【摘 要】
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金属挤压成型加工技术因拥有改善材料力学性能、精密度高等优势被广泛应用。由于机械制造业的不断发展,对铝合金挤压件的精度要求也越来越高。铝合金型材在生产过程中,复杂结构的小尺寸测量由于受空间限制,采用传统方式检测,工作效率低、检验成本高,严重制约产品品质提升和企业发展。因此本论文针对复杂结构挤压件尺寸检测设计一套高精度、高效率、可实时在线检测的系统对于企业及社会工业的发展是至关重要的。针对以上问题,从
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金属挤压成型加工技术因拥有改善材料力学性能、精密度高等优势被广泛应用。由于机械制造业的不断发展,对铝合金挤压件的精度要求也越来越高。铝合金型材在生产过程中,复杂结构的小尺寸测量由于受空间限制,采用传统方式检测,工作效率低、检验成本高,严重制约产品品质提升和企业发展。因此本论文针对复杂结构挤压件尺寸检测设计一套高精度、高效率、可实时在线检测的系统对于企业及社会工业的发展是至关重要的。针对以上问题,从高稳定性、高精度、高效率角度出发,需采用气动测量、机器视觉、高精度传感器等多种测量手段综合的技术方案,本文重点开展小结构尺寸气动测量技术研究。主要研究内容如下:（1）检测系统整体机械结构设计。首先根据企业技术要求规格书,规划系统总体设计方案。然后根据挤压件形状、尺寸特点,综合考虑现有检测仪器的功能、精度、成本等因素,确定挤压件凹槽间隙、宽度、长度、平面度等参数的测量方案。最后完成系统总体结构设计,主要包括自动上料机构、夹具传送机构、检测机构、分选下料机构,并对关键部件完成选型计算与检测系统的节拍分析。（2）气动测头结构设计。首先对气动测头工况分析,通过对不同工况的数学模型分析获得工作压强、主喷嘴内径、测量喷嘴内径分别与差压式气路变换倍率的关系;然后通过文献调研确定出气动测头结构中主喷嘴内径、测量气室直径、喷嘴长度、测量喷嘴内径等参数初步尺寸;最后通过流体仿真软件对测量喷嘴直径、主喷嘴直径、工作压强、测量气室直径进行参数优化,最终分析出各参数对气动测量的影响与气动测头的最优尺寸参数值。（3）气动测头试验与误差分析。基于差压式气动原理进行气路设计,并依据该气路搭建试验平台,进行气压源稳定性试验、气动测头静态、动态特性试验。由试验可知:气压源波动误差满足试验要求;静态试验数据与仿真数据基本一致,确定了气动测头的线性范围100μm、分辨率0.01mm、灵敏度等关键参数,验证了前期理论计算与仿真的正确性;动态试验可知气动测量响应速率为333.4ms,满足实时检测要求。可能影响检测精度误差源的总误差为1.5μm,满足要求。（4）测控系统设计。测控系统采用PC端与PLC结合的主从控制模式,主要包含气动系统、电控系统、上位机软件三大部分。利用TIAPortal软件编写下位机控制程序,完成对检测系统控制;基于.NET平台开发,编写上位机软件,实现了检测系统的设备通讯、软件登录、运动控制、状态显示等功能。
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