中国计量学院。
步进电机磁钢片厚度自动测量装置设计。
学生姓名林卫学号 0900602218
学生专业产品质量工程班级 09质量2
二级学院质量与安全工程指导教师孙长敬
中国计量学院。
2024年9月。
摘要：磁钢片对于电机的导磁率、定位力矩和矩角特性都有着显著的影响，直接影响着电机的性能。因而在生产作业中检测磁钢片的厚度显得极为重要。
目前很多生产磁钢片的厂家主要还是以人工检测为主，这种检测方法存在精度差、效率低、 接触式等问题，而无法满足现代化生产作业。为此，笔者设计了基于激光技术测量磁钢片厚度的自动检测系统。该检测系统利用曲柄滑块传动原理，推动工作台上的的磁钢片，利用夹具将其固定到激光测距传感器的正下方，采用激光测距传感器测量其厚度并自动进行分类收集。
测量装置系统特点：
1. 设计巧妙，使用简单，适用于不等厚度、不等宽度磁钢片的厚度测量。
2. 巧妙地选用曲柄滑块机构，灵活，便于操作。
3. 系统功能齐全，准确定位磁钢片的测量位置，具有良好的控制精度。取步进电机，负责曲柄滑块和夹具的动力**，实现了检测系统的自动控制。最后还设有分选收集机构，自动进行分类收集。
关键词：磁钢片；激光测距传感器；曲柄滑块；夹具。
摘要 i目次 ii
1 前言 1
1.1 前期调研 2
1.1.1 磁钢片的用途 2
1.1.2 自动测量仪器的选择 2
1.2 课题研究的目的 4
1.3 课题研究的意义 4
2 总体方案设计 5
3 零件结构设计 6
3.1 推送机构 6
3.2 送料机构 6
3.3 定位机构 7
3.4 激光测量机构 7
3.5 分选收集机构 8
4 装配图 9
5 二维图 10
6 运动** 13
7 不足与改进 14
8 结论与体会 15
参考文献 16
磁钢片是电动机中的重要组成部件，其质量的好坏直接决定电动机的性能，对于厚度不同的磁钢片必须予以检测。由于钢片本身的多样性、 复杂性等特点导致对其检测方法的研究一直以来没有得到实质性的进展。目前很多生产磁钢片的厂家主要还是以人工检测为主，这种检测方法由于存在精度差、效率低、 接触式等缺点，而无法满足现代化生产作业。
为此，开发了基于激光技术的磁钢片厚度自动检测系统生产工艺。
在高质量产品的制造和高效率生产环境的构建中，测量技术起到了很大的作用，其重要性与日俱增。尤其在生产国际化、全球经济一体化迅速发展的时期，要求不同地区生产的高精度零部件，必须具有良好的互换性，因此，急需建立一种基于国际标准的拥有极佳测量精度及可靠性的测量体制。为了满足上述要求，精密测量仪器必须具有更高的精度、质量和可靠性。
各个仪器生产厂商也都在积极开发功能更强、服务性能更好的新产品，而从中本小组可以看到测量仪器的最新动向。加工和测量犹如车上的两个轮子。
近年来，随着经济的复苏，制造业设备运转率不断提高，长期处于不景气的测量仪器生产也有较大的增长。目前，生产现场非常重视提高加工效率和降低生产成本，其中，最重要的便是生产出高质量的产品。为此，必须实行严格的质量管理，只有在保证高质量生产的前提下，制造业才能生存和发展。
作为保证制造业顺利发展的重要手段，高精度零部件构成的加工机床和由高精度测量仪器组合集成的加工生产线构建成的自律式加工系统，是很有必要的。据此可以预计，今后，市场对用于质量管理的测量系统和机器设备的需求将不断增长。
制造业生产现场对测量仪器及装置的要求大致如下：①能够适应广泛范围的环境温度；②抗污染和防振动性能优异；③测量重复精度高；④使用方便。目前，各厂家以便于在加工环境使用为前提，正积极地开发新产品，这些新产品能够进行高速、高精度测量，而且稳定性极佳，操作便捷。
在测量技术方面，日本精密测量仪器工业协会常务理事龟井明敏指出：“任何一种加工设备，无论其多么先进，均会出现由热变形引起的偏移和由工具磨损产生的误差，而要掌握这些偏移和误差，则必须依靠测量技术。”龟井认为，在现场加工过程中，进行测量作业的目标应该是：
“①判断产品质量是否合格：即在加工过程中配置测量环节，保证其能够进行最终加工；②检测工具磨损、热变形等引起的误差：根据输出的补偿信号，采取相应的措施；③选取生产节拍和制品精度的最佳配合：
不仅要保证所选适应技术等绝对精度，还应保证获得相对精度，从而提高总体生产效率。在这些过程中，测量技术起着举足轻重的作用。”
如上所述，测量技术的主攻方面仍然是进一步提高测量精度；同时，人们对测量技术的重要性和存在价值的认识应大幅度提高，这是测量技术今后不断发展的巨大推动力。
随着汽车行业自动化的高速发展，磁钢片的需求量正在与日俱增。
磁钢片主要用在永磁直流电机中，与电磁式电机通过励磁线圈产生磁势源不同，永磁电机是以永磁材料产生恒定磁势源。永磁磁钢片代替电励磁具有很多优点，可使电机结构简单、维修方便、重量轻、体积小、使用可靠、用铜量少、铜耗低、能耗小等。
磁钢片根据应用领域不同，对性能以及磁场波形要求也不同，作为转子领域，其外弧面表场要求高，波形基本要求为正弦波，作为定子，则根据电机的出力要求，火花以及噪音的不同要求进行选择，作定子的磁钢片，其内弧表场高，因磁钢片本身形状与生产特性决定，其波形主要为马鞍形，该类波形出力大，平但火花噪音，空载电流大。为改善振动噪声、换向火花，减少空载电流，磁钢片的形状尺寸，模具设计等都要进行精心设计，其中不等厚磁钢片等已经广泛应用，其原理是使磁钢片内弧气隙磁场波形趋向平顶波。
国内最早做铁氧体磁钢片的企业如四川899（宜宾金川电子有限责任公司），广东省梅州市磁性材料厂等，在**十年代磁化杯风行时期，曾用磁钢片作为磁化杯的磁场源。当时国内对铁氧体磁钢片的需求量也很少。
1、自动测量仪器的种类。
从测量基本原理，可以分为以下三类：
1) 激光测距仪。
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到测距仪接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。
激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-3000米）。
2) 超声波测距仪。
超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差t，然后求出距离l。
超声波测距仪，由于超声波受周围环境影响较大，所以一般测量距离比较短，测量精度比较低。目前使用范围不是很广阔，但**比较低，一般几百元左右。
3)红外测距仪。
用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。利用的是红外线传播时的不扩散原理 ：因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，。
红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。
2 常见自动测量仪器的市场调查。
1) 激光测距仪品牌主要有：
目前市面上的测距仪90%以上都是激光测距仪。
瑞士徕卡[1]leica disto测距仪、法国阿克泰克agatec、美国lti激光技术公司、美国图雅得truetype测距仪、德国博世bosch测距仪、德国奥尔法orpha测距仪、美国博士能bushnell测距仪、加拿大纽康newcon测距仪、德国喜利得hilti 测距仪、日本尼康nikon测距仪、德国奥卡opti-logic测距仪。
2) 超声波测距仪品牌主要有：
超声波测距仪，由于技术的缺陷，目前品牌比较少，主要是国产品牌。
希玛，香港cem测距仪，ultrasonic测距仪。
3) 红外测距仪。
红外测距仪，由于是落后技术，目前很少有品牌生产。
经过各个测距仪优缺点的分析和市场调查，基于激光测距仪的适用范围广、精度高、使用方便、市场技术成熟的优势，本小组组选择激光测距仪作为本小组的测量仪器。
根据当代社会科学技术的发展、产业结构和劳动力市场的变化来调整教育的培养目标。加强创新教育研究与实践，突破单纯学习书本知识的旧习，着重锻炼以及提高学生的能力和创造性，使之具备分析、表达、理解和应用的能力，以适应未来社会对人才规格的要求。磁钢片对于电机的导磁率、定位力矩和矩角特性都有着显著的影响，直接影响着电机的性能。
因而在生产作业中检测磁钢片的厚度显得极为重要。目前很多生产磁钢片的厂家主要还是以人工检测为主，这种检测方法存在精度差、效率低、 接触式等问题，而无法满足现代化生产作业。为此，笔者设计了基于激光技术测量磁钢片厚度的自动检测系统。
该检测系统利用曲柄滑块传动原理，推动工作台上的的磁钢片，利用夹具将其固定到激光测距传感器的正下方，采用激光测距传感器测量其厚度并自动进行分类收集。
本测量仪器系统设计方便、灵活，精巧，并巧妙地选用曲柄滑块机构，灵活，便于操作，系统功能齐全，准确定位磁钢片的测量位置，具有良好的控制精度。取步进电机，负责曲柄滑块和夹具的动力**，实现了检测系统的自动控制。最后还设有分选收集机构，自动进行分类收集。
基于激光技术的磁钢片厚度自动检测系统的过程十分复杂，所涉及的问题多属物理和光电方面的问题。测量过程中速度、尺寸等对产品的质量有很大影响。但是在传统的设计中，许多参数的选择都是凭经验和一些理论确定，所设计的部件的合理性要通过多次实验才能知道，整个机台设计完成以后仍需通过多次的试制和修改来满足设计要求，这样不仅使设计的生产周期很长，且浪费了大量材料。
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