只应用于工艺系统刚度较好，主轴振动小的情况下。目前在自动和半自动的内圆磨床上广泛采况下。目前在自动和半自动的内圆磨床上广泛采用双触点测量装置。在这种测量装置中常应用电用双触点测量装置。在这种测量装置中常应用电感应式、差动变压器式和气动式传感器作为发信

7、感应式、差动变压器式和气动式传感器作为发信元件。元件。电感应式传感器的双触点测量装置原理图 n n1 1、2 2 量爪；量爪；3 3 十字片弹簧；十字片弹簧；4 4 支承块；支承块；5 5 弹簧；弹簧；n n 6 6 电感式传感器；电感式传感器；7 7、9 9 锥面放松螺钉；锥面放松螺钉；8 8 锥塞锥塞 ；11 11 量端；量端；12 12 轴轴 ；15 15 定位块定位块 ；工作原理（1）n n 量爪量爪1 1、2 2已经进入工件孔中而处于测量状已经进入工件孔中而处于测量状态。量爪态。量爪1 1和和2 2，都通过支承块，都通过支承块4 4，十字片弹簧，十字片弹簧3 3与测量装置的基架与测量

8、装置的基架1616相连。在上支承块相连。在上支承块4 4的右端的右端装有电感式传感器装有电感式传感器6 6，在下支承块的右端则装有，在下支承块的右端则装有臂臂10 10，其中装有可调节的量端，其中装有可调节的量端1111，与传感器量，与传感器量端接触。上、下量爪端接触。上、下量爪1 1、2 2各处在弹簧各处在弹簧5 5的作用下的作用下而获得一定的测量力。工件孔径尺寸变大时，上而获得一定的测量力。工件孔径尺寸变大时，上量爪绕十字片弹簧顺时针转动，下量爪逆时针转量爪绕十字片弹簧顺时针转动，下量爪逆时针转动，从而使传感器测量杆（铁芯）相对于线圈移动，从而使传感器测量杆（铁芯）相对于线圈移动，发出尺寸

9、偏差信号。如果工件振动而使量爪动，发出尺寸偏差信号。如果工件振动而使量爪摆动，则由于两量爪的转向相同，故传感器发出摆动，则由于两量爪的转向相同，故传感器发出的信号没有变化。的信号没有变化。内圆磨削双触点测量装置 工作原理（2）n n 整个装置通过支架整个装置通过支架1313安装在轴安装在轴1212上。在进行上。在进行测量之前，由于锥塞测量之前，由于锥塞8 8楔入螺钉楔入螺钉7 7和和9 9之间，因而之间，因而量爪量爪1 1和和2 2收拢。测量时，液压装置驱使锥塞收拢。测量时，液压装置驱使锥塞8 8后后退，并带着支架退，并带着支架 1313绕轴绕轴1212顺时针转动，直至靠顺时针转动，直至靠在定

10、位支钉在定位支钉 1414上为止。此时，量爪上为止。此时，量爪1 1、2 2进入工进入工件孔中，当锥塞件孔中，当锥塞 8 8进一步后退，其锥面放松螺钉进一步后退，其锥面放松螺钉7 7和和9 9，于是量爪，于是量爪 1 1、2 2的量端在孔内张开，靠在的量端在孔内张开，靠在被测量的表面上。被测量的表面上。n n 加工完毕后，量爪加工完毕后，量爪 1 1和和2 2必须退出工件，此必须退出工件，此时，由液压驱动的锥塞时，由液压驱动的锥塞8 8前进，其锥面首先顶开前进，其锥面首先顶开螺钉螺钉 7 7和和 9 9（图（图BBBB），使量爪），使量爪1 1、2 2的量端合的量端合拢，传感器拢，传感器6 6

11、的测量杆与量端的测量杆与量端1111离开。离开。n n当液动锥塞当液动锥塞8 8进一步前进，将使测量装置的支架进一步前进，将使测量装置的支架1313绕立柱绕立柱1212逆时针转动，从而使量爪逆时针转动，从而使量爪1 1、2 2退出退出工件。工件。n n 定位块定位块1515是在搬运测量装置时固定量爪是在搬运测量装置时固定量爪1 1、2 2之用。工作时，应将定位销拔出，将定位块之用。工作时，应将定位销拔出，将定位块1515转动，使量爪转动，使量爪1 1、2 2能自由摆动。能自由摆动。n n 通过螺塞调节弹簧通过螺塞调节弹簧 5 5的压力的压力 ，可以分别对，可以分别对上、下量爪上、下量爪1 1和

12、和2 2的测量力进行调整。传感器的的测量力进行调整。传感器的信号调整，可借助于手柄调整量端信号调整，可借助于手柄调整量端1111的位置来的位置来实现。实现。n n 量爪量爪1 1和和2 2以夹箍安装在支承块以夹箍安装在支承块4 4的圆柱端上，的圆柱端上，当用于测量不同直径的工件时，可以进行调整。当用于测量不同直径的工件时，可以进行调整。2、间接测量装置、间接测量装置 n n 以间接测量法控制加工过程时，不是用测量装置直接检测工件尺寸的变化，而是利用预先调整好的定程装置，例如行程挡铁或开关，控制机床执行机构的行程；或者借助于专用的装置检测工具的尺寸来间接地控制工件的尺寸。珩磨孔径的间接测量n n

13、1 1 珩磨头；珩磨头；n n2 2 塑料块塑料块 ；n n3 3 标准环；标准环；n n4 4 珩磨砂条；珩磨砂条；n n5 5 支架；支架；n n6 6 工件；工件；n n7 7 销销n n8 8 信号发送装置；信号发送装置；n n9 9 挡销；挡销；n n10 10 挡销；挡销；2.2.3 自动补偿装置自动补偿装置n n 对于一些用调整法进行加工的机床，工件的对于一些用调整法进行加工的机床，工件的尺寸精度主要决定于机床精度和调整精度。当工尺寸精度主要决定于机床精度和调整精度。当工件的精度要求较高，而切削工具磨损较快，即刀件的精度要求较高，而切削工具磨损较快，即刀具的尺寸耐用度较低时，则机

14、床工作时间不长，具的尺寸耐用度较低时，则机床工作时间不长，工件的尺寸精度就会显著下降。为了恢复机床的工件的尺寸精度就会显著下降。为了恢复机床的调整精度，必须经常停机进行再调整，从而使生调整精度，必须经常停机进行再调整，从而使生产率受到很大的影响。这样，在提高加工精度和产率受到很大的影响。这样，在提高加工精度和充分发挥自动化机床的生产效率之间，就产生了充分发挥自动化机床的生产效率之间，就产生了突出的矛盾。为了适应自动化生产中高精度、高突出的矛盾。为了适应自动化生产中高精度、高效率的要求，在此情况下就需要采用自动补偿装效率的要求，在此情况下就需要采用自动补偿装置。置。1、自动补偿的工作原理、自动补

15、偿的工作原理n n自动补偿装置多采用尺寸控制原则，即在工件完成加工后，自动测量其实际尺寸。当工件的尺寸超出某一规定的范围时，测量装置发出信号，控制补偿装置，自动调整机床的执行机构，或对刀具进行调整以补偿尺寸上的偏差。自动补偿实例自动补偿实例n n1 1工件；工件；n n2 2镗刀；镗刀；n n3 3镗头；镗头；n n4 4补偿机构；补偿机构；n n5 5工件；工件；n n6 6测量头；测量头；n n7 7控制装置控制装置 ；尺寸公差带与补偿带 n nZ Z一正常尺寸带一正常尺寸带 B B一补偿带一补偿带 A A一安全带一安全带n n为了避免偶然误差的影响，测量控制信号在送入补偿装置之前，须经过

16、适当处理。通常，当某一个工件的尺寸进入补偿带时，并不立即进行补偿，而将此测量信号储存起来。必须当连续出现几个（例如五件）补偿信号时，补偿装置才会得到动作信号。自动补偿装置 应用场合n n（1 1）用调整法加工的磨床，例如无心磨床、立用调整法加工的磨床，例如无心磨床、立轴式和卧轴式的双端面磨床等，当砂轮磨损后，轴式和卧轴式的双端面磨床等，当砂轮磨损后，工件尺寸变大，到达一定限度，需进行补偿。这工件尺寸变大，到达一定限度，需进行补偿。这时的补偿运动多由补偿装置驱动砂轮座或导轮座时的补偿运动多由补偿装置驱动砂轮座或导轮座来实现。来实现。n n（2 2）在用于精加工的自动化机床上，当刀具的在用于精加工

17、的自动化机床上，当刀具的尺寸耐用度较低时，需借助于自动测量和补偿装尺寸耐用度较低时，需借助于自动测量和补偿装置以保证加工精度，并相应地保证生产率。在此置以保证加工精度，并相应地保证生产率。在此情况下，补偿运动大多由特殊结构的镗刀杆来实情况下，补偿运动大多由特殊结构的镗刀杆来实现。现。2.2.4 检验自动机检验自动机n n 检验自动机用以将已经加工好的零件按检验技术要求自动地进行分类或分组。一般来说，检验自动机可将零件分为三大类：即合格品，可返修废品和不可返修废品。在选择装配时，合格品通常又按一定的尺寸偏差，再细分为若干组。所以，检验自动机有时又称为自动分类机。（1）、钢球自动分类机）、钢球自动

18、分类机（2）、活塞环厚度自动检验分类机传动系统 1 1 上料推板；上料推板；2 2 活塞环；活塞环；3 3 圆环；圆环；4 4 传感器传感器 ；5 5、6 6 上、下触头；上、下触头；7 7 测量卡规；测量卡规；8 8 固定板；固定板；9 9活门活门 ；1010电磁铁电磁铁 ；1111推杆；推杆；1212分配轴；分配轴；1313、1515蜗轮副；蜗轮副；1414凸轮；凸轮；1616杠杆；杠杆；1717电动机；电动机；工作原理n n 整个系统运动的协调是由电动机整个系统运动的协调是由电动机1717通过蜗轮通过蜗轮副副1515、1313，驱动分配轴，驱动分配轴1212而实现。而实现。n n 活塞环

19、活塞环2 2贮存在弹仓式上料装置的料仓中贮存在弹仓式上料装置的料仓中（图上未表示），上料推板（图上未表示），上料推板I I由凸轮由凸轮1414驱动，将驱动，将料仓最下面一只活塞环料仓最下面一只活塞环 2 2推送至半圆形固定板推送至半圆形固定板8 8上，上，板板 1 1和和8 8的半圆拼成一个整圆，将活塞环夹住，凸的半圆拼成一个整圆，将活塞环夹住，凸轮轮1414通过杠杆通过杠杆1616，推杆，推杆1111上端的圆盘将活塞环上端的圆盘将活塞环2 2顶入旋转着的圆环顶入旋转着的圆环3 3的孔中。的孔中。n n n n 当活塞环在圆环3中正确地定位以后，测量卡规7的上、下触头5和6进入被测量的活塞环中

20、，其厚度的尺寸信号，由上触头6的移动经测量传感器4的量杆而发出。由于圆环3是转动着的，因而可以对活塞环2整个圆周上轴向的厚度进行测量。如果活塞环2的厚度超出公差范围，就向电磁铁10发送信号，使分类机构的活门9打开，让它落入相应的（过大或过小）分类箱中。动力传递过程n n电机17 蜗杆15 蜗轮13 分配轴n n 带轮 带轮 圆环3n n分配轴 曲柄 上料推板n n 凸轮14 (往复运动）n n 推杆 杠杆16 摆轴 摆杆 推杆11 圆盘 活塞环推入圆环3孔内检检验验分分类类自自动动机机的的电电气气原原理理图图 分类工作原理n n 摆动杆5用导线经开关K2与C点相联，触头3、4分别与三极管BG1

21、和BG2的基极联接。当工件尺寸合格时，测量杆6使摆杆5处在两个触点3、4之间，因而管BG1、BG2的基极均开路，管BG1和BG2均截止，分类活门1和2均关闭，合格的工件沿料槽输出。若工件尺寸过小，则量杆的杠杆6下移，压动杠杆5，使之与触头3接触，n n管BG2因基极电位变化而导通，于是中间继电器P2吸合，其常开触点接合，电磁铁M1动作，其衔铁将分类活门1顶起，过薄的工件落入“过小”的废品箱中。如果工件尺寸过大，则摆动杆5与触头4接触，管BG1导通，中间继电器P1吸合，电磁铁M2的衔铁将分类活门2顶开，过厚的工件落入“过大”的废品箱中。n n工件离开测量位置前，开关K2先断开，以防止发出工件过小的误信号，并靠P1或P2的自锁触点将分类活门保持在原位。在每个测量循环完毕后，靠开关K1将电路断开，电器全部复原。下一循环开始时，K2先合上，待工件进入测量位置后，K1合上，接通电路以进行测量；开关K1和K2的开合，可由分配轴上的凸轮控制。作业n n试述活塞环自动分类机的工作原理。要求说明上料过程、检验过程、分类过程的原理。