金属硬度自动检测分选的研究与实现

　　0 引言

　　硬度测量是工业生产特别是金属加工工业中广泛应用的传统测试技术。现代生产发展对硬度测量提出了新的要求。如汽车转向器齿杆的生产加工中，为维护价格昂贵的加工设备，迫切要求将待加工的齿杆硬度预先进行全员测试，选出硬度合格者进入后续加工工序，这是现有的台式或便携式硬度测量仪器所不能胜任的。

　　我们在深入研究比较各种测试原理和现有测试设备的基础上，采用里氏硬度测试原理和机电一体化设计方法，国内首次研制成功金属表面硬度全自动在线测试分选系统(以下简称“系统”)，并成功运行于汽车转向器齿杆生产线中。

　　1 设计要求

　　能批量连续自动测试各种汽车齿杆工件的里氏硬度值，并可转换成布氏、洛氏、维氏、肖氏等硬度值，所测工件划分为高硬度、低硬度和合格硬度 3 类，自动送到相应的储件箱内。主要技术指标为：

　　测量范围：LD ( 里氏硬度 ) 200～900

　　测量精度：示值误差 ±0.8%

　　测量对象：可扩充到钢和铸钢、合金工具钢、灰铸钢、球墨铸铁、铸铝合金、纯铜等。

　　2 系统组成、流程及软件

　　2.1 系统组成

　　按设计要求，系统组成如图 1 。

　　测头是系统的中心环节，它采用回弹式结构。测量时带有碳化钨冲击头的冲击体由弹簧力推向试件表面，冲击后反弹。由反弹电压和冲击电压即可求出试件表面的里氏硬度。我们设计的一体化测头还具有抓紧工件和释放工件的功能 。

　　2.2 测试流程

　　送料机构每次向传送带1 投放一根待测工件，传送带1 由3 相电机带动。工件由传送带1 带动穿过去磁机去磁后送入传送带2。去磁的目的是避免工件的磁化影响测量精度。传送带2由步进电机带动。工件由传送带 2 带动作精确步进运动，保证按预定测试位置进入测头。测头抓紧工件，测头触发，测头冲击体下落并回弹完成测量，然后测头释放、工件释放，工件精确位移，进入第2 点测量。如此重复完成 n 次测量。测量结果经下位机求

出后，以RS232 通信方式传给主机。主机将测量值与预先存入的技术要求值相比较，将工件划分到高硬度(过硬)、低硬度(过软)或合格硬度这3 档之中，并开启相应的分选箱小门。测完的工件滑入分选滑道，落入相应的分选箱内。

　　2.3 软件

　　系统软件由 V B 、V C 和汇编语言联合编写。VB 用于编写人机对话界面。因 VB 缺少控制硬件接口的语句，故用VC 嵌入汇编语言编写DLL 以控制接口，程序运行时由 V B 调用。