在棉纱的染色工艺中,有一道工序是更换棉纱筒的筒壳。目前工厂使用的棉纱筒换壳机存在自动化程度不高、生产效率低、安全性差、劳动强度大等问题。应厂家要求,本文设计了一套半自动纱筒换壳装置,完成了整套装置的图纸设计、零件制造、组装、调试和试运行,并已交付企业使用。本文详细介绍了棉纱筒换壳工艺,分析了该设备的动作流程。根据动作流程,提出了三种解决方案,并进行了方案的比较和选择。确定了触摸屏操作、人工上料、纱筒和小筒壳整体输送、单周期实现五个纱筒同时换壳的基本方案。整套装置的机械结构主要包括棉纱筒输送部件、整体运输部件、换壳和保压部件、成品棉纱筒收集部件和黄色筒壳收集部件五个部分。分别对各部分的功能和结构特点进行了描述;对受力较大的气缸板等关键零件进行了有限元模拟分析;完成了整套设备的三维模型和二维工程图纸,并制作了样机。根据实际生产需要,提出了基于PLC的控制系统方案,完成了控制系统的编程,对控制系统的硬件进行了选型和设计,对样机进行了调试和试运行,并已交付企业使用。实践证明,本文设计的半自动纱筒换壳机的生产效率是原来的4.5倍,在操作的舒适性和安全性等方面都有很大的提升,同时该设备维修简单、造价便宜。另外,对该设备进行适当改造,就可适用于不同尺寸棉纱筒的换壳工艺,适合市场推广应用。