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气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计论文.doc

气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计【6张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】

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气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计论文.doc---(点击预览)

气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计开题报告.doc---(点击预览)

外文翻译--对轮副直径参数的联机测量办法与测量系统.doc---(点击预览)

工艺卡片【12张】

过程卡【4张】

夹具体.dwg

夹具装配图.dwg

快换钻套.dwg

气流纺纱器转杯毛坯图.dwg

气流纺纱器转杯零件图.dwg

轴.dwg

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关键词：: 气流纺纱器转杯工艺过程编制部分工装设计 cad图纸毕业论文开题报告气流纺纱器转杯的工艺过程编制外文翻译

资源描述：

气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计

34页 9900字数+论文说明书+任务书+开题报告+过程卡+工艺卡片+外文翻译+6张CAD图纸【详情如下】

工序卡7.png

工艺过程卡片2.png

夹具体.gif

夹具装配图.gif

快换钻套.gif

气流纺纱器转杯零件图.gif

气流纺纱器转杯毛坯图.gif

全部文件.png

轴.gif

任务书.doc

外文翻译--对轮副直径参数的联机测量办法与测量系统.doc

夹具体.dwg

夹具装配图.dwg

工艺卡片【12张】

快换钻套.dwg

气流纺纱器转杯毛坯图.dwg

气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计开题报告.doc

气流纺纱器转杯的工艺过程编制及部分工装设计论文.doc

气流纺纱器转杯零件图.dwg

轴.dwg

过程卡【4张】

气流纺纱器转杯的工艺过程编制

摘要：气流纺纱器转杯是气流纺纱器的重要部件，本题目主要为气流纺纱器工艺过程的编制。

本设计首先将运用所学理论基础知识对气流纺纱器转杯的过程进行数控机床编程，包括测量转杯的大小及测量。气流纺纱器转杯是气流纺纱器的主要部件。将运用Solid works软件对气流纺纱器转杯进行三维建模，并通过给定的原始数据和要求对该气流纺纱器转杯进行详细的工艺过程计算。同时本文还详细地介绍了气流纺纱器转杯的工艺过程编制的步骤。

关键字：气流纺纱器转杯；数控机床；三维建模；Solid works软件

The design process of rotor spinning rotor

Abstract： Rotor spinning rotor is an important part of the air current spinning machine, the design of the rotor spinning machine design and production process.

In this design, we first use the basic knowledge of the basic knowledge of the process of rotor spinning process for NC machine programming, including measuring the size of the cup and measurement. Rotor spinning rotor is the main part of the air current spinning machine. This design will use CAD 3D UG software to carry on the three-dimensional modeling of the rotor spinning rotor, and through the given original data and the requirements of the rotor spinning rotor for detailed design calculation. At the same time, the paper also introduces the steps of the process of rotor spinning.

Keywords: rotor spinning rotor； NC machine tool；3D modeling；Solid works Software

摘要 I

Abstract II

目录 III

1 转杯加工工艺规程设计 1

1.1 气流纺纱机的工作原理 1

1.2 零件的分析 2

1.2.1 零件的作用 2

1.2.2 零件的工艺分析 2

1.3 确定毛坯种类 3

1.4 工艺规程设计 3

1.4.1 选择定位基准 3

1.4.2 制定工艺路线 3

1.4.3 选择加工设备和工艺设备 6

1.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 7

1.4.5 确定切削用量 9

2 纺纱器转杯的数控加工程序编制 16

2.1 转杯数控加工的编程特点分析 16

2.2 编程系统的选择 16

2.3 选用FANUC系统编程 16

2.4 动态仿真模拟加工路线 17

3 纺纱器转杯的造型 20

3.1 Solid works实体造型软件概述 20

3.2 利用Solid works为转杯零件实体造型 20

3.3 具体造型步骤 20

3.3.1 草图导入 20

3.3.2 草图修剪 21

3.3.3 旋转造型 22

3.3.4 打孔造型 22

3.3.5 镜像生成均布孔 23

3.3.6 着色渲染 23

4 夹具设计 25

4.1 问题的提出 25

4.2 夹具设计 26

4.2.1 定位基准选择 26

4.2.2 分度盘的设计 27

4.2.3 辅助定位销的设计 27

5 结论 29

5.1 设计总结 29

5.2 创新与不足 29

参考文献 30

致谢 31

1 转杯加工工艺规程设计

气流纺纱机是一种较为高效的机械纺纱设备，在棉纺加工中得到广泛应用。气流纺纱机的核心构件即为纺纱器转杯，转杯的加工工艺直接关系到纺纱器的生产效率和纺纱质量，随着生产技术和加工水平的不断进步，转杯的工艺设计也在很大程度上得到了改进。进一步研究和分析并改进纺纱器转杯的设计，改进机加工工艺，就可以极大提高纺纱器的生产性能。

1.1 气流纺纱机的工作原理

气流纺纱，又称自由端纺纱。纺纱器的工作原理直接规定了其部件或零件的结构设计和加工工艺要求。以下是气流纺纱器的工作原理：喂入的纤维条被包覆有针布的回转分梳辊开松成单纤维，随气流输送到高速回转的转杯内壁，在凝聚槽内形成纱尾，同时被加拈成纱引出，直接绕成筒子，如图1.1所示：

喂入→开松→输送→凝聚加捻→卷绕

1.分梳轮 2.输送管 3.转杯 4.筒子

图1.1 转杯纺纱原理示意图

转杯纺纱与其他自由端纺纱方法的主要区别是凝聚加拈机构和作用不同如图1.2 所示：

图1.2 在转杯内纤维化的凝聚和加拈

单纤维进入转杯后，先被送到转杯内壁的斜面上。由于转杯内壁表面速度较高，纤维沿着内壁的周向平行排列，在离心力的作用下，滑向内壁最大直径处的凝聚槽内，在此叠合成环形的须条，这就是纤维的凝聚过程。在凝聚过程中,纤维按周向循环排列,故有并合效应。转杯带动AB纱段一起高速回转,在A处受阻拈器的摩擦作用，在AB纱段和引出的纱段中遂产生拈度。AB段纱条中的拈度因扭转力矩向凝聚槽内纱尾的BC长度内传递，使纱尾在剥离点B的附近有一定的强力,可以减少断头。正常纺纱时，纱尾从B点处逐渐被剥离并引出，所以AB纱段的回转速度一般超过转杯速度，两者线速度之差即为卷绕线速度或输出速度。凝聚槽内的纱尾在剥离点 B处的纤维数量，等于成纱截面中的纤维数量，然后逐渐变细。理论上在一周的末端D处纤维数量应当为零，但实际上杯内纤维不断向下滑移，故D点处有纤维与剥离点B相搭接。在纱条加拈剥离引出时，沿转杯回转方向位于B点前的纤维就成为纱条的一部分，而位于B点后的部分纤维就容易被带出缠绕在纱身外层，形成气流纱的缠绕纤维。

1.2 零件的分析

1.2.1 零件的作用

纺纱器转杯位于气流纺纱器内部，其工作原理是：当单纤维进入转杯后，先被送到转杯内壁的斜面上。由于转杯内壁表面速度较高，纤维沿着内壁的周向平行排列，在离心力的作用下，滑向内壁最大直径处的凝聚槽内，在此叠合成环形的须条，完成纤维的凝聚过程，之后凝聚的棉纱将从转杯中孔引纱管引出，卷绕成筒。

1.2.2 零件的工艺分析

由于零件生产工艺复杂，通常采用数控机床或数控加工中心完成加工。关键表面和主要加工表面之间的位置要求如下：

（1）均布排气孔Ф4mm×8以及与此孔垂直的圆锥曲面。8个排气孔应满足均布要求，同时孔需垂直于其分布的圆锥曲面上，孔中心线与零件径向成8o角；另外，孔需要进行精铰，满足粗糙度0.8的要求。

（2）转杯口的圆跳动度控制在0.04，转杯柄部圆跳动度控制在0.04。

（3）杯口内壁粗糙度控制在不低于0.8，其他去除加工表面粗糙度不低于1.6，需要精车或精镗工艺来完成加工。

5 结论

5.1 设计总结

在设计期间，经过努力学习和虚心向老师和同学请教，学到了一些具体的知识，顺利的完成了该项工作。另外，在进行数控加工工艺分析时，查阅了大量资料和工艺手册，参考了许多典型零件的数控加工工艺分析，为本课题的研究提供了良好的参照，最终完成了转杯零件的工艺分析和程序编制。在夹具设计方面，参考了工厂的夹具设计零件图，对其中一些不足之处进行了改进和创新。从而简化了夹具的结构，这样可降低生产成本，提高工艺性能。

通过这次设计，一方面，锻炼了我的Auto CAD和Solid works等软件的掌握和应用能力；另一方面，在设计过程中也深感自己理论知识的欠缺。

5.2 创新与不足

创新之处就在于夹具的设计改进，夹具设计参考生产厂家实物图进行改进和创新，生产厂家夹具用到联轴器，两轴联动。新设计的夹具取消了联轴器，改为一轴倾斜，代替了联轴器。其优点是节省了零部件，而且一轴旋转，分度也易于实现，精度高，采用两轴显然还要考虑联轴器的精度要求，降低了设计难度。

不足之处就在于一些工艺参数的选择，在确定切削用量时，没有最新的相关资料，使选择的切削用量与实际操作中存在一些偏差，直接影响到工件的加工精度。

参考文献

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内容简介：: 中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 1 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 001 设备材料名称车床名称号度具名称三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称端面车刀 45 工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度进给量背吃刀量主轴转速切速走刀次数 001 夹小端 40（ 22），大端面 63 朝外 1 车大端端面 63 2 2 倒角 45 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 10 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 005/006 设备材料名称钳工 /排钻名称号度具名称、编号钻模 730 12086 刀具量具辅具名称规格名称规格名称规格钻头 30 塞规 10刀铰刀塞规工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 005 100检验 10 7H ，小者压孔 006 1 钻均布孔 8 ，控制尺寸及 8 4 15 1 2 铰孔 8 ，粗糙度 4 15 1 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 11 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 007/008 设备材料名称钻床名称号度具名称、编号钻模、快换钻套刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称锪孔钻 90 刮刀工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 007 倒均布孔 8 角 45X 4 008 去均布孔 8 内腔毛刺编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 12张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 009、 010、011 设备材料名称钳工名称号硬度夹具名称、编号刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 009 火油清洗 010 1 清洗并擦净 2 涂防锈液 011 完工检验编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 2 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 002 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称端面车刀 90 外圆车刀 75 工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 002 夹大外圆端 1 车 38 圆为 40 为 15 40 7 2 2 车为 40 控制为 15 40 51 3 ，控制台阶到空口端面的距离为 43 40 23 2 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 3 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称车刀 75 麻花钻工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 003 夹工艺外圆 1 车端面，控制到肩面的距离为 42 63 2 车为 57 5 1 3 车30 锥外圆及为，长为 1 4 钻孔，距大端面深 45 5 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 4 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称车刀 75 游标卡尺工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量转速或双行程数切速走刀次数 003 5 为，深 6 车 40 7 粗车端面，长车外圆 57 1 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 5 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称车刀 75 车刀特制 75 工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 003 8 ， 67 ， 60 ；粗车 15 肩面，控制为 0 9 粗车 35 内腔 54 10 粗车 38 为及肩面，控制 13 为 38 15 2 11 粗车 38 外圆及肩面，控制尺寸 38 1 12 38 的锥外圆及 8 肩面粗糙度制尺寸 13 为 38 14 1 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 6 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称镗刀外圆车刀 75 工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 003 13 精车 10 7H 外圆及肩面粗糙度为制尺寸 37 15 4 14 切圆弧槽控制粗糙度为 5 1 1 1 15 粗精镗孔 10 7H 控制粗糙度为 10 3 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 7 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称特制车刀 75 圆头车刀工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 003 16 精车孔内成形孔为，孔口 67锥面，控制，粗糙度车 35 夹角及大肩面深，控制粗糙度制尺寸 54 11H 及；精车 15 底平面，深粗糙度为 10 7H 孔口倒角 40 15 5 15 1 1 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 13 张第 8 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称外圆车刀 75 工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 003 17 精车端面，，粗糙度 57 3 18 外圆为，粗糙度为 19 精车锥度外圆 30及外圆为，粗糙度 57 18 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对中北大学信息商务学院机械加工工序卡片共 12 张第 9 张产品代号零（部）件代号零（部）件名称纺纱器转杯工序号 003/004 设备材料名称数控车床名称号度具名称、编号三爪卡盘刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称精车刀切断刀工序号工步号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度背吃刀量进给量主轴转速切速走刀次数 003 20 外角 57 3 004 倒 2断，控制总长 31 ，粗糙度向圆跳动度为面跳动度 A 为基准）； 37 2 1 倒反面孔口角糙度为求倒角后 10 7H 塞规通过。，如有毛刺，则用刮刀伸入孔内去处 10 编制王泽宇设计王泽宇审核赵丽琴批准描图校对转杯机械加工工序卡中北大学信息商务学院机械工程系机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号 4 页产品名称纺纱器转杯零件名称纺纱器转杯第 1 页材料牌号坯种类铸件毛坯外形尺寸长 66 大端 63 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注工序号工序号工序内容工艺装备（机床、夹具、刀具） 001 1 夹小端 22，大端面 63 朝外爪卡盘、 45端面车刀 2 车大端端面；倒角 45爪卡盘、 45端面车刀 002 1 夹大外圆端 ,车 38 圆为 40 为 15 爪卡盘、 90外圆车刀 2 车为 40 控制为 15 爪卡盘、 90外圆车刀描图 3 ，控制台阶到空口端面的距离为43 爪卡盘、 90外圆车刀 003 1 夹工艺外圆，车端面，控制到肩面的距离为 42 爪卡盘、 75外圆车刀校图 2 车为爪卡盘、 75外圆车刀 3 车30 锥外圆及为，长为爪卡盘、 75外圆车刀底图号 4 钻孔，距大端面深 45 爪卡盘、花钻 5 为，深爪卡盘、 75内圆车刀中北大学信息商务学院机械工程系机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号 4 页产品名称纺纱器转杯零件名称纺纱器转杯第 2 页材料牌号坯种类铸件毛坯外形尺寸长 66 大端径 63 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注工序号工序号工序内容工艺装备（机床、夹具、刀具） 003 6 车爪卡盘、圆头车刀 7 粗车端面，长车外圆爪卡盘、 75外圆车刀 8 粗车内成形孔， 67 ， 60 ；粗车 5 肩面，控制爪卡盘、 75内圆车刀 9 粗车 35 内腔爪卡盘、特制内圆车刀描图 10 粗车 38 为及肩面，控制 13为爪卡盘、 75外圆车刀 11 粗车 38 外圆及肩面，控制尺寸爪卡盘、 75外圆车刀校图 12 38 的锥外圆及 8 肩面粗糙度制尺寸爪卡盘、 75外圆车刀 13 精车 10 7H 外圆及肩面粗糙度为制尺寸爪卡盘、 75内圆车刀底图号 14 切圆弧槽控制粗糙度为爪卡盘、车刀 15 粗精镗孔 10 7H 控制粗糙度为爪卡盘、 75内圆车刀中北大学信息商务学院机械工程系机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号 4 页产品名称纺纱器转杯零件名称纺纱器转杯第 3 页材料牌号坯种类铸件毛坯外形尺寸长 66 大端径 63 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注工序号工序号工序内容工艺装备（机床、夹具、刀具） 003 16 精车孔内成形孔为，孔口 7锥面，控制粗糙度车 35 夹角及大肩面深，控制粗糙度制尺寸 54 11H 及；精车 15 底平面，深，粗糙度为 10 7H 孔口倒角爪卡盘、 75内圆车刀爪卡盘、 75外圆车刀，圆头车刀， 45端面车刀描图 17 精车端面，，粗糙度爪卡盘、 45端面车刀 18 外圆为，粗糙度为爪卡盘、 45端面车刀校图 19 精车锥度外圆 30及外圆为，粗糙度爪卡盘、 75外圆车刀 20 外角爪卡盘、 45外圆车刀底图号 004 倒 2断，控制总长 31 ，粗糙度向圆跳动度为面跳动度 A 为基准）；倒反面孔口角糙度为求倒角后 10 7H 塞规通过。，如有毛刺，则用刮刀伸入孔内去处爪卡盘、 75内圆车刀、切断刀装订号中北大学信息商务学院机械工程系机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号 4 页产品名称纺纱器转杯零件名称纺纱器转杯第 4 页材料牌号坯种类铸件毛坯外形尺寸长 66 大端径 63 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注工序号工序号工序内容工艺装备（机床、夹具、刀具） 005 100检验 10 7H ，小者压孔 006 1 钻均布孔 8 ，控制尺寸及 8 用夹具、 4 麻花钻 2 铰孔 8 ，粗糙度 5040、专用夹具、 4 铰刀 007 倒均布孔 8 角 45X 5040、专用夹具、 45锪孔刀 008 去均布孔 8 内腔毛刺 009 火油清洗 010 1 清洗并擦净描图 2 涂防锈液 011 完工检验校图毕业设计任务书 1毕业设计的任务和要求： 1、了解纺纱器的类型、结构和工作原理； 2、编制转杯的机械加工工艺规程； 3、编制数控加工程序； 4、设计加工该转杯某工序的夹具； 5、利用相关软件完成零件及夹具的三维造型； 6、翻译相关英文科技文献 1 篇。 2毕业设计的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：根据提供的转杯纺纱器图纸完成以下工作：（ 1）学习绘制零件图；（ 2）编制转杯的机械加工工艺规程；（ 3）编制数控加工程序；（ 4）设计该转杯钻 8 斜孔工序的专用夹具；（ 5）利用相关软件完成零件及夹具的三维造型。（ 6）撰写毕业设计说明书；（ 7）翻译相关英文科技文献 1 篇。毕业设计任务书 3对毕业设计成果的要求包括毕业设计、图纸、实物样品等： 1、绘制纺纱器转杯的图纸；编制转杯的机械加工工艺规程，包括相关工艺文件；数控加工程序单； 2、专用夹具装配图 1 张，其中的典型夹具零件图；毕业设计说明书 1 份； 3、相关科技文献英文翻译 1 份。 4、附带光盘。 4毕业设计工作进度计划：起迄日期工作内容 2 月 29 日 3 月 29 日熟悉课题、搜集资料，进行设计构思，绘制纺纱器转杯的图纸；写出开题报告并进行相关论文的英文翻译； 3 月 30 日 4 月 25 日编制转杯的机械加工工艺规程；造型并编制数控加工程序； 4 月 25 日 5 月 20 日设计加工该转杯的机床夹具；完成夹具的三维造型； 5 月 20 日 6 月 1 日撰写毕业设计说明书等； 6 月 1 日 6 月 5 日查漏补缺、论文答辩。学生所在系审查意见：同意下发任务书系主任： 2016 年 2 月 29 日 F 10018, of of is an of of of an of of on is in h. CD to of of of 1 In to of a its to of of is of of of is by is is In 60h. of is an of of on of of Up to of to by of by of in ,2,3,4. be , on on , no of of is to of is in a of 2 of is a by an 1 is of a is is t no is is a on 0mm to . is a on of be at on is to of is on of is to of be if So of A to of in So of on of of to of on of If a at a to in be by of be It of be of of by of A to of on to of is to at So of is of in of CD in of be or CD In to CD of is by of of in by SP 1: of 70 on In to a of in CD CD to CD 024 768. of 505(1)(2)(3)(4) (5)6) h, of 2010241/10000s, 65015 5of of of by a to by be in of a on an A of at be If to be of be to of is 3 of on of of to in to of to be to In t to of 4 by as by of by so be In If 0km/h , e or of So to If of 00 be .1 of of mm of .0 5 A in of of of of 1) (2) 20040446) 3) 2005 1 et “on 40(2): 112002. 2 i, “ 40(1): 192002. 3 “on of of 31(3): 4652005. 4 “ 27(3): 298306, 2006. 5 i, “of in of of 6, 342004. 6 “on of on 6150, 615022006. 7 1998 “ 1998. I/O 轮副直径参数的联机测量办法与测量系统州电子大学自动化学院中国杭州 310018 键词：轮辐直径，联机测量，光电测量，自动测量系统摘要：轮辐直径参数的测量是确保车辆系安全运行的一个重要环节。车轮的磨损程度与列车增加的速度成正比。这篇论文介绍了当列车在以 5米 /时的低速运行时，运用光电探测技术的一种对运行中的齿轮的直径参数联机测量的方法。此法利用精密激光位移传感器，高速高分解数字图象处理技术实现轮辐参数的无接触自动测量。这些参数主要包括直径，圆度及直径偏差。测量的精确度的主要影响方面是对机械装置，震动装置和启动装置的误差的分析。自动测量系统因此而生。此系统包含车轮探测器，激光位移传感器，半导体激光器来源，机图象搜索器处理电路。理论与实践的结果表明，直径参数的测量精确度在米内。此精确度与联机直径测量的要求正好符合。 1 绪论为了确保运行中的列车的安全，自动地规律地探测轮辐的状况很重要。轮辐的磨损度是影响列车运行的安全性，稳定性的几个主要方面之一。在中国，轮辐磨损度的测量方法仍是静止的，人工的，而这限制了它的准确性与可靠性。不同的操作人员得出的结果往往大不相同，探测效率也很低。近年来，其运行速度已达到 160米 /时。但其磨损的程度与速度比以前快了很多。静止的人工的测量方法已不能适应高速列车的发展。探索自动联机的方法是运输与维修部门的紧急需要。轮辐的磨损参数包括几何参数与表面缺陷。主要的几何参数包括边缘厚度，边缘高度，车轮直径，圆度，直径差异等等。表面缺陷包括车轮支撑面上的擦伤，发裂。这些参数是影响车辆安全性，稳定性的主要方面。这篇论文主要介绍联机直径参数的测量方法与测量系统。至今为止，尤其在中国，大多数维修工厂仍通过手动使用专门的机械工具来测量几何参数。这些工具包括专业游标弯脚规，车轮直径尺，内边缘距离尺，会磨损坏掉。这些工具的使用程度会影响测量效果。手动人工的工作方式带来的是高强度劳动量和低工作效率。不同操作员引起的人为因素可能会产生各种各样的不同的误差，其测量精密度，可靠性，可重复性不符合轮辐维修部门的要求。自动测量方法与系统已被研究多年 1,2,3,4。而这些方法仅仅适合于维修工厂，而且车辆要被分解。一些国家，例如德国 5，日本，意大利和美国，已不同原则地发展了联机检测系统。这些系统非常昂贵，还没有被广泛使用。在中国，这个领域也有研究 6，但没有实际的设备发展。正常的测量与维修不能满足维修的要求。轮廓参数的联机测量在低速运行的列车对于区别与预测失误很重要。预防的维修会大大降低维修成本。这篇论文介绍一种新的无接触直径参数联机测量方法与系统。 2 测量方法径参数的定义车辆系的轮辐是通过挤压两个车轮形成一个轮轴的卷型部分。图载物轮区域的轮廓（滑动面（指与铁轨接触的部分。右平面是指内边缘平面。平面与铁轨不接触，没有磨损。内边缘平面与滑动面（间的部分叫轨底。绝缘绕阻点是指在滑动面上的一个基本点，距离内边缘平面 70 毫米 7。齿轮的滚动圆是指过滑动面上绝缘绕阻点的一个圆圈。滚动圆的平均直径等于车轮直径。圆度得自不同位置滚动圆的直径。直径差异是指左右车轮的差异。这些参数属于几何参数。量原则直径参数的测量原则是基于由光束组成的图象设计。根据直径参数的定义，如果可以获得滚动圆，直径可以推断出来。当车辆运行时，左右机械装置不可避免的，所以滚动圆的位置是无法确定的。激光位移传感器被用来获取内边缘平面的位置，这样滚动圆的位置就可以确定了。两道来自半导体激光器的光束沿着滚动圆的滚动方向照亮滑动面表面。滚动圆在两道光束之间。两道光束间的空隙的设计是为了确保滚动圆总在这里。外来的视觉光源平面并列滚动圆平面 ,两道亮光带在滑动面上形成。较窄的光带记录车轮的直径信息。若应器在与外来视觉平面相关的某一角度获取了图像带，轮廓信息图像中就可以记录轮廓信息。然后几何参数就能够通过数字图像处理方法记录下来。边缘平面的位置在测量直径之前绝缘绕阻点的位置应该确定下来。这表明内边缘平面的位置应该由图确定下来。内边缘平面的位置是多种多样的，因为不同的轮辐有不同的内边距。内边缘平面的位置的精确度直接影响直径测量的效果。用三角测量原则，用精密激光位移传感器精确获取内边缘平面的位置。感应器拥有色彩补偿功能，适应表面色彩的改变。位置的精确度是米，反应时间低于 1 秒钟。这个特点能够满足联机测量的需要。象的获取与处理要获得图象，关键问题是如何获得某一位置清晰的滑动面轮廓。所以光源的相关位置，车轮检测器都非常重要，因为列车的运动会使两个局域图象的连续交搭，能在结构方式中工作。只有单一局域的图象能被获得，而持先进的浏览方式。为了获得清晰的图象，曝光时间一定要短，图象获得卡必须支持异步复位方式。取得的一瞬要由车轮探测感应器控制。用高速图象获取卡通过式能够获得图象。图 2：轮辐自然光对于获取的原始图象是有影响的。为了提高原始图象的质量，获得高质量的图象们要在镜前加上一个和激光源匹配波长的窄带视觉过滤器。除此以外，电子曝光时间要控制住，以免图象模糊。分辨率是 1024 768。激光光源的中央波长是 650 纳米，波宽是 15 纳米。电子曝光时间是 1/10000 秒。因为激光束米宽，所以原始轮廓弯曲的图象会被扩散，轮廓弯曲中央线的宽度就能通过下列得出：（ 1）几何矫正，（ 2）观察口交界处均匀校平（ 3）开端分割（ 4）修磨（ 5）边缘处理（ 6）曲线适合的算法图 4表明了数字图象处理的结果（图象数据：速度：时激光源的功率： 20辨率： 1024 768，曝光时间： 1/10000 秒，光波长度： 15 纳米，两光束距离： 5纳米，光波宽度：米）。轮直径的测量按照图由激光位移传感器决定的内边缘平面的位置，根据光束和基点之间的相关位置，滚动圆可以配合上见。视觉图象系统决定了目标图象放大率，而目标图象放大率会在计算处理中使用。如果知道在弧上的 3 个点的坐标，圆的直径就能确定。不同位置的圆的直径能够在图基础上推断出来。当车辆滚动到不同位置，如果获得了图象知道了其它直径的数值，车轮的直径等于这些直径的平均值。根据这些直径，圆度也可以算出来。直径的差异是左右轮直径的最大不同所在。 3 测量系统此系统由车轮探测器，精密激光移植传感器，激光光源，及透镜，视觉窄带过滤器，信号处理，隔离扩大电路，图象获取电路，接口电路，控制电路和工业控制计算机组成。测量器的布局是匀称的。为了确保精确性与可靠性，每边两到三个测量器是必要的。所有的原始数据和测量出的参数都会传送到数据库，然后通过网络传到中央控制计算机上做进一步的处理与分析。在探测处理中，激光光源，激光移植感应器和轮辐并不接触。这种方法拥有高的位置精确度和简化的图象获取装备。利用这种无接触测量方式，维修就变得很简单，而且它还有可靠性高，准确性高，可重复性高的特点。 4 误差分析测量的精确度由很多方面影响，比如透镜象差，辨率，由车轮探测器引起的启动装置误差，机械装置误差，内边缘平面定位装置的误差，由震动引起的误差和图象获取与处理误差等。因为测量器由铁路和车轮确定，所以震动装置的误差可以忽略。这些误差当中，机械装置和启动装置的误差是主要误差。械装置中的误差如果运行速度是 10 千米 /时，曝光时间在 1/10000 秒，运动误差 e 会在米。动装置的误差启动的时刻可能会先于或后于设计的时间和位置，所以图象的获取与预计的时间也会不同。如果车轮探测器的反应速度是 100 动位置误差会小于米。见误差激光位移传感器的位置精确度是米。图象处理的算法误差是一个要素。机械装置和启动装置的误差是米和米。实验结果表明直径测量的的常见误差是在米内。 5 总结这里已经介绍了一种新的测量轮辐直径的方法。这种方法结合光电测量与数字图象处理技术一起实现直径参数的无接触自动测量。人们设计了这种动态才测量系统。直径参数的测量精确度在米以内。它的可重复性与精确度能够满足联机轮辐维修的要求。参考文献 1 于用激光传感器测量轮缘剖面的实验研究 40(2)： 112002. 2 i, 于数码相机的轮辐剖面测量 . 铁路交通， 40(1)：192002. 3 于运用光电子设备对轮副剖面测量的缺点研究 31(3)： 4652005. 4 副的光电子自动测量系统 27(3)： 298306, 2006. 5 i, 电磁及超声波技术在齿轮探伤中的应用与探测信号处理，车头及整车技术， 6, 342004. 6 关于运用光电子设备对运动轮副的测量缺点的理论研究，国际光学工程学会， 6150, 615022006. 7 铁路交通 1998 辐与旋转轴的配合与校核，北京：中国铁道出版社，期：测量方法流程图、 I/O 控制图像信息获取、工业计算机图像信息获取数据库测量及单位控制数据处理 . 毕业设计开题报告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述课题的研究背景及意义气流纺纱器最早是 1937 年贝特尔森在丹麦提出的专利，后来又经法国、捷克斯洛伐克等国的学者不断研究。中国从 1958 年开始研究， 1967 年开始逐步应用于工业生产。70 年代以来，转杯纺纱的工艺技术和机械设备发展迅速，应用越来越广 14。转杯纺纱机上已普遍采用有排杂装置的纺纱器、半自动和全自动的清洁、接头盒落纱装置以及其他一些辅助装置。转杯纺纱前后工序的工艺和设备配套也在不断完备 1。转杯纺纱技术是新型自由端纺纱技术中最成熟、发展最快的一种纺纱技术，自上个世纪 70 年代以来，全世界转杯纺纱技术性能得以快速发展，而转杯又是转杯纺纱机中最重要的零件之一，转杯的制造精度影响着整个转杯纺纱机的生产质量 2。机械零件的加工质量是保证机械产品质量的基础。零件加工质量包括零件加工的尺寸精度和表面质量。加工精度是指零件完工后的实际几何参数（尺寸、形状和相对位置）对理想几何参数的复合程度，符合程度越高，加工精度就越高 3。在技术条件一定情况下，通过改进机械加工工艺，可以提高零件加工精度，降低废品率，增加经济效益 4。工艺流程决定了产品的加工路线，零件的加工方法，从而决定了采用什么样的设备及工装。良好的、合理的工艺流程，是保证和提高产品质量的重要环节。工艺流程必须将质量摆在首位，否则，该工艺流程生产的件数再多也是无用的，也就是说没有质量就没有数量 5。本课题研究的纺纱器转杯的工艺规程，对于发展我国气流纺纱技术有一定的现实意义。内外研究现状制造业是国民经济各部门科学技术进步的基础，而机械加工工艺直接制约着机器制造业的发展。世界上制造技术比较强的国家都是非常重视工艺的，众所周知，德国、日本、美国、英国等国的制造工艺比较发达，产品质量上乘。我国在制造业的发展中，虽然取得了可喜的成绩，但是与工业发达的国家相比，还存在着不晓得差距 6。当前我国是一个制造大国世界制造中心将可能转移到中国，这对我国的制造业是一个机遇和挑战。要形成我们自己的世界制造中心就必须掌握先进制造技术，掌握核心技术，才能不受制于人，才能从制造大国转变成制造强国 7。造技术的发展趋势制造技术的核心就是机械加工。机械加工时机械制造工艺过程的主要组成部分，在这方面的趋势是向高效、高精度方向发展。主要有精密加工和超精密加工；高速切削和高速磨削；游离磨料的高效加工；复杂型面的数控加工等 8。预计在未来的若干年内，机械加工工艺的发展总趋势是：利用可多次使用的万能可调高效工艺装备和刀具缩短机床工序的辅助时间；制造和使用精密装备及可以在多次调整中长期保持精度的装备；扩大应用带有固定陶瓷与电脉冲磁铁的万能式和万能可调式磁力夹具、真空夹具、静电夹具及其它各种夹具；在成批生产中，减少低效率的普通专用工装，推广数控机床用万能装配式工艺装备和安装在加工中心的随行夹具或工作台上的可调模块式工艺装备以及机械化成组夹具与自动可调固定式夹具 9。毛坯生产的主要发展方向是采用更经济的方法使毛坯尽量接近成品的尺寸和形状，以减少消耗、提高生产率、降低生产成本 10。在不就的将来，精密金属型铸造法和压力铸造法将代替砂型铸造。有前途的毛坯制造方法，特别是等压压制法、金属压力喷射成型压制法、精密冲压法和加热挤压法将得到发展 11。在很大程度上，金属切削加工工艺的发展远景与扩大先进工艺方法的应用范围密切相关 12。展望未来，金属切削加工将被更经济的方法代替，特别是激光加工法具有极其广阔的前景，在不久的将来，它将代替零件的轮廓切割 13。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现。机械制造业正向着高质量、高效率和低成本方向发展。特别是微型计算机和数控技术的推广应用，使机械制造工艺过程的自动化发展到了一个新阶段 15。参考文献： 1张全西华大学 2罗常毅矿业安全与环保 ,2005 年 6 月 3王先逵第 2 版 4仇启源机械工艺出版社 5周济国防工业出版社 6方思译 17卜昆 ,王文虎西北工业大学出版社 8叶戬春纺织报道第七期 :569章友鹤 ,孙百勇型杯纺纱机特点及生产 J2003. 10刘明型杯纺纱机性能分析及应用 J2003. 11年大华 ,唐大伟纺织工业出版社 12陈明北京中国纺织出版社 13天津大学教材编写组北京人民教育出版社 14王凯煤炭技术第 8 期 . 15国家标准北京技术标准出版社毕业设计开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：首先了解纺纱器的类型、结构和工作原理，拟定转杯的机械加工工艺规程，编制数控加工程序并用仿真软件进行仿真加工。然后根据零件的结构特点为其设计专用夹具，以便于保证零件加工精度和加工方便。最后利用相关软件完成零件及夹具的三维造型、虚拟装配。纺纱器转杯零件是要求精度较高，加工性能较好的纺纱器零件，其加工质量直接影响了整个产品的性能，若采用普通机床加工，多次装卡，加大了零件的加工误差，所以零件采用数控车床加工是必要的。 1. 了解现有纺纱器转杯的工艺规程现状通过参阅文献资料和各大纺纱器生产企业的产品工艺文件，了解转杯加工工艺的设计现状，进而完成对其的学习和改进。 2. 用计算机件绘制所给零件的零件图图可以很好地解决工程加工的问题，也是三维造型的基础。设计时现完成三角视图的绘制，既是研究手段，也是设计任务。绘制纸时，应考虑设计规程的要求，使用最新的国家标准，注意粗糙度和技术要求，尺寸基准的选取要符合加工要求，方便装夹和定位等。 3. 编制转杯的加工工艺规程理论的完善直接关系到工艺设计的科学性，学习系统的工艺设计知识是必要的研究途径。参考机械加工工艺学，金属切削原理及刀具，数据编程等课程的复习，以及实习的实践经验，探索新型工艺和夹具的要求，从而完成设计任务。工艺规程编制的一般步骤如下：（ 1）阅读装零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用。（ 2）工艺审查审查图样上的尺寸、视图和技术要求是否完

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