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面向生产现场的注塑齿轮快速分选检测系统

光学精密工程 2020年第9期28卷 2017-2026页

作者：周佳艺石照耀南浩轩李睿童爱军北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心东莞市星火齿轮有限公司

注塑齿轮生产效率高、批量大,而传统的人工检测效率低、精度差,为确保产品质量和生产效率,研发了一种面向生产现场的注塑齿轮快速分选检测系统。该系统耦合在生产线上,利用传送带上料、玻璃转盘传送、气动装置分选;利用工业相机采集被... 详细信息

注塑齿轮生产效率高、批量大,而传统的人工检测效率低、精度差,为确保产品质量和生产效率,研发了一种面向生产现场的注塑齿轮快速分选检测系统。该系统耦合在生产线上,利用传送带上料、玻璃转盘传送、气动装置分选;利用工业相机采集被测齿轮图像,采用机器视觉的方法测量齿顶圆直径、中孔直径、同心度等基本参数,并与其公差范围进行对比,判断产品质量;通过图像分割、边缘提取、特征提取、缺陷判别等方法,对缺齿、黑点、披锋等表面缺陷进行检测;最后,该系统根据检测结果进行良次品分选,具有快速、在线、自动化、非接触等特点。试验结果表明,该系统测量重复性≤0.005 mm,检测速度大于150个/min,缺陷判别及分选功能准确无误,且长时间运行稳定。该系统可以满足注塑齿轮生产现场大批量、高效率、高可靠的分选检测需求。

关键词：注塑齿轮机器视觉在线检测尺寸测量缺陷检测

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注塑齿轮模具型腔设计方法分析

制造技术与机床 2009年第4期 125-128页

作者：黄荣林马少波田明焦明华合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

针对注塑齿轮模具设计精度问题,着重探讨了热变形的影响。采用ANSYS软件对塑料齿轮热变形进行仿真,得到了注塑齿轮在临界固化温度与常温下的齿型变化,通过对比分析指出采用形状放大的方法进行注塑齿轮模具设计会产生较大误差。提出了采... 详细信息

针对注塑齿轮模具设计精度问题,着重探讨了热变形的影响。采用ANSYS软件对塑料齿轮热变形进行仿真,得到了注塑齿轮在临界固化温度与常温下的齿型变化,通过对比分析指出采用形状放大的方法进行注塑齿轮模具设计会产生较大误差。提出了采用热变形分析得到的齿轮廓线作为注塑模具的最佳型腔,直接编程输入线切割机床可加工出最佳的注塑齿轮模具腔廓面。

关键词：注塑齿轮模具设计热变形 ANSYS

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注塑齿轮自动化在线检测装备的设计

机电工程 2020年第11期37卷 1299-1304页

作者：南浩轩林家春周佳艺岳会军石照耀北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对人工检测注塑齿轮效率低、可靠性差、人力成本高等问题,研究了注塑齿轮生产加工工艺,对注塑齿轮生产环境进行了分析,设计了集上料、定位、检测、分选为一体的自动化检测装备。通过建立机械系统三维模型,设计了机械系统自动化控制方... 详细信息

针对人工检测注塑齿轮效率低、可靠性差、人力成本高等问题,研究了注塑齿轮生产加工工艺,对注塑齿轮生产环境进行了分析,设计了集上料、定位、检测、分选为一体的自动化检测装备。通过建立机械系统三维模型,设计了机械系统自动化控制方案,开发了自动控制软件,实现了生产线上注塑齿轮路径自动疏导与精确定位、待检齿轮图像的清晰采集,以及根据上位机视觉信息处理软件的检测结果对注塑齿轮进行良、次品的自动分选;最后利用检测装备联合上位机检测软件进行了实验。实验结果表明:玻璃转盘转速及端面跳动对检测结果无影响,下料机构对已检产品的分选准确率为100%;该装备能够与注塑齿轮生产线深度融合,实现注塑齿轮生产、检测、分选一体化。

关键词：注塑齿轮在线检测检测装备 PLC

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注塑齿轮模具型腔设计方法分析

机械设计与制造 2009年第7期 239-241页

作者：黄荣林马少波田明焦明华合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009

关键词：注塑齿轮模具设计热变形 ANSYS

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注塑齿轮及其模具设计

铸造技术 2011年第6期32卷 879-882页

作者：王萍徐德红中国电子科技集团第39研究所陕西西安710065

介绍了塑料齿轮常用材料的特性。分析了塑料齿轮的3种失效形式-断齿、点蚀和热软化。以模数m=3,齿数z=30,齿宽b=20的齿轮为例,研究了该齿轮的注塑模的设计要素及型腔尺寸的计算方法。总结认为,注塑模具宜选择单型腔,设计注塑模具的关键... 详细信息

介绍了塑料齿轮常用材料的特性。分析了塑料齿轮的3种失效形式-断齿、点蚀和热软化。以模数m=3,齿数z=30,齿宽b=20的齿轮为例,研究了该齿轮的注塑模的设计要素及型腔尺寸的计算方法。总结认为,注塑模具宜选择单型腔,设计注塑模具的关键是确定收缩率,计算型腔的工作尺寸。

关键词：注塑齿轮模具型腔尺寸

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注塑齿轮自动化在线检测设备的研制

注塑齿轮自动化在线检测设备的研制

作者：南浩轩北京工业大学

学位级别：硕士

注塑齿轮是近几十年发展起来的具有重量轻、噪声低、生产效率高、价格低廉等优势的新型非金属齿轮,在仪器仪表、智能家居、儿童玩具等很多领域应用越来越广泛。塑料齿轮在注塑成型的生产过程中,常常会因模具受损、注塑工艺不良、原材料... 详细信息

注塑齿轮是近几十年发展起来的具有重量轻、噪声低、生产效率高、价格低廉等优势的新型非金属齿轮,在仪器仪表、智能家居、儿童玩具等很多领域应用越来越广泛。塑料齿轮在注塑成型的生产过程中,常常会因模具受损、注塑工艺不良、原材料含杂质等因素,导致成型齿轮出现黑点不良、齿上碰伤、齿上披锋等外观缺陷,以及齿轮直径、同轴度等不良的尺寸缺陷。目前注塑齿轮的品质判定基本还停留在人工肉眼检测或人工借助半自动化设备进行抽检,这种人工或半人工的检测方法效率极低、漏检率极高、精度极差、且人力成本极高。计算机视觉可实现注塑齿轮缺陷的检测和分类,但在生产线上应用,还需要一套自动化系统与之配合。本文在分析了计算机视觉缺陷检测分选系统技术特点的基础上,研制了一套自动化检测系统,实现了注塑齿轮的自动上料、传输和基于视觉检测结果的自动分选。此套设备能够与视觉检测系统进行交互,实现注塑齿轮外观缺陷及尺寸不良的快速在线检测及良次品的自动分选。主要研究内容包括:(1)总体方案设计针对注塑齿轮缺陷检测的自动化程度低下的问题,通过调研自动化检测设备的发展状况,考察注塑齿轮生产线的约束条件,根据检测设备的设计要求及技术指标,考虑与视觉检测系统信息交互,制定注塑齿轮在线检测设备整体设计方案。(2)机械系统设计根据注塑齿轮生产环境及工艺,制定输送带配合导向杆的自动上料方案;根据视觉系统的检测需求,设计了注塑齿轮输送过程的高精度定位方案;针对注塑齿轮易碰伤等问题,设计气动的自动分选方案。在满足检测功能指标的同时,综合考虑精度、寿命、可靠性、性价比等因素,完成了在线检测设备整体机械结构的设计。(3)控制系统设计根据已有机械结构及工作原理,考虑工业相机采集质量和效率,以及分选效率和准确率,综合安全、成本等因素,设计了以PLC为主控单元的控制系统方案。主要包括硬件部分关键元器件的选型、PLC控制软件程序的开发、控制系统电路图绘制以及人机界面设计。(4)测量试验通过相应接口将自动化检测设备与视觉检测系统融合,并进行联合调试,确保两者间信息共享的可靠性与效率。进行转速影响试验、玻璃转盘端跳影响试验和分选准确率试验。试验结果表明在成像清晰的前提下,玻璃转盘的转速对检测结果无影响;玻璃转盘端面跳动对尺寸检测无影响;自动分选准确率可达100%。因此该设备可满足注塑齿轮快速、高精度、高稳定性、准确分选的自动化在线检测。

关键词：注塑齿轮在线检测检测设备 PLC

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注塑齿轮热变形数值模拟及模具优化分析

注塑齿轮热变形数值模拟及模具优化分析

作者：黄荣林合肥工业大学

学位级别：硕士

本文根据管状减速器生产中对于提高注塑齿轮加工质量的要求,从试验研究和理论分析两个方面对注塑齿轮加工过程中影响尺寸和形状精度的重要因素进行了研究。并利用ANSYS软件对注塑齿轮在注塑成型冷却中的热变形情况进行了模拟分析,在此... 详细信息

本文根据管状减速器生产中对于提高注塑齿轮加工质量的要求,从试验研究和理论分析两个方面对注塑齿轮加工过程中影响尺寸和形状精度的重要因素进行了研究。并利用ANSYS软件对注塑齿轮在注塑成型冷却中的热变形情况进行了模拟分析,在此基础上提出了注塑齿轮模具优化设计方法。论文首先在系统分析注塑成型收缩机理和主要影响因素的基础上,进行了生产工艺研究。试验中对不同压力、温度条件下注塑件的尺寸变化进行了实测分析,研究了注塑工艺对注塑成型收缩率的影响,以达到最小的成型收缩率减小注塑成型误差为目标,应用Taguchi实验设计理论,进行生产工艺参数优化,为注塑齿轮产品生产工艺技术改进和质量的提高提供了参数依据。为正确进行注塑齿轮热变形模拟分析的需要,本文还对注塑齿轮生产使用的尼龙复合材料进行了热膨胀系数的实验测定,并与注塑试验数据结合,计算得到了材料的固化相变收缩率和热收缩率。通过对有限元方法的研究和注塑脱模冷却的分析,建立了注塑齿轮的热变形分析脱模冷却模型,并利用ANSYS软件中的热应力耦合模块对注塑齿轮的冷却变形过程进行了热应力耦合场的有限元模拟分析。结果表明,在注塑成型后的冷却过程中,由于注塑齿轮齿廓各处的收缩差异造成了齿轮齿廓形状的变形,是造成减速器运转异常的一个重要原因。为了提高注塑齿轮的精度,在对热变形造成的误差分析的基础上,本文提出了采用误差补偿进行注塑模具型腔优化设计的方法,即运用反向工程的方法,进行注塑齿轮模具型腔优化分析。首先以室温下标准齿轮为基础,用ANSYS软件逆向求解出注塑固化点时齿形廓面形状参数,并通过固化相变收缩率求得齿轮模具齿廓形状曲线对应点坐标列表。最后利用MATLAB软件对所求型腔节点进行曲线拟合,获得了可用于模具数控加工的曲线函数。本研究在有限元分析技术的实际应用方面作了有益的尝试,对于促进注塑工艺技术的改进和注塑模具设计水平的提高,具有良好的借鉴实用价值。

关键词：注塑齿轮注射成型热变形模拟分析模具优化

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注塑齿轮结构特征与收缩关系的研究

注塑齿轮结构特征与收缩关系的研究

作者：田红兰昆明理工大学

学位级别：硕士

随着塑料工业的不断发展,塑料制品广泛应用于工业和生活中。齿轮是常用的机械零件之一,塑料齿轮更是以质量轻、噪声低、耐腐蚀等优点得到越来越广泛的应用。注塑成型是塑料齿轮主要的加工方式,成型过程中的收缩变形严重影响齿轮的质量... 详细信息

随着塑料工业的不断发展,塑料制品广泛应用于工业和生活中。齿轮是常用的机械零件之一,塑料齿轮更是以质量轻、噪声低、耐腐蚀等优点得到越来越广泛的应用。注塑成型是塑料齿轮主要的加工方式,成型过程中的收缩变形严重影响齿轮的质量和使用寿命。目前对注塑齿轮的结构特征引起的收缩变形分析还不完善,本文主要针对成型收缩中的收缩不均问题,来研究注塑齿轮的结构特征与收缩之间的关系。通过对塑料齿轮的应用分析,选择小模数注塑齿轮为研究对象;通过对齿轮结构参数的分析,并根据其结构参数之间的固有关系,建立结构不同的齿轮模型;通过对适用于齿轮生产的高分子材料的分析,选定聚甲醛作为齿轮材料;通过对齿轮成型缺陷的分析,选择收缩不均引起的最大翘曲变形量为目标参数。对所有齿轮模型进行网格划分、建立冷却系统和浇注系统、设置工艺参数。用Moldflow模流软件对所有的齿轮模型进行翘曲分析,用Origin得出结构参数与目标参数的关系曲线,根据关系曲线确定函数类型;根据函数类型用MATLAB对数据进行拟合,得到齿轮的结构参数与目标参数之间的数学关系式;对运用所得公式计算出的结果与仿真数据进行误差比较,结果显示两组数据之间的差值很小,说明了拟合公式选择的合理性。本研究为齿轮的参数化设计提供基本的数学模型,为注塑齿轮的研究提供一定的指导。同时,也为具有相同结构特征的注塑件的研究提供一种新思路。

关键词：注塑齿轮结构特征收缩翘曲变形数学模型

结构特征的交互作用对注塑齿轮翘曲变形的影响

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中国塑料 2016年第2期30卷 79-82页

作者：田红兰刘泓滨游彦茹昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

以简单的片状齿轮为研究对象,以模数和齿数为变量建立齿轮的三维模型,运用Moldflow建立合理的冷却和浇注系统并对齿轮模型进行模流分析。用Origin得到两变量与目标参数(收缩不均引起的最大翘曲变形量)之间的关系曲线,发现所得关系曲线... 详细信息

以简单的片状齿轮为研究对象,以模数和齿数为变量建立齿轮的三维模型,运用Moldflow建立合理的冷却和浇注系统并对齿轮模型进行模流分析。用Origin得到两变量与目标参数(收缩不均引起的最大翘曲变形量)之间的关系曲线,发现所得关系曲线具有很明显的规律性,模数一定时,随着齿数的增多目标参数值线性增大;模数不同时,每条直线的倾斜程度也不同,随着模数的增大直线的斜率也越大。并用Matlab对其进行了曲线拟合,得到了相应的数学模型。

关键词：注塑齿轮模数齿数翘曲变形最小二乘拟合