设计基准水位（精选三篇）
设计基准水位 篇1
随着精密铸造等先进工艺技术的发展, 越来越多的民用飞机结构件选择铸造成型技术, 它能使结构材料合理有效分配, 适用于型腔复杂、有刚度要求的零件制造。精密铸件接近于零件的最后形状, 仅需少量机械加工就直接使用, 是现在飞机结构降低成本、结构优化的方向之一[1]。精密铸件与安装环境的高符合性要求其在制造、检验和机加过程中必须有一致的标准去衡量, 而目前的铸件毛坯设计基本是在零件图的基础上增加加工余量获得, 机加工序基本是按照机加零件的思路进行, 这种设计思路未能充分考虑铸件制造的公差合理分配, 机加过程又与毛坯铸件设计思路脱节, 导致产品质量不高, 严重会造成最终产品超差, 甚至报废。
1 铸件基准确定
毛坯铸件除少部分无需机加直接使用外, 多数因尺寸精度、安装固定、表面粗糙度等原因进行后续机加, 以满足装配要求。铸件结构设计中应同时考虑铸件毛坯的基准和机械加工的基准, 以保证按照基准标出的尺寸满足最终产品的使用功能。
1.1 铸件毛坯基准建立的一般原则
铸件基准点的设置应位于最终不加工的铸件表面, 并考虑如下要求[2]:
1) 位于同一平面内的基准点尽量相隔远一点;
2) 尽可能位于基准面内;
3) 位于分模线同一侧;
4) 位于飞边、浇口、冒口等区域之外;
5) 位于便于在夹具上装卸零件的部位。
1.2 毛坯基准到机加基准的转换
零件机加基准是考虑机加工序, 保证装配精度要求进行确定的。铸件的机加基准应从毛坯基准面获取, 首次机加的平面尺寸从毛坯基准面标出, 其后所有的机加工面 (除了孔、槽等) 应从首次加工的“机加基准”标出尺寸, 毛坯基准通过距离约束初步转换到机加基准。
2 铸件基准的应用
下面, 以飞机舱门结构导向槽为典型, 说明铸件制造、机加中基准的合理化选择。导向槽安装在门框结构上, 在飞机舱门打开与关闭过程中, 约束舱门运动轨迹, 起导向作用, 主要由滚轮槽、起调节功能的齿形结构组成, 结构形式见图1。
2.1 零件思路建立的基准
设计之初, 按照机加零件的思路进行铸件设计, 建立相关基准, 见图2, 并依据文献[3-4]提出的“如果基准面需要加工, 粗基准面的加工余量只和基准面本身的形状误差有关, 和毛坯的所有尺寸无关, 因此粗加工面粗加工余量最小”的理论机加基准面A, 后续以基准A机加后续基准及尺寸, 实际加工中发现很多产品发现或多或少的产品超差, 后分析机加后的产品, 发现加工基准A时出现理论偏差, 具体见图3, 是导致产品质量不高的主要因素。
2.2 铸件基准优化
分析导致最终产品不稳定的因素, 基准A:该“基准面加工余量最小”的理论没有错误, 但是机加基准面后, 无法建立铸件基准与机加基准的联系是造成产品不稳定的主要因素。基准B和基准C:基准选择不合理, 未靠近对称或机加面, 导致毛坯铸件尺寸公差大, 机加余量不均匀, 可作为次要因素。
按照铸件基准建立原则重新建立基准面-基准点, 见图4。首次机加面通过相对于基准A的位置尺寸X.XX来确定, 建立机加基准, 见图5。基准B和基准C方向上无机加要求, 作为定位点即可。按此重新建立的基准, 外加详细尺寸及公差要求, 可以指导完成最终的产品加工, 实物图见图6。
3 结论
本文对民用飞机结构中常用的典型铸件结构件毛坯基准和机加基准的建立进行了阐述, 并结合实际运用过程具体分析。铸件结构设计中应正确建立基准面和基准点, 既考虑铸件制造阶段减少偏差, 又考虑机加后的装配要求, 完成毛坯到零件的转换, 保证在整个制造和检验过程中采用同样的标记点, 做到铸件制造、检验、机加的协调一致。
摘要：铸造成型技术在现代民用飞机结构件中正逐步推广, 铸件结构设计特别注意基准的选择。本文首先阐述了铸件结构设计中毛坯基准和机加基准的选择确定, 给出了毛坯基准转换到加工基准的一般考虑, 最后以飞机舱门用导向槽为例进一步说明铸件结构设计中基准的优化选择。
关键词：民用飞机,铸件设计,基准
参考文献
[1]石霞琳, 柳荣, 杨东雨, 陈建.浅析民机用铸件的设计通用要求及其发展趋势[J].民用飞机设计与研究, 2011, 04:55-57.
[2]《飞机设计手册》编辑委员会编.飞机设计手册[M].国防工业出版社, 1983.
[3]卞亚峰, 王晓慧, 徐小龙.浅析铸件毛坯尺寸标注基准的合理选择[J].机械制造, 2013, 02, 51 (582) :65-67.
水位遥测自动控制系统的设计 篇2
【摘 要】本控制系统以AT89S51单片机为主控单元，通过超声波传感器和液位变送器实现液位实时数据的检测和自动控制。该系统具有有性价比高、操作简便、可视化操作等优点。
【关 键 词】AT89S51单片机， nRF24L01， 超声波传感器，GFSK
【中图分类号】G71【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0259-02
1 前言
由于需要测量的水池或水塔与控制室有相当长的距离，常常需要架设上百到近千米的输电和控制线路，费用大。给测量和控制带来了极大的不方便。本系统利用单片机的无线测量和自动控制系统完成了不需要架设电缆和实现水位的远程自动控制和遥测，对于工业生产和生活有极大的实用价值。
2 原理框图
应用单片机控制的水位遥测自控系统的原理框图如图1所示：
以AT89S51单片机为主要控制核心，构建成两个无线短矩离通信数字电台，利用软件控制水位传感器测量出实时的水位信息。而数据的无线传送应用Nordic公司的高速无线单片无线射频芯片nRF24L01通GFSK调制以最高达1Mbit/s的速度快速发送出去。通过设置主控制站的键盘可以远程设置水位的上下限，主控制站采用易于人机交换的LCD1602作为数据显示。采用单片机设计具有成本低、效益高的优点。另外，单片机控制系统的灵活性和程序的可移植性好。
键盘：采用独立式键盘，AT89S51的I/O口具有位驱动能力，而且所用按键数目不多，可以通过单片机软件利用查询或中断方式简单地实现各种控制。考虑到该控制软件系统和硬件系统都比较复杂，CPU需要驱动较多的电子器件，要利用到单片机内部的资源较多，所以采用独立式键盘显示模块：使用专用的LCD1602显示驱动器和LCD1602显示模块。LCD1602显示模块通过接口接收显示命令和数据，并按指令和数据的要求进行显示。LCD显示模块一般带有内部显示RAM和字符发生器，只要输入ASCII码就可以进行显示而且不用一直扫描显示，可以减轻CPU的工作负担，使其可以去做其它更重要的处理。
液位传感器：使用超声波液位传感器，这种传感器是通过测量超声波在空气中行走时间来计算液位的实时高度。因为超声波测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果，而且超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。而且它的造价也不高，且安装方便，实用性好。本设计属于近距离测量，采用常用的压电式超声波换能器来实现。超声波因其方向性好、测量精度高，已广泛应用于液位、流量、物距等方面的检测。本系统采用单片机输出40KHZ的方波经过74HC04所组成的几个与非门放大发射出去，经过一定时间延时以后再打开外中断。CX20106A接收到40KHz的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入。超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差△T，然后求出距离S。在速度V已知的情况下，距离S的计算，公式如下为S=V△T/2
远程测量与控制：采用无线RF射频模组进行数据传输。采用Nordic公司的收发一体的无线RF芯片nRF24L01，通过简单的几个外部连接元件可以实现最高2Mbit/S的速率传输。nRF24L01工作在全球开放2.4～2. 5GHZ波段，只要通过SPI把配置字写到nRF24L01里，就可以把所要传送的数无线传送出去，还以实现自应答和自动重发。其操作简单，成本低，且能够满足本设计要求。
3 总体硬件系统电路设计
主测控站系统设计原理详图如图2 所示：
从测控站系统设计原理详图如图3 所示：
4 系统软件流程图
（1） 测控站主程序流程图如图4所示：
（2） 超声波测距流程图如图5所示：
（3） 主控站流程图如图 6所示：
（4） 无线发射流程图如图7所示：
5 结论
本水位遥测自动控制系统对于小型水泵的控制采用慢速汲水，以确保超声波传感器测量的精度和水位控制的精度，在测量水位时，安装超声波传感器时要离容器正上方一定高度按装，以消除超声波测量的盲区。本系统是安装在容器正上方十厘米处。整套设备结构简洁，操作方便，具有比较好的稳定性，能够精确的测量液位，遇警时能自动调至正常，并且可以在允许范围内任意设定液位。通过按键可以在允许范围内任意设定水位报警的上下限，使得装置更加智能化。
参考文献
[1]朱爱红、朱宁文等，基于 AT89C51的超声波测距系统
[2]求是科技，单片机通信技术与工程实践，人民邮电出版社，2005.1
[3]徐晋、赵俊逸、黄勇，《ET13X210/221射频收发芯片原理及应用》
[4]赵亮 侯国锐编著，单片机C语言编程与实例，人民邮电出版社，2003
[5]康华光主编.电子技术基础：数字部分.高等教育出版社
程控直流基准电压源的设计 篇3
1 系统总体结构图
系统总体结构如图1所示, 系统以单片机为核心, 其外围电路主要包括:D/A转换电路、电压转换电路、电流转换电路、数字显示电路。其核心部分是D/A转换电路和电压、电流转换电路, 设计的其他电路都是为了实现D/A转换功能, 完善系统, 保证程序正常运行。数字显示电路实现输出电压信号、电流信号的数字显示。
2 电路设计
2.1 PWM式D/A转换器
基准电压源设置时需要D/A输出控制, 考虑成本, 本设计采用单片机集成的PWM发生器来达到高精度DAC的设计指标, 再经过滤波产生直流输出来实现D/A功能。
将C8051F410单片机的可编程计数器阵列PCA产生的PWM信号设置为漏极开路输出模式, 将此PWM信号加到稳定电压为1.2V的稳压管LM285H1.2稳压信号上, 然后分别经过二阶压控型低通有源滤波器获得直流输入信号。PWM信号的占空比从0变化到100%时, 得到的直流输出信号可实现从0到1.2V的连续变化。在此可连续变化的直流输出信号中选取合适的直流信号送到运放进行处理, 即可得到目标输出信号。
2.2 电压转换控制电路
将PWM式D/A转换器的输出电压信号U经过一阶低通滤波器再作一次滤波处理, 然后经过一个电压增益为1的反相放大器作反相处理, 得到输出电压信号U。
对于0~200m V档, 将Ui1送入反相放大器处理, 电压增益为, 则对应的输出电压信号为:
通过PWM控制使Ui1在[0V, -0.6V]范围内变化时, Uo1就会在[0m V, 200m V]范围内变化。
其他两个电压档的处理方法与此类似。
2.3 电流转换控制电路
分析可知, R17两端的电压即为Ui2, 则晶体管2N3904的发射级电流为:
通过PWM控制使Ui2在[0.12V, 0.6V]范围内变化时, IE就会在[4m A, 20m A]范围内变化。
3 结论