全自动凸轮轴测量仪的研究

论文摘要

发动机是汽车的核心组件,凸轮轴又是发动机的关键机械部件,凸轮轴的加工精度直接影响着发动机的性能和指标,我国已经进入了汽车时代,对汽车发动机的性能、环保(欧Ⅲ、欧Ⅳ标准的提出)要求日益严格,随着半自动、全自动凸轮轴磨床在我国的逐渐普及,加工设备已逐渐满足日趋严格的要求,随之而来的是要求有更高性能的检验设备,来监督检验和控制加工设备和工序。在凸轮轴众多参数中如化学含量、物理硬度、长度、直径等参数都可由相关的检测手段和设备予以检测,其中测量凸轮升程和桃尖相位角度是众多参数的重中之重。凸轮升程和桃尖角度直接影响发动机气门开闭间隙大小和配气效率,由此决定汽车噪声、驱动动力和尾气排放。凸轮轴测量仪就是专门用于凸轮轴(或曲轴)角度和升程检测的专用精密测量仪器。测量尤其是精密测量首先要保证加工基准和测量基准的统一,结合凸轮轴的工艺特点我们采用立式结构,引入了高精度气浮主轴,很好地解决了基准统一的问题。凸轮轴测量仪的工作原理是基于计算机的采用圆光栅获取角度同时同步触发采集卡采集长光栅的数值,从而采集凸轮的轮廓数据,经过硬件滤波、软件滤波、去野值、消除偏心一系列的运算,计算出工件轮廓和理想轮廓进行对比,确定每个凸轮的升程误差、基圆误差、角度误差,最终评定整个凸轮轴是否合格。软件设计功能要模块化,便于以后的维护和新功能的加入,界面设计人性化,易于客户接受,方便客户操作,并能给出多种报告,屏幕显示报告和打印报告,做到所见即所得,本文设计的程序采用模块化设计,按功能划分为不同模块,采集控制模块、数据处理打印模块、参数设置模块。本文研制的全自凸轮轴测量仪采用了业界最新理论,仪器的最终精度达到国内领先水平,升程误差≤±2um,角度误差≤±2′,轴颈圆度误差≤0.5um,实现了测量和控制的全自动,而且成功实现了商品化,对加工设备的调整和对加工工艺的改进起到了积极意义,获得了市场较好的评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 凸轮轴及其检测简介
• 1.2 凸轮轴测量仪国内外研究动态
• 1.2.1 国外凸轮轴测量仪的现状
• 1.2.2 国内凸轮轴测量发展历程
• 1.3 本论文的工作及章节安排
• 第二章 全自动凸轮轴测量仪的设计
• 2.1 精密仪器设计指导思想
• 2.1.1 精度第一原理
• 2.1.2 稳定性、重复性要求
• 2.1.3 可靠性要求
• 2.2 理论准备
• 2.2.1 计量
• 2.2.2 基准的分类
• 2.2.3 阿贝原理、阿贝误差
• 2.3 凸轮轴测量仪整体设计
• 2.3.1 测量原理
• 2.3.2 主要硬件
• 2.4 新兴计算机技术的应用实现全自动控制和采集
• 2.5 软件设计
• 第三章 全自动凸轮轴测量仪的数据处理和软件实现
• 3.1 数据处理
• 3.1.1 数据处理的基本原理、依据
• 3.1.2 数据预处理
• 3.1.3 凸轮消偏心
• 3.1.4 凸轮桃尖的确定
• 3.1.5 角度基准的确定
• 3.1.6 凸轮升程的计算
• 3.1.7 凸轮轴其他参数的计算
• 3.2 程序实现
• 3.2.1 凸轮轴参数配置界面
• 3.2.2 测量界面
• 3.2.3 数据处理界面
• 3.2.4 测量打印报告
• 第四章 全自动凸轮轴测量仪的实验验证
• 4.1 全自动凸轮轴测量仪的实现
• 4.2 仪器功能验证
• 4.2.1 主轴精度验证
• 4.2.2 立柱直线度检测
• 4.2.3 某厂家某型号凸轮轴的处理结果
• 第五章 本文总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 5.2.1 在硬件和电器方面
• 5.2.2 软件方面
• 致谢
• 参考文献
• 附录 程序部分代码
• 攻读硕士期间发表的论文
• 详细摘要