裝配圖邊旭
裝配圖邊旭,裝配,圖邊旭
本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)
開題報告
學生姓名:邊旭
學 號:14020931
班 級:140209班
專 業(yè):機械工程及自動化
指導教師:李風
開 題 報 告
1 課題介紹
1.1課題名稱:
單線畫線機
1.2課題背景
畫線機是用滾輪等再日用陶瓷、玻璃制品的圓形或橢圓形器皿上,畫一條或多條彩色、彩帶的機械。可以分為單色機畫線機和多色畫線機。本次設(shè)計主要是研究設(shè)計單色畫線機,即單線畫線機。
陶瓷是無機材料之母,從家庭至宇宙對陶瓷的渴求量愈來愈大,其許多優(yōu)越、潛在特性不斷被發(fā)現(xiàn),近20年來各國非常重視陶瓷的研究、開發(fā)與應(yīng)用,各國將先后進入陶瓷世界。
陶瓷一般指陶器和瓷器的合稱,“陶”為燒成之意,“瓷”是指硬而之謎的器物。陶瓷是我國歷史悠久的古老文化之一,也是文明的象征。我國陶瓷的出現(xiàn)可上溯到距今一萬年左右,距今3000年前的殷周時代,有了以高嶺土為原料的白陶,已懂得用釉的方法。原始瓷器是以鐵為著色劑的青釉器,是青瓷的前身。晉朝出現(xiàn)“瓷”字,說明當時人們已認識到陶和瓷的區(qū)別。
陶瓷是一種與我們?nèi)粘I钜约霸诟鞣N工程項目能夠經(jīng)常接觸到的材料。隨著技術(shù)經(jīng)濟的發(fā)展,在某些科學領(lǐng)域陶瓷已形成其他材料無法比擬的優(yōu)點。例如,工程陶瓷,由工程陶瓷的制成的零件具有耐磨、耐熱、耐摩擦、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)點,是當今世界高技術(shù)含量的產(chǎn)品。在國外已越來越多地應(yīng)用工程陶瓷取代金屬零件,使產(chǎn)品地壽命、穩(wěn)定性等大大提高。在如,低溫燒結(jié)陶瓷(LTCC)大家一定還都記得在手機行業(yè)剛剛起步時的代表作——大哥大,它又笨又重,攜帶不方便,而現(xiàn)在的手機就越來越袖珍了,這里的關(guān)鍵就是LTCC技術(shù)的發(fā)展。;LTCC技術(shù)是把很多東西整合在一起,其全稱為“低溫共燒陶瓷”技術(shù),,簡單地說,就是一種整合、小型化地技術(shù)將各種被動組件整合在一起,縮小到陶瓷式電路板上,如果沒有它,手機是無法達到輕薄短小地效果地??傊?,陶瓷已經(jīng)成為與我們密不可分地伙伴了。
我國陶瓷生產(chǎn)歷史悠久,日用陶瓷一直暢銷國內(nèi)外。在我們的生活中,能夠給人們留下直觀印象的是日用陶瓷。這里不乏一些工藝美術(shù)品。因此,對于陶瓷制品,我們不僅要求其本身質(zhì)量要好、使用方便,同時還要對其表面進行一定程度的美化處理,繪制出各種線條精美的圖案,增加美感及藝術(shù)感。然而,傳統(tǒng)的陶瓷畫線主要是由手工完成的,畫出的線條寬窄不一,嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量,與其是在畫寬度3mm以上的線條時,用手工的方法根本無法實現(xiàn),因此生產(chǎn)陶瓷的廠家不得不將線條印成畫紙,將畫紙貼在陶瓷制品上進行彩烤,而這又大大提高了成本。陶瓷生產(chǎn)廠家一直都無法解決這一問題。隨著機械化、自動化技術(shù)的不斷發(fā)展,研制新型高效的畫線機以代替手工作業(yè)已成為迫切需要。目前,世界各國對裝飾機械的研制十分迅速,不斷推陳出新。其中以畫線機和印花機發(fā)展最為迅速。我國在這方面發(fā)展比較晚,目前用于生產(chǎn)陶瓷機械數(shù)量較小,品種較單一,因此有必要投入人力物力財力設(shè)計新產(chǎn)品,引進設(shè)備,消化技術(shù)。
1.3 工作內(nèi)容和要求
1.3.1 畫線機總體參數(shù)的確定
主要技術(shù)指標及重要技術(shù)參數(shù)
①主要技術(shù)指標
畫線色種: 單色
公稱生產(chǎn)能力:6-12件/分
彩色寬度: 0.25-6mm
制品最大直徑:406mm
制品最大高度:230mm
總功率消耗: 3kw
整機重要: 約100kg
外型尺寸: 約1.4m×0.8m×1.6m
②重要技術(shù)參數(shù)
電動機的變速范圍:1000-3000rpm
最短畫線時間: =1.22s
最長畫線時間: =4.14s
畫線輔助時間: t=3s
1.3.2 單線畫線機的機構(gòu)設(shè)計
單線自動畫線機主要由主機架、工作臺、施彩器組件、真空泵、氣動系統(tǒng)、電器部分組成.其主要功能包括:驅(qū)動功能、畫線功能、自動裝卸功能、輔助功能、測控功能、安全保護功能。功能分解如下圖:
單
線
畫
線
機
驅(qū)動
施彩頭電機驅(qū)動
吸盤主電機驅(qū)動
單線畫線機
前伸
后仰
吸 盤
吸氣
放氣
輔 助
支撐
導向
測控—單線畫線機畫線
安全保護
漏電保護
過載保護
圖1 單線畫線機的功能結(jié)構(gòu)圖
依據(jù)這些功能,系統(tǒng)組成為:動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)。各主要系統(tǒng)概述如下:
動力系統(tǒng):為操作部件提供動力,如機械手的仰俯、旋轉(zhuǎn)、單線機的移動畫線。本設(shè)計中動力裝置為電動機和氣壓系統(tǒng)。
傳動系統(tǒng):是將動力機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)或執(zhí)行構(gòu)件的中間裝置。主要有帶傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等。在本設(shè)計中,由電動機到施釉輪之間的傳動是通過帶傳動來完成的。
執(zhí)行機構(gòu):能直接完成預(yù)期工作任務(wù)的機構(gòu)和部件,為完成對陶瓷制品的畫線功能所需的執(zhí)行機構(gòu)的部件主要是機械手、施釉輪及帶釉輪。
測控系統(tǒng):是控制畫線機各執(zhí)行機構(gòu)按規(guī)定程序和要求,以一定順序和規(guī)律運動完成畫線機,具體測控有機械手旋轉(zhuǎn)角度、升降角度、單線機的位移量、放氣時間等。
輔助系統(tǒng):為完成畫線功能,以上各功能還需要一些輔助系統(tǒng)支持,如支承、下料、送料等輔助系統(tǒng)。
為了保證準確可靠地實現(xiàn)畫線機地畫線功能,實現(xiàn)畫線自動化,需滿足以下條件:
① 機構(gòu)地布局應(yīng)合理,相互之間保證不干涉,不阻擋。
② 總體布局應(yīng)使工人操作安全方便,節(jié)省空間。
③ 吸盤吸、放氣時要考慮工人操作時間地合理性。
④ 機器的電動、氣動部分都需外殼罩住,已加工與未加工的工件放置要整齊,物料陪送線路要清晰、合理。
⑤ 本機分四部分安裝,各部分安裝好后再連接在一起構(gòu)成一個整體,這樣能夠提高效率,保證質(zhì)量且運輸時也方便。
1.3.3 相關(guān)部件、零件設(shè)計
單線畫線機主要有施彩器傳動系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電器系統(tǒng)四部分.其中零件要首先選擇標準件,若標準件中沒有合適的零件可自行進行設(shè)計.在本機的設(shè)計中,我們需要設(shè)計選擇電機、傳動系統(tǒng)、減速器、阻尼裝置等.
表1 形態(tài)學矩陣
分功能
解 法
1
2
3
4
5
6
A動力源
B位移傳動
C位移
D取物傳動
E取物
電動機
齒輪傳動
軌道及車
輪
拉桿
挖斗
汽油機
蝸輪蝸桿
傳動
輪胎
繩傳動
抓斗
柴油機
帶傳動
履帶
汽缸傳動
鉗式斗
蒸氣透平
鏈傳動
氣墊
液壓缸傳
動
機械手
液動機
液力耦合器
氣動馬達
1.3.3.1 電動機的選擇
電動機施機械系統(tǒng)中最常用的動力機,與其他動力機相比,它具有較高的驅(qū)動效率,且其種類和型號較多,與工作機械連接方便,具有良好的調(diào)速、啟動、制動和反向控制性能.易于實現(xiàn)遠距離、自動控制,工作時無環(huán)境污染,可滿足大多數(shù)機械的工作要求.
1.3.3.2 氣動系統(tǒng)的選擇
特點:
① 元件結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易于制造,且不污染環(huán)境.可集中供氣和遠距離輸送,便于管理.
② 易于實現(xiàn)快速的直線往復(fù)運動,擺動的高速轉(zhuǎn)動.輸出力和運動速度調(diào)節(jié)很方便,且能實現(xiàn)過載自動保護.
③ 工作環(huán)境適應(yīng)性較強.
④ 由于壓縮空氣的工作壓力不高,一般在0.4-0.6MPa,故輸出力和力矩不高,且傳動效率也較低,一般用于輸出力不大的傳動裝置.采用擴力機械或氣液增壓裝置,可提高輸出力.
⑤ 由于空氣有壓縮性,故運動速度的穩(wěn)定性較差,較難實現(xiàn)精密控制.采用氣液聯(lián)動方式,可提高運動速度的穩(wěn)定性.
⑥ 由于氣信號的傳遞速度比電信號慢得多,故不宜用于遙控及復(fù)雜得控制系統(tǒng).
組成:
起源部分、執(zhí)行部分、控制部分、輔助部分.
1.3.3.3減速器的選用
本機可選擇常用的阿基米德圓柱蝸桿減速器,這種減速器適用于蝸桿轉(zhuǎn)速不超過1500r/min,環(huán)境溫度為-40-+40°C的場合,可以正反兩向運轉(zhuǎn).在選用減速器時,首先根據(jù)工作要求確定傳動比i,再按蝸輪軸的計算轉(zhuǎn)矩查蝸輪軸額定轉(zhuǎn)矩表,確定減速器的中心距.然后按機器布置,潤滑等要求選擇減速器的裝配形式.必要時要進行散熱計算.
1.4 課題的重點和難點
1.4.1 單線畫線機設(shè)計重點
單線自動畫線機的用途是在陶瓷制品上畫出裝飾線條或圖案,以達到美化陶瓷質(zhì)樸那的目的。這種機械代替了手工畫線工作,提高了勞動生產(chǎn)率以及精度,可以畫出粗細均勻的線條,克服了手工作業(yè)的缺點與不足,滿足了廣大消費者的審美要求并提高了勞動生產(chǎn)率。我國地域遼闊,該機不受地形氣候等外界因素影響和限制,并且易于維修,工作可靠,適用于相關(guān)陶瓷生產(chǎn)部門。
經(jīng)各種常用系統(tǒng)的計算比較得出,當施釉輪與被加工陶瓷盤間實現(xiàn)純滾動,且滾動畫線速度在0.4m/s時,畫線效果最佳,故單線畫線機的一切設(shè)計要以此為宗旨。
通過帶傳動的裝置,電動機將動力傳遞給了施釉輪與帶釉輪,兩輪開始旋轉(zhuǎn),此時主從摩擦輪接觸,帶動陶瓷旋轉(zhuǎn),設(shè)計合理的技術(shù)參數(shù),可實現(xiàn)上述的畫線速度要求,畫線機開始畫線。在每個陶瓷畫線的開始與結(jié)束,為了便與裝卸陶瓷,支承施釉頭組件的桿件必須能夠?qū)崿F(xiàn)擺動,以使施釉頭組件準確靠近、離開瓷器。經(jīng)多方面的比較,我們最終選擇氣動系統(tǒng)實現(xiàn)這一環(huán)節(jié)。另外,在被加工定位的這一環(huán)節(jié)也有講究。由于陶瓷制品易碎這一特點,使得我們必須摒棄普通機床夾具而選擇其它的定位夾緊方法?;诒P狀陶瓷表面光潔的特點,我們想到了可以利用真空吸附夾緊方式定位,及手部為真空吸盤。
1.4.2單線畫線機的設(shè)計難點
對于單線自動畫線機,最重要的是能夠畫出均勻清晰的線條,以滿足廣大消費者的審美要求,因此對各機構(gòu)的運動精度和定位精度要求較高。畫線機的運動精度和定位精度主要包括以下幾個方面:
①施彩頭組件擺動的運動與機械手的運動需協(xié)調(diào)一致,即與裝、卸料工作要配合。
②為了保證施釉輪與制品之間的接觸精度,單線機的前進與后退要有較高的定位精度。
③機械手的旋轉(zhuǎn)角度是否精確,關(guān)系到安放工件時的中心線能否與吸盤中心重合。
由于這些精度將直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量,建議采取開環(huán)伺服系統(tǒng)進行控制。
1.5 單線畫線機的機械系統(tǒng)的方案設(shè)計
機械系統(tǒng)的方案設(shè)計,是機械設(shè)計中極其重要的一環(huán)。正確、合理的機械系統(tǒng)的方案,對于提高機械的性能、質(zhì)量、市場競爭力和經(jīng)濟效益等都是至關(guān)重要的。
單線畫線機
制成品M’
瓷器M
指令S
信息顯示S’
能量E
輸出E’
圖2 單線畫線機黑箱圖
1.5.1 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計
包括執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計,執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設(shè)計,執(zhí)行系統(tǒng)的形式設(shè)計,執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計以及執(zhí)行系統(tǒng)的方案評價。
1.5.2 傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計
包括選擇合理的傳動裝置的類型、確定傳動路線的方案以及合理分配傳動系統(tǒng)。
1.5.3 原動機類型的選擇
包括原動機的類型、轉(zhuǎn)速、以及原動機容量的選擇。
1.5.4 操縱控制系統(tǒng)的選擇
包括機電控制系統(tǒng)、機液控制系統(tǒng)、電業(yè)控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及微機控制系統(tǒng)。
1.6 國內(nèi)外同類產(chǎn)品的對比
國外很多國家重視裝飾機械的研制與開發(fā),特別時在畫線機、印花機方面的發(fā)展時十分迅速的,與國外產(chǎn)品比起來,該產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低且柔性化程度不高;但在國內(nèi),由于這一方面起步較晚,發(fā)展較慢,所以該產(chǎn)品已經(jīng)達到了一個新的水平。
1.7關(guān)于用戶的需求和企業(yè)發(fā)展計劃的介紹
對于用戶來說,他們希望用更好的陶瓷制品,外表美觀大方,且物美價廉,這就是用戶所追求的方向。因此,企業(yè)的發(fā)展應(yīng)以此為導向,來滿足用戶的需求。這樣的企業(yè)才能有所創(chuàng)造,有所發(fā)展。
1.8 可能用到的知識和技能
理論知識:機械原理、機械設(shè)計、材料力學、機械制造技術(shù)等
應(yīng)用軟件:AutoCAD、CATIA、ADAMS、Office word等。
1.9 需要自學的知識和技能
由于在本科的學習階段,我們主要學習了一些專業(yè)理論知識而過少解除各科知識在實際當中的應(yīng)用。因此,在設(shè)計過程中,我們應(yīng)注重在實際應(yīng)用方面豐富自己的頭腦。針對這次的畢業(yè)設(shè)計,我應(yīng)多多學習關(guān)于陶瓷加工機械方面的知識,爭取創(chuàng)造條件實際觀察陶瓷的單線畫線機的工作過程,了解其原理。另外,在三維造型方面,目前市面流行的工程軟件很多,除了CATIA,我們還可以考慮用其他的軟件。若有條件,我會考慮學習另外的軟件來進行三維造型。
2 工作計劃
表2 進度計劃表
2006.2-2006.3
調(diào)研、譯文、參考文獻
2006.4.1-2006.4.15
總體布置、草圖、開題報告
2006.4.15-2006.5.1
總體設(shè)計、總裝圖
2006.5.1-2006.5.15
部件設(shè)計、相關(guān)計算
2006.5.15-2006.6.1
零件、部件、設(shè)計、論文
2006.6.1-2006.6.20
修改、完善、圖紙論文、答辯
參考文獻
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