基于保质设计的高温氧化铝陶瓷辊棒自动检测分选系统研发

　　本文主要研究耐高温陶瓷管尺寸自动检测分选系统。该系统将根据企业的实际需求，实现耐高温陶瓷管零件长度、两端内径的多参数、高精度和高效率测量，并根据测量结果对耐高温陶瓷管合格与否进行分选。为了保证产品质量，本文以保质设计为指导，将保质设计理念和质量保证措施贯穿耐高温陶瓷管自动检测分选设备产品设计全周期，在设计阶段尽可能早而全面地考虑到与设计有关的众多质量因素，包括产品功能、可加工性、可装配性、可靠性等，以保证研制出让客户满意的产品。本文进行了基于保质设计的耐高温陶瓷管自动检测分选系统的研发，研读国内外有关文献，学习保质设计理论并将其融入系统开发过程。分析和提取顾客对于耐高温陶瓷管自动检测分选系统的质量需求，并将其转换为相应的工程质量特性，进行系统总体规划，制定出产品级质量规划矩阵。完成耐高温陶瓷管自动检测分选系统的结构设计，并针对其各组成模块提出多种设计方案，借助Pugh的评价方法选择系统各组成模块的具体方案，进行系统的零件配置。进行相关硬件选型、算法选择和参数确定等研究工作，并在此基础上借助QFD方法的质量屋工具进行系统的质量优化与合成，建立了耐高温陶瓷管自动检测分选系统的优化数学模型，选择合适的设计变量、目标函数和约束条件，利用计算进行设计空间的寻优，并考虑实际问题的特点，分析优化结果确保其符合实际，符合用户需求。对耐高温陶瓷管自动检测分选系统进行机械结构设计与零件选型，编制基于labview和PLC结合的视觉测量和分选控制软件，并完成了样机的试制和测量系统分析。

　　为了有效增强耐高温陶瓷管的可靠性，达到大幅度提高钠硫电池使用寿命的目的，根据有限元理论，采用ANSYS软件对钠硫电池关键部件β″-Al2O3耐高温陶瓷管的机械强度进行了数值仿真，得出了耐高温陶瓷管最大应力随着其几何参数变化的规律。数值仿真内外壁施压时耐高温陶瓷管最大应力随其长度与壁厚比的同比例缩小而增大，但随长度与直径比的同比例缩小而减小，而此时直径与壁厚比的同比例缩小对应力变化几乎没有影响，这为耐高温陶瓷管尺寸缩小时机械强度的优化设计提供指导。钠硫电池中核心部件β''-Al2O3耐高温陶瓷管的机械性能，采用应变仪、游标卡尺及位移装置测量了耐高温陶瓷管几何参数，结合三点弯曲法得出了耐高温陶瓷管的弹性模量，利用动态热机械分析仪测试了弹性模量随温度的变化。β''-Al2O3耐高温陶瓷管室温时的弹性模量为191GPa，并在一定范围随温度升高呈非线性递减关系，这对钠硫电池耐高温陶瓷管机械强度优化设计具有重要意义。

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