氣體渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)與制造

目錄1緒論 11.1引言 11.2渦輪流量計(jì)的特點(diǎn) 11.3氣體渦輪流量計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合 31.4發(fā)展前景 62渦輪流量計(jì)的工作及結(jié)構(gòu)原理 72.1TWLQ型氣體渦輪流量計(jì)的工作原理 72.2氣體渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 82.2.1渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 82.2.2渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu) 93氣體渦輪流量計(jì)葉輪的改進(jìn) 213.1葉輪的葉型對(duì)加工的影響 213.2葉輪葉型結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 224導(dǎo)流器與傳感器的改進(jìn) 264.1導(dǎo)流器的改進(jìn) 264.2傳感器的改進(jìn) 294.2.1傳感器的分類 294.2.2流體密度對(duì)傳感器的影響 305TWLQ氣體渦輪流量計(jì)中軸與軸承的改進(jìn) 345.1渦輪軸的改進(jìn) 345.2TWLQ氣體渦輪流量計(jì)中軸承的結(jié)構(gòu)改進(jìn) 356氣體渦輪流量計(jì)的安裝使用和維護(hù) 386.1流量計(jì)的安裝 386.1.1傳感器的安裝 386.1.2連接管道的安裝 396.2選用 406.2.1傳感器的選用 406.2.2流量指示積算儀 416.3使用注意事項(xiàng) 416.4維護(hù)和故障處理 42結(jié)論 44參考文獻(xiàn) 45附錄1：中英文翻譯 46致謝 651緒論1.1引言數(shù)千年前，人們?yōu)檫m應(yīng)農(nóng)業(yè)灌溉和水利的需要，就已開(kāi)始關(guān)注著流量測(cè)量問(wèn)題，古埃及出現(xiàn)了堰的雛形，而我國(guó)都江堰在那時(shí)也已經(jīng)知道利用寶瓶口巖壁上所刻的“水則”，來(lái)觀察水位，以進(jìn)行控制[1]。到19世紀(jì)中葉，從節(jié)流式流量計(jì)開(kāi)始，逐漸建立了近代流量計(jì)的理論基礎(chǔ)。現(xiàn)代各類流量?jī)x表也相繼出現(xiàn)，如商用的水表，煤氣表和文丘里管差壓式流量計(jì)等。20世紀(jì)20-30年代，又出現(xiàn)了孔板和噴嘴差壓式流量計(jì)，浮子流量計(jì)，融及時(shí)流量計(jì)以及宗法和稀釋法等流量測(cè)量方法。20世紀(jì)50年代以后，隨著電子技術(shù),材料和加工技術(shù)的飛躍發(fā)展，以流程工業(yè)為先導(dǎo)的各工業(yè)部門和公用事業(yè)大量使用流量?jī)x表，促使各種使用新穎的流量?jī)x表相繼問(wèn)世和發(fā)展，如渦輪式，電磁式，超生式和渦街式流量計(jì)等。當(dāng)代應(yīng)用的流量?jī)x表的主要品種，很多是這一階段開(kāi)發(fā)的。20世紀(jì)70年代后期又出現(xiàn)了科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。1.2渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表。它是以動(dòng)量守恒原理為基礎(chǔ)的，流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量而變化，最后從渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)求出流量值。在二次儀表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，可反映出瞬時(shí)流量和累積流量（或稱總量），也可以轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)傳。通常將渦輪流量計(jì)的感知流體留宿的渦輪及組合（包括前后導(dǎo)流架，軸承，客體即前置放大器）統(tǒng)稱為渦輪流量傳感器，而將渦輪轉(zhuǎn)速檢出后的信號(hào)處理，轉(zhuǎn)換部分稱為二次儀表或顯示儀表。渦輪流量計(jì)之所以能夠廣泛地應(yīng)用于石油工業(yè)領(lǐng)域。是因?yàn)闇u輪流量計(jì)比其他形式的流量計(jì)，如容積式流量計(jì)有更突出的優(yōu)點(diǎn)，如渦輪流量計(jì)具有流量范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是，渦輪流量計(jì)能夠經(jīng)受嚴(yán)重的脈動(dòng)而引起的超出流量上限的流量，以及流量計(jì)不會(huì)因?yàn)橐后w中所夾帶的固體物從而導(dǎo)致管路系統(tǒng)的阻塞，一般小顆粒物質(zhì)經(jīng)過(guò)流量計(jì)時(shí)也不會(huì)引起損壞。但是，容積式流量計(jì)就不能容忍液體中夾帶固體顆粒，這不僅會(huì)使流量計(jì)發(fā)生故障，更嚴(yán)重的是，一旦流量計(jì)卡死不轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致液體的阻塞而引起系統(tǒng)過(guò)壓的現(xiàn)象，因此我們相信，渦輪流量計(jì)將會(huì)在石油工業(yè)領(lǐng)域，以及其他領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，到如今占據(jù)全球領(lǐng)先位置。我國(guó)開(kāi)展內(nèi)近代流量測(cè)量技術(shù)方面的工作比較晚，20世紀(jì)60年代才開(kāi)始有了國(guó)產(chǎn)流量計(jì)，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)形成了一個(gè)相當(dāng)規(guī)模從事流量測(cè)量技術(shù)和儀表研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)，以逐步躋身世界領(lǐng)先水平。對(duì)于氣體渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度一般為0.25%R～1.5%R,對(duì)于液體渦輪流量計(jì)，它的測(cè)量精度一般為0.25%R～0.5%R,高精度型可達(dá)到0.15%R,特殊專用型為0.5%R～1%R。渦輪流量計(jì)的短期沖度型可達(dá)0.5%～0.2%。由于具有良好的重復(fù)性，因此其在貿(mào)易結(jié)算中被優(yōu)先選用。渦輪流量計(jì)的輸出信號(hào)為脈沖頻率，因此適用于總量及瞬時(shí)流量的計(jì)量與控制，且易于遠(yuǎn)傳。信號(hào)的抗干擾能力也較強(qiáng)。但是渦輪流量計(jì)難以長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)，需要定期校驗(yàn)。流體的密度，黏度等物理性質(zhì)對(duì)儀表特性有較大影響，來(lái)流的速度分布和旋轉(zhuǎn)來(lái)流對(duì)流量計(jì)的特性也有較大影響。智能化氣體渦輪流量計(jì)是集流量,溫度,壓力檢測(cè)功能于一體,并能進(jìn)行溫度,壓力,壓縮因子自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男乱淮髁坑?jì)廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)和家庭生活中。最貼近人民生活的家用燃?xì)獗砗图矣盟泶蠖嗍遣捎脺u輪結(jié)構(gòu)的流量計(jì)，渦輪流量計(jì)是石油,化工,電力,冶金,工業(yè)鍋爐等工業(yè),行業(yè)的燃?xì)庥?jì)量和城市天然氣,燃?xì)庹{(diào)壓站及燃?xì)赓Q(mào)易計(jì)量的理想儀表。渦輪流量計(jì),是速度式流量計(jì)中的主要種類,它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速,從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整體式。渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中三類重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品,作為十大類型流量計(jì)之一,其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。氣體渦輪流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)[2]:（1）高精度,在所有流量計(jì)中,屬于最精確的流量計(jì);（2）重復(fù)性好;1.３氣體渦輪流量計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合[3]渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象上獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國(guó),渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量?jī)x表,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì),它們已成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量?jī)x表。渦輪流量計(jì)是一種速度式儀表，它具有壓力損失小，準(zhǔn)確度高，起步流量低，抗震與抗脈動(dòng)流性能好，范圍度寬等容易維修的特點(diǎn)。氣體渦輪流量計(jì)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性好、精度高等特點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用。實(shí)際渦輪流量計(jì)在使用過(guò)程中受其結(jié)構(gòu)參數(shù)及被測(cè)流體特性的影響，輸入輸出關(guān)系即特性曲線并非是理想直線，如圖1-1所示（橫坐標(biāo)Q是體積流量；縱坐標(biāo)K是流量系數(shù)）。圖1-1渦輪流量計(jì)的流量特性圖小流量區(qū)普遍存在著“駝峰”狀非線性區(qū)，使渦輪流量計(jì)在小流量區(qū)測(cè)量誤差較大。研究表明：渦輪流量計(jì)特性的影響因素很多，主要有被測(cè)流體介質(zhì)粘性，渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)及來(lái)流速度分布等。對(duì)于來(lái)流速度分布的影響，實(shí)際應(yīng)用中可控制流量計(jì)在安裝管道中的位置（前后保持一定距離的直管道等措施），使來(lái)流速度分布相對(duì)均勻，因而本文引用理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量結(jié)果吻合較好的理論模型著重就流體介質(zhì)粘性與流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的綜合影響進(jìn)行探討。天津第五機(jī)床廠生產(chǎn)的TWLQ型氣體渦輪流量計(jì)，口徑Ф50～Ф150mm,始動(dòng)流量3.0m3/h,流量范圍10～150m3/h,介質(zhì)溫度-30℃～+60℃，工況壓力小于1.6Mpa，準(zhǔn)確度為1.5級(jí)，外形如下圖圖1-2天津第五機(jī)床廠生產(chǎn)的TWLQ型氣體渦輪流量計(jì)無(wú)錫求信集團(tuán)公司生產(chǎn)的LWGQ氣體型渦輪流量傳感器是一種精密流量測(cè)量?jī)x表，與相應(yīng)的流量積算儀表配套可用于測(cè)量液體的流量和總量。如下圖1-3所示。其廣泛用于石油、化工、冶金、科研等領(lǐng)域的一般氣體、天然氣、煤氣等氣體計(jì)量、控制系統(tǒng)。

一體化渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)為防爆設(shè)計(jì)，可以顯示流量總量，瞬時(shí)流量和流量滿度百分比。電池采用長(zhǎng)效鋰電池，單功能積算表電池使用壽命可達(dá)5年以上，多功能顯示表電池使用壽命也可達(dá)到24個(gè)月以上。一體化表頭可以顯示的流量單位眾多，有立方米，加侖，升，標(biāo)準(zhǔn)立方米，標(biāo)準(zhǔn)升等，可以設(shè)定固定壓力、溫度參數(shù)對(duì)氣體進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)壓力和溫度參數(shù)變化不大的場(chǎng)合，可使用該儀表進(jìn)行固定補(bǔ)償積算。圖1－3無(wú)錫求新公司生產(chǎn)的LWGQ氣體渦輪傳感器浙江蒼南儀表LWQ型氣體渦輪流量計(jì)其特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：特點(diǎn)：

(1)測(cè)量范圍寬，下限流速低于0.5m/s，壓力損失小，葉輪抗沖擊能力強(qiáng)。

(2)具有較高的抗電磁干擾和抗振動(dòng)能力，采用全密封隔離保護(hù)自潤(rùn)滑軸承，性能可靠工作壽命長(zhǎng)。

(3)采用先進(jìn)的超低功耗單片微機(jī)技術(shù)，整機(jī)功能強(qiáng)，功耗低，性能優(yōu)越。具有非線性精度補(bǔ)償功能的智能流量顯示器。(4)儀表系數(shù)可由按鍵在線設(shè)置，并可顯示在LCD屏上，LCD屏直觀清晰，可靠性高。

(5)采用EEPROM對(duì)累積流量、儀表系數(shù)進(jìn)行掉電保護(hù)，保護(hù)時(shí)間大于10年。

(6)可在被測(cè)氣體穩(wěn)定的壓力狀態(tài)下進(jìn)行壓力補(bǔ)償。各類參數(shù)如下：流量計(jì)規(guī)格，基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見(jiàn)表一）準(zhǔn)確度：1.0級(jí)、1.5級(jí)；

使用條件：1環(huán)境溫度-20℃～50℃;

2相對(duì)溫度：5%～95%;

3被測(cè)介質(zhì)溫度：-20℃～80℃;

4大氣壓力：86Kpa～106Kpa;

5防爆等級(jí)：ibⅡBT4.表-1LWQ-A系列氣體渦輪流量傳感器LWQ-B系列氣體渦輪流量計(jì)1.4發(fā)展前景[5]氣體渦輪流量計(jì)是一種速度式儀表，它具有精度高，重復(fù)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件少，耐高壓，測(cè)量范圍寬，體積小，重量輕，壓力損失小，流通能力大（同樣口徑可通過(guò)的流量大），維修方便等優(yōu)點(diǎn)，且可適應(yīng)高溫，高壓和低溫流體的測(cè)量需要，用于封閉管道中測(cè)量低粘度氣體的體積流量和總量。在城市天然氣計(jì)量，輸配氣管網(wǎng)天然氣計(jì)量，石油、化工、電力工業(yè)和民用等鍋爐燃?xì)庥?jì)量，燃?xì)庹{(diào)壓站計(jì)量中得到了廣泛的應(yīng)用。2渦輪流量計(jì)的工作及結(jié)構(gòu)原理2.1TWLQ型氣體渦輪流量計(jì)的工作原理[3]氣體渦輪流量計(jì)是將渦輪置于被測(cè)流體中，當(dāng)氣體進(jìn)入流量計(jì)時(shí)，在特殊結(jié)構(gòu)整流器的作用下得到整流并加速，在一定流量范圍內(nèi)渦輪的角速度和流量成正比。利用電磁感應(yīng)原理感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)前置放大器放大，整形后將得到實(shí)際流量，并顯示在LCD屏上；如果同溫度壓力傳感器檢測(cè)到的信號(hào)一起輸入智能流量積算儀進(jìn)行運(yùn)算處理，將得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量，并顯示于LCD屏上。如下圖2-1所示2.2氣體渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理葉輪式流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，主要有渦輪流量計(jì)、分流旋翼流量計(jì)、水表和葉輪風(fēng)速計(jì)等。渦輪流量計(jì)時(shí)葉輪式流量計(jì)的主要品種，在國(guó)際上已有近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)應(yīng)用歷史，我國(guó)從60年代開(kāi)始生產(chǎn)，已形成全系列化儀表。它利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例關(guān)系，通過(guò)測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速來(lái)反映通過(guò)管道的體積流量大小，是目前流量?jī)x表中比較成熟的高精度儀表。渦輪流量計(jì)有渦輪流量傳感器和流量顯示儀表組成，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流量和累積流量的計(jì)量。傳感器輸出與流量成正比的脈沖頻率信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)傳輸線路遠(yuǎn)離傳送儀表，便于累計(jì)和顯示。此外傳感器輸出的脈沖頻率信號(hào)可以單獨(dú)與計(jì)算機(jī)配套使用，有計(jì)算機(jī)代替流量顯示儀表實(shí)現(xiàn)密度或溫度、壓力補(bǔ)償，顯示質(zhì)量流量或氣體體積流量。本類儀表適用于流體總量的測(cè)量。如今，渦輪流量計(jì)已在石油、化工、科研、國(guó)防和計(jì)量等各部門中獲得廣泛應(yīng)用。2.2.1渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理[4]氣體渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖2—2所示。它主要由儀表殼體1，前后導(dǎo)向架組件2和4，葉輪組件3和信號(hào)檢測(cè)放大器6組成。當(dāng)被測(cè)流體通過(guò)渦輪流量傳感器時(shí)，流體通過(guò)導(dǎo)流器沖擊渦輪葉片，由于渦輪的葉片與流體流向間有一傾角，流體的沖擊力對(duì)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使渦輪克服機(jī)械摩擦阻力矩和流動(dòng)阻力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)踐表明，在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)于一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與通過(guò)渦輪的流量成正比。所以，可以通過(guò)測(cè)量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度來(lái)測(cè)量流量。渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度一般都是通過(guò)安裝在傳感器殼體外面的信號(hào)檢測(cè)放大器用磁電感應(yīng)的原理來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)換的。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上由YL401制成的螺旋形葉片依次接近和離開(kāi)處于管壁外的磁電感應(yīng)線圈，周期性地改變感應(yīng)線圈磁回路的磁阻，是通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生周期性的變化而產(chǎn)生與流量成正比的脈沖電信號(hào)。此脈沖信號(hào)經(jīng)信號(hào)檢測(cè)放大器放大整形后送至顯示儀表（或計(jì)算機(jī)）顯示流體流量或總量。在某一流量范圍和一定粘度范圍內(nèi)，渦輪流量及輸出的信號(hào)脈沖頻率f與通過(guò)渦輪流量計(jì)的體積流量成正比。即:(2-1)（2-2a）V=（2-2b）2.2.2渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)(1)渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)組成如前所述，渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)主要由儀表殼體，導(dǎo)流器，葉輪（渦輪），軸承和信號(hào)檢測(cè)放大器等組成。如下圖2-2所示：(2)流量計(jì)中各零部件的作用1）儀表殼體儀表殼體一般采用不導(dǎo)磁不銹鋼或硬質(zhì)合金制成，對(duì)于大口徑傳感器亦可用碳鋼與不銹鋼組合的鑲嵌結(jié)構(gòu)。殼體是傳感器的主體部件，它起到承受被測(cè)流體的壓力，固定安裝檢測(cè)部件，連接管道的作用，殼體內(nèi)裝有導(dǎo)流器，葉輪，軸，軸承，殼體外壁安裝有信號(hào)檢測(cè)放大器。2）導(dǎo)流器導(dǎo)流器通常也選用不導(dǎo)磁不銹鋼或硬鋁材料制作，安裝在傳感器進(jìn)出口處，對(duì)流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用，避免流體擾動(dòng)對(duì)葉輪的影響。3）渦輪亦稱葉輪，一般由高導(dǎo)磁性材料制成（如2Crl3或Cr17Ni2等），是傳感器的檢測(cè)部件。它的作用是把流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。葉輪由直板葉片、螺旋葉片和丁字形葉片等幾種，亦可用嵌有許多導(dǎo)磁體的多孔護(hù)罩環(huán)來(lái)增加有一定數(shù)量葉片渦輪旋轉(zhuǎn)的頻率。4）軸與軸承通常選用不銹鋼（如2Cr13，4Cr13，Cr17Ni2或1Cr18Ni9Ti等）或硬質(zhì)合金制作，他們組成一對(duì)運(yùn)動(dòng)副，支承和保證葉輪自由旋轉(zhuǎn)。它需有足夠的剛度，強(qiáng)度和硬度，耐磨性，耐腐性等。它決定著傳感器的可靠性和使用壽命。傳感器失效通常由軸與軸承引起的，因此它的結(jié)構(gòu)與材料的選用以及維護(hù)是重要問(wèn)題。5)信號(hào)檢測(cè)放大器國(guó)內(nèi)常用信號(hào)檢測(cè)放大器一般采用變磁阻式，它由永久磁鋼，導(dǎo)磁棒，線圈等組成。它的作用是把渦輪的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)輸出。由于永久磁鋼對(duì)高導(dǎo)磁材料制成的葉片有吸引力而產(chǎn)生磁阻力矩，對(duì)于小口徑傳感器在小流量時(shí)，磁阻力矩在諸阻力矩中成為主要項(xiàng)，為此將永久磁鋼分為大小兩種規(guī)格，小口徑配小規(guī)格以降低磁阻力矩。一般，線圈感應(yīng)得到的信號(hào)較小，許配上千只放大器放大，整形輸出幅值較大的電脈沖信號(hào)，當(dāng)線圈輸出信號(hào)有效值在10mV以上的也可直接配用流量計(jì)算機(jī)。圖2-2TWLQ系列氣體渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖下圖a）采用穩(wěn)流二極管作負(fù)載，采用復(fù)合管射極輸出形式；圖b）采用負(fù)反饋電路以提高儀表的穩(wěn)定性，它們都具有溫度穩(wěn)定性好，放大系數(shù)高，負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。a)b)圖2-3為常用的兩種前置放大器電器原理圖3氣體渦輪流量計(jì)葉輪的改進(jìn)3.1葉輪的葉型對(duì)加工的影響[8]葉輪由葉片和輪轂組成，葉片由輪轂、前緣與后緣過(guò)渡區(qū)域組成。下圖（3-3a）葉輪是各類流量計(jì)的核心部件，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，其加工質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品的性能有決定性影響。由于葉輪葉片的形狀是由機(jī)械中最難加工的復(fù)雜曲面所構(gòu)成的，因此，葉輪的加工長(zhǎng)期以來(lái)一直是困擾廣大科技人員的技術(shù)難題，倍受各國(guó)工業(yè)界的關(guān)注。各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家先后研制出了多種加工方法，如：鑄造成型后修光法、石蠟精密鑄造法、電火花加工法、三坐標(biāo)仿形銑削法等。但這些早期的加工方法，不僅加工效率較低，而且精度也難以保證。直到多軸數(shù)控加工技術(shù)被應(yīng)用到葉輪的加工中，才得到了跨越性發(fā)展。數(shù)控加工葉身型面，在國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，這是近幾年的事。自八十年代以來(lái)，數(shù)控技術(shù)逐步進(jìn)入國(guó)內(nèi)機(jī)械制造領(lǐng)域，從簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床到多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床的誕生，豐富了機(jī)械零件加工方法的選擇范圍。但國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的起步階段，優(yōu)先對(duì)象是通用性較大的各類銑床和車床，國(guó)內(nèi)針對(duì)葉片葉身型面加工的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有研制，為要高質(zhì)量、高效率和高柔性的用于葉身型面加工，只得從境外引進(jìn)少量的四軸聯(lián)動(dòng)的加工中心。對(duì)葉輪型面加工提出總的加工方案,如葉片數(shù)控技術(shù)用于空間曲面的加工，與其它加工方法相比有著極大的優(yōu)越性，并特別適用于當(dāng)今世界制造業(yè)的發(fā)展方向——多品種小批量生產(chǎn)。我們?cè)谠械娜~輪基礎(chǔ)上進(jìn)行葉輪的設(shè)計(jì)與更新，數(shù)控加工方面均采用了粗加工和精加工，生產(chǎn)實(shí)踐顯示出了眾多的優(yōu)越性，如簡(jiǎn)化生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，縮短試制周期，加快品種變換，提高型面加工質(zhì)量，減少生產(chǎn)面積等。3.2葉輪葉型結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定[9]葉輪由支架中軸承支撐，與殼體同軸，其葉片數(shù)視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對(duì)傳感器性能有較大影響，要根據(jù)流體性質(zhì)，流量范圍，使用要求等設(shè)計(jì)。葉輪的動(dòng)態(tài)平衡也很重要，直接影響儀表的性能和使用壽命。葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)包括葉片傾角θ，葉片的頂端與外殼內(nèi)壁的間隙δ，葉片根莖和頂徑的流通截面，葉片重疊度p以及葉片數(shù)量N等設(shè)計(jì)。這些參數(shù)直接影響流量計(jì)的特性，選擇的合理就可以提高儀表的測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度，并延長(zhǎng)使用年限。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)及理論分析，比較合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)為：葉片傾角（對(duì)氣體）,（對(duì)液體）葉片重疊度（P表示軸線長(zhǎng)度上兩相鄰葉片相互重疊的程度）。葉片頂隙:當(dāng)mm時(shí)，；當(dāng)mm時(shí)，。葉片數(shù)N：可以按照對(duì)輸出信號(hào)的頻率要求以及加工制造的可能性來(lái)考慮。根據(jù)流量計(jì)口徑大小不同而異，液體小口徑（mm）為片。大口徑（mm）一般為10片以上，氣體小口徑（mm）為片。 而對(duì)本文研究的側(cè)重點(diǎn)來(lái)看是φ50系列的氣體渦輪流量計(jì)，選用螺旋形型葉片的葉輪且選用材料為鋁合金（YL401）。在第二章中，本文已經(jīng)涉及到過(guò)如何進(jìn)行葉輪的各方面的參數(shù)選擇，葉輪按照設(shè)計(jì)要求為葉片數(shù)z=12～20，葉片傾角α=30°～45°,重疊度為1～1.2，葉片與內(nèi)機(jī)殼間隙為0.5mm。為提高流量計(jì)的靈敏度，可適當(dāng)增加葉片數(shù)。圖3-1氣體渦輪流量計(jì)中的葉輪進(jìn)出口速度三角形圖因?yàn)樵诒菊轮?，選擇葉輪的結(jié)構(gòu)角為θ=45o，所以在葉輪進(jìn)出口速度三角形中，由第小流量，使用時(shí)的最大流量不得高于該口徑允許測(cè)量的最大流量。從測(cè)量精確度和使用壽命兩方面考慮，一般認(rèn)為在斷續(xù)使用的場(chǎng)合，按實(shí)際使用時(shí)的最大流量的1.3倍選擇傳感器口徑。連續(xù)使用的場(chǎng)合，按實(shí)際使用時(shí)的最大流量的1.4倍選擇傳感器口徑。至于在惡劣工況條件下使用，則使用時(shí)的最大流量應(yīng)該為該口徑允許最大流量的40%。如果傳感器口徑與流程管道通經(jīng)不一致時(shí)，則應(yīng)以異徑接管和等徑直管改裝管道。一般情況下，傳感器流量范圍下限附近誤差稍大，通常將實(shí)際最小流量的0.8倍作為選用傳感器流量范圍下限值，使保證有一定的余量。6.2.2流量指示積算儀應(yīng)水平放置或水平安裝在儀表屏上，安裝高度應(yīng)以及具有腐蝕性的流體測(cè)量以及需要連續(xù)使用的場(chǎng)合。1）安裝流量指示積算儀應(yīng)水平放置或水平安裝在儀表屏上，安裝高度應(yīng)以讀數(shù)和操作方便為準(zhǔn)，一般為1.5m左右。2）接線a流量指示積算儀所用電源為220v，50Hz交流，按接線端子板規(guī)定的“相”，“中”，“接地”三接線點(diǎn)與交流電源相連.電源三接線點(diǎn)不得相混使用，其他任何引線不要隨便接入。b接線端子板上“輸入”部分是指流量指示積算儀工作信號(hào)輸入的諸接線點(diǎn)：“信號(hào)”端子介傳感器經(jīng)信號(hào)檢測(cè)放大器放大后的輸出；“接地”端子接傳感器信號(hào)檢測(cè)放大器公共地線（不接殼）；“—E”端子引出提供傳感器信號(hào)檢測(cè)放大器工作電源（一般為—12V）。c0～10mA直流電流輸出部分共四個(gè)接點(diǎn)，供引出0～10mA直流電流信號(hào)，可配調(diào)節(jié)器和記錄儀等。根據(jù)不同的負(fù)載可選擇使用，負(fù)載的地線接在“”端子上。d標(biāo)準(zhǔn)頻率（10～100kHz）輸出部分是指石英晶體振蕩器震蕩頻率經(jīng)運(yùn)算后的輸出，可作簡(jiǎn)易信號(hào)源使用。6.3使用注意事項(xiàng)1）未安裝旁路管道的流量傳感器，應(yīng)先以中等開(kāi)度開(kāi)啟流量傳感器上游閥，然后緩慢開(kāi)啟下游閥，然后緩慢開(kāi)啟下游閥。以較小的流量運(yùn)行一段時(shí)間，然后全開(kāi)上游閥，再開(kāi)大下游閥開(kāi)度，調(diào)節(jié)到所需的正常流量。2）對(duì)于裝有旁路管道的流量傳感器，先全開(kāi)旁路管門閥，以中等開(kāi)度開(kāi)啟流量傳感器上游閥，再緩慢開(kāi)啟下游閥，關(guān)小旁路閥，全關(guān)旁路閥，最后調(diào)節(jié)下游閥開(kāi)度到所需的流量。3）對(duì)于低溫和高溫流體，在流通前要排凈管道中的水分，同流時(shí)先以很小流量運(yùn)行15min，再逐漸上升至正常流量。停流時(shí)也要緩慢進(jìn)行，使管道溫度和環(huán)境溫度逐漸接近。4）啟閉閥門應(yīng)盡可能平緩，如采用自動(dòng)控制閥門的啟閉，最好采用“兩端開(kāi)啟，兩端關(guān)閉”的方式，以防止流體突然沖擊葉輪甚至發(fā)生水錘現(xiàn)象損壞葉輪。6.4維護(hù)和故障處理(1）維護(hù)為保證氣體渦輪流量計(jì)長(zhǎng)期正常工作，必須經(jīng)常檢查傳感器，顯示儀表以及輔助設(shè)備的運(yùn)行狀況，做好維護(hù)工作，出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)排除。1）定期對(duì)傳感器進(jìn)行拆洗，檢查和復(fù)校；設(shè)有潤(rùn)滑油或清洗液，維護(hù)葉輪良好運(yùn)行。如葉輪出現(xiàn)異常聲音，應(yīng)及時(shí)卸下檢查傳感器內(nèi)部零件。軸承和軸嚴(yán)重磨損時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更換且重新標(biāo)定。2）檢查顯示儀表工作狀況，評(píng)估顯示儀表讀數(shù)，如懷疑有不正?，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)檢查。3）保持過(guò)濾暢通，過(guò)濾器被雜質(zhì)堵塞，可以從其入口，出口處壓力表讀數(shù)差的增大來(lái)判斷，并及時(shí)清除，否則堵塞嚴(yán)重會(huì)降低流量。定期排放消氣器中從液體逸出的氣體。傳感器從管道上拆下暫時(shí)不用時(shí)，應(yīng)用輕質(zhì)油清洗干凈并在兩端加蓋防護(hù)，以防銹蝕或雜質(zhì)進(jìn)入儀表內(nèi)。（2）故障現(xiàn)象，原因及處理方法渦輪流量計(jì)常見(jiàn)的故障現(xiàn)象，原因及處理方法見(jiàn)下表6-2所示。表6—2故障分析與處理故障現(xiàn)象故障原因處理方法1，通電后無(wú)流量時(shí)有流量輸出信號(hào)a.輸入屏蔽或輸出不良，引入電磁干擾改善屏蔽與接地，排除電磁干擾b.傳感器靠近傳感源或管道震動(dòng)遠(yuǎn)離干擾源安裝，采取防震措施c.節(jié)制閥關(guān)閉不嚴(yán)泄露檢修或更換閥2，通電通流后無(wú)流量輸出信號(hào)a.感應(yīng)線圈斷線或焊點(diǎn)脫焊更換感應(yīng)線圈或重焊b.前置放大電路元件損壞檢查并更換元器件c.葉輪被雜物或臟物卡死拆下葉輪進(jìn)行清洗或更換，更換后須重新標(biāo)定 結(jié)論本文對(duì)TWLQ型氣體渦輪流量計(jì)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并著重對(duì)口徑為Ф50系列的氣體渦輪流量計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，其中包括了對(duì)流量計(jì)中渦輪軸，支撐軸承，葉輪，后導(dǎo)流器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的分析及重新設(shè)計(jì)。針對(duì)原產(chǎn)品在燃?xì)馐袌?chǎng)中使用時(shí)存在的問(wèn)題，其最大特點(diǎn)在于特性曲線與溫度壓力有關(guān)，氣體壓力損失在550-1400pa之間不等，不確定度可達(dá)1%-2%。針對(duì)這些不足之處，本文在產(chǎn)品的工作與結(jié)構(gòu)原理中，通過(guò)特性分析了解到引起上述不足的因素，為后文對(duì)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)打下鋪墊。其總結(jié)如下:1、葉輪的葉形是由機(jī)械中最難加工的復(fù)雜曲面組成的，要根據(jù)流體性質(zhì)，流量范圍，使用要求等設(shè)計(jì)，選擇合適的葉片參數(shù)有利于流量計(jì)性能的更好發(fā)揮。2、在原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上重新選擇密度更小的且摩擦系數(shù)更小的材料20Cr，使葉輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受的摩擦阻力矩降到最小。本次結(jié)構(gòu)改進(jìn)后存在的問(wèn)題：1、改進(jìn)后TWLQ系列氣體渦輪流量計(jì)的內(nèi)部零件，目前只是停留在理論的設(shè)計(jì)計(jì)算階段，還沒(méi)有應(yīng)用到實(shí)際的場(chǎng)合中去.2、改進(jìn)后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所選用的材料在性能上有很大的提高，但是不太符合經(jīng)濟(jì)性要求。3、下一步將通過(guò)與五機(jī)床技術(shù)人員的共同合作，進(jìn)行該系列流量計(jì)內(nèi)部零件的實(shí)際加工并組裝成產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，投入到燃?xì)馐袌?chǎng)中。參考文獻(xiàn)[1]蔡武昌應(yīng)啟嘎編著新型流量檢測(cè)儀表北京：化學(xué)工業(yè)出版社2006年1月[2]楊根生林輝喻編著流量測(cè)量?jī)x表北京：機(jī)械工業(yè)出版社1986年9月[3]天津儀表集團(tuán)無(wú)錫求信集團(tuán)浙江蒼南儀表等的渦輪流量計(jì)使用說(shuō)明書(shū)[4]梁國(guó)偉蔡武昌主編流量測(cè)量技術(shù)及儀表北京：機(jī)械工業(yè)出版社2002年6月[5]方沂主編數(shù)控機(jī)床編程與操作北京：國(guó)防工業(yè)出版社2006年8月附錄1：中英文翻譯CADCAMandApplicationsABriefHistoryofCADBeforewepresentthebasicsofCAD,itisappropriatetogiveabriefhistory.CADisaproductofthecomputerera.Itoriginatedfromearl,computergraphicsystemstothedevelopmentofinteractivecomputergraphics.TwosuchsystemsincludetheSageProjectattheMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)andSketchpad.TheSageProjectwasaimedatdevelopingCRTdisplaysandoperatingsystems.SketchpadwasdevelopedundertheSageProject.ACRTdisplayandlightpeninputwereusedtointeractwiththesystem.ThiscoincidentallyhapnoteisthatanX-YplotterhasthesamebasicstructureasaNCdrillingmachineexceptthatapenissubstitutedforthetoolonNCspindle.Inthebeginning,CADsystemswerenomorethangraphicseditorwithsomebuilt-indesignSymbols.Thegeometryavailabletotheuserwaslimitedtolines,circulararcs,andthecombinationofthetwo.Thedevelopmentoffree-formcurvesandsurfaces,suchasCoon`spatch,Bezier`spatch.andB-spline,enablesaCADsystemtobeusedforsophisticatedcurvesandsurfacedesign.Three-dimensionalCADsystemallowadesignertomoveintothethirdDimension.Becauseathree-dimensionalmodelcontainsenoughinformationforNCcutter-pathProgramming,thelinkagebetweenCADandNCcanbedeveloped.SocalledturnkeyCAD/CAMsystemsweredevelopedbasedonthisconceptandbecamepopularinthe1970sand1980s.The1970smarkedthebeginningofanewerainCAD-theinventionofthree-dimensionalsolidmodeling.Inthepast,three-dimensional,wire-flamemodelsrepresentedanobjectonlybyitsboundingedges.Theyareambiguousinthesensethatseveralinterpretationsmightbepossibleforasinglemodel.Thereisalsonowaytofindthevolumetricinformationofamodel.Solidmodelscontaincompleteinformation;therefore,notonlycantheybeusedtoproduceengineeringdrawing,butengineeringanalysiscanbeperformedonthesamemodelaswell-Later.manycommercialsystemsandresearchsystemswecessaryforsolidmodeling,manysolidmodelersnowrunonPCs,andtheplatformhasbecomelessofanissue.Withthestandardgraphicsuserinterface(GUI),CADsystemscanbeportedeasilyfromonecomputertoanother,MostmajorCADsystemsareabletorunonavarietyofplatforms.Thereislittledifferencebetweenmainframe,workstation,andPC-basedCADsystems.TheArchitectureofCADACADsystemconsistsofthreemajorparts:(1)Hardwarecomputerandinput/output(I/O)devices.(2)Operatingsystemsoftware.(3)ApplicationsoftwareCADpackage.Hardwareisusedtosupportthesoftwarefunctions.AwiderangeofhardwareisusedinCADsystems.TheoperatingsystemsoftwareistheinterfacebetweentheCADapplicationsoftwareandthehardware.ItsupervisestheoperationofthehardwareandProvidesbasicfunctionssuchascreatingandremovingoperationtasks,ontrollingtheprogressoftasks,allocatinghardwareresourcesamongtasks,andprovidingaccesstosoftwareresourcessuchasfiles,editors,compilers,andutilityprograms.ItisimportantnotonlyforCADsoftware,butalsofornon-CADsoftware.TheapplicationsoftwareistheheartofaCADsystem.Itconsistsofprogramsthatdo2-Dand3-Dmodeling.Draftingandengineeringanalysis.ThefunctionalityofaCADsystemisbuiltintotheapplicationsoftware.ItistheapplicationsoftwarethatmakesoneCADpackagedifferentformanother.Applicationsoftwareisusuallyoperating-system-dependent.TotransportaCADsystemrunninginoneoperatingsystemtoanotheroperatingsystemisnotastrivialasrecompilingthesoftware.Therefore,attentionmustbegiventotheoperatingsystemaswell.ComputerAidedDesignComputeraideddesigngivesthedesignertheabilitytoexperimentwithseveralpossibleSolutions.Usuallysomeformsofdesignanalysiscalculationsneedtobedoneandmanyprogramshavebeenwrittenforthistask.Thecomputerprovidesthedesignerwithapowerfultoolforanalyzingproposeddesignsandforpreparingformaldrawingsofthefinaldesign.Two-dimensionaldrawingisoneareainwhichcomputermethodscanoffersignificant,quantifiablecostadvantagesovertraditionalpaperandpenmethods,butaCADsystemisnotjustanelectronicdrawingboard.Computerdrawingsystemsenabledesignerstoproducefastaccuratedrawingsandeasilymodifythem.DraughtproductivityrisesdramaticallyTwo-DimensionalDrawingsCADmakespossiblemultiview2Ddrawings,withanendlesspossibilityofviewsinarangeofscalesfrommicronstometers.ItgivesthemechanicaldesignertheabilitytomagnifyeventhesmallestofcomponentstoascertainiftheassembledcomponentsfitproperlyandeventodesignprogramstoidentifyautomaticallypotentialproblemsinCADassembly.Partswithdifferentcharacteristicssuchasmovableorstationary,canbeassigneddifferentcolorsonthedisplay.Partscanbedimensionedwithautomaticdimensioningchanges,allowingforexpedientengineeringdesignchanges.Three-DimensionalDrawingsDesignershaveevenmorefreedomwiththeadventof3Dmodeling.Theycancreate3Dpartsandmanipulatetheminendlessvariationstoachievethedesiredresults.Throughfiniteelementanalysis(FEA),stressescanbeappliedtoacomputermodelandtheresultsgraphicallydisplayed,givingthedesignerquickfeedbackonanyinherentproblemsinadesignbeforethecreationofaphysicalprototype.3Dmodelscanbecreatedinwire-flame,insurfacesorinsolidform.Inwire-frame,linesandarcsformedgesthatgeneratethemodel(Fig,8-la).Theresultisa3Dformthatcanbeviewedfromanylocationbutisstillonlyaskeletalform.Creatingasurfacestretchesaskinovertheskeleton(Fig,8-lb).Oncethisisdone,themodelcanberenderedsothatitappearsmoretangible.SurfacemodelsarecommonlyusedinthecreationofsheetmetaldevelopmentsthatcanbeunfoldedforManufacture.Solidmodelsarethemostcomplexlevelofmodelingandwhiletheprogramstocreatethemhavebeenavailableforsometimeonlargemainframecomputers,itisonlyrecentlythatmicrocomputershavereachedalevelofpowerthatallowstherunningofthesophisticatedalgorithmsneededtocreatesolidmodels,Thecomputerthinksthesolidmodelisasolidmasssoitcanbe”drilled,””±m(xù)achined,”or”welded”asifitwereanactualphysicalpart.Itcanbemadeoutofanymaterialandcantakeonthatmaterial`scharacteristics,therebyallowingcalculationsofmasstobemade.CAD`sBenefitsThebenefitsofcomputeruseindraftinganddesigntasksareimpressive:increasedspeed,greateraccuracy,reductionofhardcopystoragespaceaswellasbetterrecall,enhancedcommunicationcapabilities,improvedqualityandeasiermodification.SpeedApersonalcomputerusedinindustrycanperformataskatanaveragerateof33millionoperationspersecond;newercomputersareevenfaster.Thisisanimportantfeatwhenusingittocalculatetheamountofdeflectionofacomponent,whentheoreticalphysicalforcesareappliedtoit,throughfiniteelementanalysis(FEA)orwhendisplayinganentirecityplanonamonitor,bothofwhicharetime-consumingandcalculation-intensivetasks.AutoCADsoftwarecanduplicateanygeometryasmanytimesasrequiredandcanalsoperformcrosshatchinganddimensioningautomaticallyandequallyasfast.AccuracyBecausethecomputer`sdataisstoredinanelectronicform,itcanbesenttoavarietyofLocations.Thefirstobviouslocationisthemonitor.Thecomputercandisplaythedataonthescreenindifferentformssuchasgraphics,easilyconvertingthedataintoreadabledrawings.Thedatacanalsobesenttoaplottertoproducethefamiliarpaperdrawing,viaadirectlinktoacomputer-aidedmanufacturing(CAM)machineorviatelephonetoanywherearoundtheglobe.Younolongerhavetomaildrawings,riskingdamageandloss;theycannowbeattheirdestinationinstantlyviathetelecommunicationsnetwork.QualityThecomputeralwaysretainsthedataintheforminwhichitwasfirstcreated.Itcanrepeatthesameoutputofdatacontinuouslywithoutregardtofatigue.Lineswillalwaysbecrispandclear,withuniformlineweight,andtextwillalwaysbelegible.Thecomputerdoesn`talteritsoutputqualitybecauseofawildweekendoralatenightwatchingthegame.ModificationThecomputerdataisstoredinaformatthatallowseasymodificationtoanyfacetofadrawingandgivesinstantfeedbacktotheuser.Whensomethingisdrawnonce,itneverhastobedrawnagainbecausetheobjectinquestioncanbeduplicated,stretched,sized,andchangedinmanywayswithouthavingtoberedrawn.ExceptfortheinitialcosttopurchaseaCADworkstation,CAD`sonlydisadvantageisasmallonebecauseitcanbesoeasilyovercome.Becausethedrawingisstoredinanelectronicformatandnotapaperformat,itispossibletoeraseadrawingfileeasily.That`swhyitisessentialtotrainyourselfingoodCADpracticestoavoidanaccidentalerasure.And-althoughanounceofpreventiontrulyisworthapoundofcure,thereareevenwaysofunerasingfilesthatareusuallySuccessfulifyoufollowthecorrectprocedures.Sorelax!ComputerAidedManufacturingWhenadesignhasfrozen,manufacturingcanbegin.Computershaveanimportantroletoplayinmanyaspectsofproduction.Numericallycontrolled(NC)machinetoolsneedapartprogramtodefinethecomponentsbeingmade;computertechniquesexisttoassist,andinsomecasesvirtuallyautomatethegenerationofpartprograms.Modemshipbuildingfabricatesstructuresfromweldedsteelplatesthatarecutfromalargesteelsheet.Computer-controlledflamecuttersareoftenusedforthistaskandthecomputerisusedtocalculatetheoptimumlayoutofthecomponentstominimizewastemetal.Numericallycontrolledpipe-bendingmachinesareabletooperatedirectlyfrompartprogramsgeneratedbypipe-routingsoftware.Printedcircuitboardassemblycanalsobeimprovedbycomputermethods.Qualityismaintainedbycomputer-controlledautomatictestequipmentthatdiagnosesfaultsinaparticularboardandrejectsdefectiveboardsfromtheassemblyline.ComputersareusedextensivelytoplottheartworkusedtoetchprintedcircuitboardsandalsotoproducepartprogramsforNCdrillingmachines.Oneofthemostimportantmanufacturingfunctionisstockandproductioncontrol.Iftheoriginaldesignisdoneonacomputer,obtaininglistsofmaterialrequirementsisstraightforward.Standardcomputerdataprocessingmethodsareemployedtoorganizetheworkflowandordercomponentswhenrequired.ComputerAidedPartProgrammingPartprogrammingsoftwareisusedtoeaseprogrammingforCNCmachineswhenacomplexpartgeometryrequirescalculationofalargenumberoftoolpositions.PartprogrammingsoftwareisusuallyincorporatedintoafamilyofCAM(ComputerAidedManufacturing)software.SomeCAMsoftwareisassociatedwithCAD(ComputerAidedDesign)softwareintoCAD/CAMstations.ThentheCAMsoftwarecanusetheCADfilesasasourceofdata,whichspeedsuptheprogrammingprocess.Partprogrammingsoftwareisuser-friendly,meaningtheprogrammerdoesnothavetoknowthecomputerprogramminglanguageoritsoperatingsystem.Itusesscreenmenustoleadtheuserthroughtheprogrammingprocess.Datacanbeenteredviathekeyboard,themouse,orthefunctionKeys.Experiencedprogrammerscanusebuilt-inmacrocapabilitiesandadvancedtechniquessuchasafamilyofpartstobecomeevenmoreproductive.ilt-insoftwarewithcommunicationscapability.Goodpartprogrammingsoftwareiscapableof:(1)Establishingthemachiningparametersandtoolingforaparticularmachineorjob.(2)Definingthegeometryandtoolpath.(3)Codegeneration-enablingtheprogrammertodefinewhatcodeistobegeneratedandhowitisoutputtothemachines.(4)Communicationenablingtheprogrammertousestandardcommunicationsprotocolsorcreatehisorherown.NCCutter-PathVerificationBeforeapartismachined,thepartprogramneedstobeverified.Thepurposesofverificationareorkpiece．Adrycutcandetectgrossprogrammingmistakes,butnotthedetailedgeometricones．Anotherapproachistoactuallymachineaprototype．Typically,aprototypepartismachinedinwax,machiningplastic,wood,foam,orsomeothersoftmaterial．Theactualgeometryisthenmeasuredandcomparedwiththedesignspecification．Becausematerialpropertyiscriticalindeterminingthecuttingcondition，thisapproachcanverifyonlythegeometry．WhenapartprogramisgeneratedusingaCAD-basedsystem,agraphicoutputofthecutterpathmaybeproducedbythesoftware．Byvisualinspection，cutter-pathabnormalitiesmaybedetected．Figure9-2showssuchanapproachinacommercialCAD／CAMsystem．Inanadvancedsystem，asolidmodelmaybeusedtogeneratearealisticpictureoftheworkpiece，toolandthefinishedpart．Real-timesimulationofthecuttingprocesscanbedisplayedonscreen．However,mostsimulationsarepurelygeometry-based,wherethecuttingconditionisnotconsidered．ComputerAidedProcessPlanningRecentdevelopmentsincomputer-aidedprocessplanninghavefocusedoneliminatingtheprocessplannerfromtheentireplanningfunction．Computer-aidedprocessplanningcanreducesomeofthedecisionmakingrequiredduringaplaningprocess．Ithasthefollowingadvantages：(1)Itcanreducetheskillrequiredofaplanner．(2)Itcanreduceprocess-planningtime．(3)Itcanreducebothprocess-planningandmanufacturingcosts．Procrssplanningisthecriticalbridgebetweendesignandmanufacturing.Designinformantioncanbetranslatedintomanufacturinglanguageonlythroughprocessplanning.Today,bothcomputer-aideddesign(CAD)andmanufacturing(CAM)havebeenimplemented.Integrating,orbridging,thesefunctionrequiresautomatedprocessplanning.GroupTechnologyAnynewcomponentdesignneedsitsownuniqueidentificationnumber,usuallythedrawingnhdrawingnumberisallocatedbyacodingsystemandeachdigithasmeaning.Ifthecodenumberisknown,manyofthecomponentfeaturescanbededucedwithoutreferencetothedrawing.MaterialsRequirementPlanningEssentiallythisisthesimpleideaofcombiningthemasterproductionschedulewithbillsofmaterialstodetermineexactlytheamountofrawmaterialscomponents,etc.,needed.Thisamountiscomparedwithcurrentstocksandusedtocalculateordersfornewmaterials.Theinformationisthencombinedwithpriorityplanningtoensurethatcorrectordersgooutinthecorrectsequence.Materialsrequirementplanning(MRP)techniqueshavebeenavailableforsometime,butwiththeadventofcomputersmuchmore,accurateinformationtyinstock,unitofmeasure(feetoftubing,numberofscrews,etc.)minimumstocklevel,leadtimeofpurchasedormanufacturedin-house.RoboticsRobotsaremechanicalarmscontrolledbycomputerprograms.Changingtheprogramchangesthesetsequenceofmovements.Thearmsarearticulatedandtherearetwobasic