王菊青，郭和新，邓丽

(内蒙古北方重工业集团有限公司计量检测技术研究院，内蒙古 包头014033)

0 引言

砂型表面硬度计是用来测定湿模砂型(芯)的表面硬度，为制定造型工艺提供技术参数的。产品使用的所有铸造件的制造工艺规程都对砂型的硬度指标提出了具体要求。如砂型硬度不准确，会影响砂型的强度指标，令其无法成型或成型不好，从而影响到砂型的形状尺寸，进而影响到铸造件的质量。砂型硬度计有A，B，C 三种型号，根据实际工作中生产工艺要求，主要以手工造型为主，故选用B 型砂型表面硬度计。由于该硬度计不是常规硬度计，没有现成的校准装置，所以一直采用出厂设置，用C 类准用的管理办法，但这样无法保证数据的准确性。依据JJG831 －1993 铸造用湿型表面硬度计(试行)检定规程，校准项目包括试验力、满刻度和回零、压头压缩行程、压头球面半径、压头顶端圆锥角、压头表面糙度、压头硬度七个项目，压头球面半径、压头顶端圆锥角无法进行校准，因其需要加工专用样板，且试验力是关键参数，不过其他项目均有手段校准。基于以上情况，利用现有的力传感器拟设计一套砂型表面硬度计校准装置，解决砂型表面硬度计试验力的校准问题。

1 设计方案

1.1 设计一套砂型硬度计试验力校准机构

砂型表面硬度计结构的便携性，使其无法像其他硬度计一样进行固定，利用力值垂直施加、等值传递的原理，设计一套砂型硬度计试验力校准机构，既能固定硬度计又能准确校准砂型硬度计的硬度值，其结构示意图如图1 所示。固定螺钉将砂型硬度计固定，通过调节旋钮进行施力，让力传感器感受力值，可以克服由于重力引入的力值误差;调节旋钮和施力弹簧，解决了缓慢均匀施力的问题，而底座和支撑杆的设计又保证了垂直施力。根据图纸要求送工具中心加工，加工精度达到所需技术要求。在装配时，将支撑杆与支撑板进行点焊，保证不下滑且施力行程足够。

图1 试验力校准机构结构示意图

1.2 技术指标

此砂型硬度计试验力校准机构的测量范围为0 ～100 HSS，准确度等级为0.3 级。

2 技术难点

为避免由于重力引入的力值误差，在装夹硬度计时，必须要固定成垂直状态，因此，在机械设计时要考虑装夹位置及方法。本设计采用了装夹杆，并在侧面打孔，穿一个固定螺钉，来调节装夹位置和松紧。

力值施加机构设计难度大，既要考虑力值施加保证垂直施力的问题，又要考虑力值施加的过程要缓慢均匀。本设计经过周密考虑，采用调节旋钮在支撑杆上移动从而带动硬度计下移，来保证垂直度，垂直杆要靠机械加工来保证垂直度。

试验力校准机构加工精度要求高，因为只有保证了加工精度，才能保证垂直施力的要求。

装配难度大，由于有定位销，定位比较困难，而定位不准会造成施力行程不够，无法完成全量程测量。

3 存在的缺陷

由于弹簧选择的问题，有时会出现压死现象，因此在选择弹簧时不但要注意行程，还要注意弹性的好坏。

4 结束语

砂型硬度计校准装置经设计已经能够开展对砂型硬度计的硬度值校准工作，为客户提供准确数据。这一校准装置不仅解决了砂型表面硬度计一直无法校准的问题，而且还拓展了硬度专业项目的校准能力。

［1］张新玉. 便携式智能砂型硬度计的设计与研发［D］. 武汉:华中科技大学，2009.

［2］砂型表面硬度计的校验和精度管理办法［DB/OL］. http://www.docin.com/p－185835177.html.