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景德鎮(zhèn)陶瓷學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 中文題目：真空練泥機的設計 英文題目: THE DESIGN OF THE VACUUM MUD TRAINING MACHINE 姓 名： 莊蓓誼 學 號：201110310435 指 導 教 師： 高文杰 班 級：機設（4）班 院 系： 機電學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 開 題 時 間 ：2014年10月16號 開題報告填寫要求 1、開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2、開題報告內容必須打印，字體為宋體小四，行距固定值20，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3、參考文獻應不少于8篇（不包括辭典、手冊）； 4、有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 5、開題報告論述內容有去處的必須標注所引用的參考文獻，參考文獻標號 作為上標標在所引用內容右上。如在當前頁內內容填不下可以加頁。 文摘：隨著我國工業(yè)生產的飛速發(fā)展，自動化程度迅速提高，在自動化生產領域中，真空練泥機在近幾十年發(fā)展迅速。真空練泥是為了將用于滾壓的泥料攪拌均勻，讓水分分布均勻，抽出泥料中包裹的空氣，讓壓制的產品更加勻實。真空練泥機由加料部分、出料部分、真空室和傳動裝置等組成。根據結構上的不同，真空練泥機可分為單軸式和多軸式兩類。本文根據任務書給定的設計數據，確定電機功率、減速器速比等相關參數，并進行相應的驗算。對某部分零件權衡利弊加以改進，改變參數，通過計算和驗證確定新數據的準確性。通過Autocad畫圖軟件將所設計的參數通過電腦，展示出來，從三維的角度來觀察真空練泥機，并對某些部分加以受力分析，驗證其合理性。 關鍵詞：工業(yè)生產、真空練泥機、受力分析 1、課題研究的目的和意義 伴隨中國經濟的快速發(fā)展，國內制造業(yè)迎來發(fā)展的春天。陶瓷制造業(yè)也在發(fā)展的春天里，現如今陶瓷制品的優(yōu)劣主要取決于2大方面：1、制造陶瓷的技術；2、泥料的優(yōu)劣。在這2大方面里泥料的優(yōu)劣又顯得尤為重要，因此工人在制作陶瓷時總是希望能夠取用優(yōu)質的泥料。真空練泥機的出現正好彌補了泥料各組分的分布不均勻和含有大大小小氣泡等缺陷。陶瓷工業(yè)用的泥餅是泥漿經壓濾后得到的。由于過濾工藝本身的原因，泥餅中各組成的分布往往是不均勻的，泥漿中的大顆粒受重力作用沉集在泥餅下部，中心附近的泥料比靠近濾布處的泥料含水量要高。此外，在泥餅中還含有一定數量的氣泡，使泥餅存在著分層現象，同時泥餅的形狀也不適合成型之用。為消除泥料的這些缺陷，一般用真空練泥機對泥料進行練泥加工，以得到更加致密、均勻性好、可塑性高、空氣含量低、能適合成形工藝需要的泥段。因此，真空練泥機是陶瓷工業(yè)生產中重要的機械設備之一[1]。人們如何評價一臺真空練泥機的好壞呢？查閱參考資料可知真空練泥機作為一種關鍵設備，在電瓷行業(yè)中早已受到人們的重視，但是如何評價一臺真空練泥機，迄今還沒有一個確切的方法和標準。當今，看一臺真空練泥機的優(yōu)劣，除了制造質量外，主要看其操作是否簡便，能否順利地擠出泥料和真空度有沒有達到規(guī)定的要求等。至于擠制泥段質量，則一概用生產過程合格率衡量。明顯前面幾點只是最基本的要求，而沒有量化的指標。因此也可能因人因地的得出不同的結論。其次，擠制質量作為真空練泥機的關鍵項目之一，只用于整個生產過程各工序都有關的制造過程合格率來衡量，這顯然是不確切的。因為很容將胚料特性和生產過程的其他因素所引起的質量好壞與練泥機本身的問題混在一起，很難對真空練泥機的質量做出正確評價。這里提出兩個方面來評價真空練泥機：第一，真空練泥機本身所具有的技術經濟指標—產量（平均產量、比產量、輸送效率和產量波動）、能耗（實測功率和單耗）及機重（重量和單重）；第二，真空練泥機本身所決定的擠制質量—擠制泥料性能的均勻性、擠出泥料的溫升、真空度和擠出泥料中的空氣含量以及擠出極端的結構缺陷[2]。 對任何東西的研究和設計不能總是一成不變，有創(chuàng)新才會有進步，有改進才會有提升。目前，工廠使用的多為雙軸式真空練泥機。但是，目前的真空練泥機還不是一種理想的混合設備，泥料經真空練泥機加工后，往往會在干燥后出現S形的裂紋和螺旋形裂紋，嚴重影響了陶瓷產品的質量[3]。因此，在對真空練泥機設計的同時，還要想著新的突破，通過對文獻的閱讀，我們得知可以利用新觀念、新技術、實現新突破。比方說：1、擠出螺旋速度變化有新突破2、在降低維護管理費用的關鍵環(huán)節(jié)上有了新的突破3、在減少“回轉泥”、增大泥料的擠壓能力，提高擠制品質量方面有了新突破4、在提高產量、節(jié)約能源方面有新突破5、合理設計、努力將擠制品的發(fā)熱量降至最低[4]。當然了，設想是一回事，實踐出來又是另一回事了，而我們目前還沒有這個能力去創(chuàng)新，只能從基礎開始。真空室、真空泵和真空管道都是真空練泥機的重要組成部分，而真空室的真空度則大大影響了泥料的脫氣效果。陶瓷泥料的配方、含水率、顆粒級別及其級配比例等是否適宜，真空練泥機的結構設計是否合理，真空泵的選型是否適宜，真空管路的密封是否符合陶瓷泥料真空脫氣處理的工藝要求以及真空練泥機、真空泵的操作使用、維修保養(yǎng)工作是否規(guī)范等都是造成真空練泥機真空度降低的原因[5]。除了真空度的問題，真空練泥機最關鍵的另一部分自然是練泥部分了，通過文獻的查詢可以得知，陶瓷泥料經真空練泥機處理后，其物料分布趨于均勻，結構更為緊密，可塑性得到提高，并成為具有一定形狀尺寸能夠制造產品的泥段。因此，真空練泥機擠出泥段的質量直接影成型坯體的質量。然而，目前練泥機生產效率低下，擠出的泥段存在著螺旋紋結構，泥段縱斷面上的拋物線結構和顆粒的定向排列等結構缺陷，導致了成形坯體額密度不均勻、分層、螺旋紋、扭曲、變形、開裂等缺陷，影響了成形坯體的質量。據調查，可塑法成形產品的缺陷有60％是由泥段的上述缺陷造成的。在電瓷行業(yè)，為了減少下一道工序的加工量，降低生產成本，精密擠出已經成為電瓷產品成型中不可更改的發(fā)展趨勢[6]。由此可見練泥的過程是十分復雜的，而我們也不會在此做過多討論。為了加深對真空練泥機的認識，我們通過查詢文獻了解了使用真空練泥機應該注意的事項以及造成某些問題的原因。針對真空練泥機的操作、真空系統的密封性能及維修保養(yǎng)提出使用真空練泥機時應注意的問題：熟練掌握開機、關機程序；泥料的含水率應均勻一致，約為20％；采用抽氣量和功率偏大的真空泵。分析了產生真空室堵塞、泥料產量低，泥段發(fā)熱、泥段表面粗糙和泥段結合不緊密的原因。提出了解決方法，如：清理篩板上的雜物，確保泥料快速通過；調整泥料含水率；發(fā)現機械傳動部分磨損時，補焊兵打磨拋光，或更換新的配件；檢查真空系統的密封性能，發(fā)現漏氣，及時檢修[7]。真空練泥機的真空室一旦堵塞，一方面，上部攪泥部分的陶瓷泥料不能進入到真空室中去，即加料室不能喂入陶瓷泥料；另一方面擠泥螺旋軸空轉，不能迫使陶瓷泥料擠入到輸泥管中去，有無陶瓷泥段擠出。須立即停機，待人工清除真空室內的陶瓷泥料后，再次起動真空練泥機后，才能正常工作。所以說真空練泥機的真空室堵塞后，造成真空練泥機空轉既無陶瓷泥段擠出，又迫使陶瓷泥料發(fā)熱反而惡化陶瓷泥料的塑性成形工藝性能，并嚴重降低真空練泥機的產量，產品質量以及增加操作工人的勞動強度等[8]。 本設計的意義在于鍛煉學生的設計能力，使學生在對有關資料的消化吸收基礎上，靈活綜合運用所學基礎知識和專業(yè)知識，熟練掌握畢業(yè)課題設計的過程。通過對真空練泥機的設計，培養(yǎng)學生綜合運用本專業(yè)所學知識分析問題、解決問題的能力。 2、課題所涉及的內容在國內（外）研究現狀綜述 自從練泥成型方法用于生產以來，對于高質量和高效率的追求從未停止地。人們通過不斷改進工藝和設備，以高質量為前提來提高生產率。幾乎產量占練泥制品份額很大的制品擠出速度在不斷提高。德國直徑為了130mm的平行螺桿練泥產量達1200kg/h；美國的直徑為169mm的平行雙螺桿練泥的產量在2000kg/h；奧地利的92錐形雙螺桿練泥產量達1100kg/h。 近年來，高速擠出已經帶來了生產效率的大幅度提高。高速、高效、智能化一直是擠出成型設備的發(fā)展方向。平行雙螺桿擠出機總扭矩大為提高，廣泛用于高填充混合、泥土、反應擠出等工藝。螺桿轉速趨向于高轉速，國外螺桿轉速可達600-1200r/min。增大長徑比是雙螺桿擠出機發(fā)展的另一個特點。以往的雙螺桿長徑比為30左右，在新型、高效的混合和反應擠出中，螺桿的長徑比已發(fā)展為40以上，美國Welding Engineers公司的雙螺桿擠出機的長徑比為48-72。影響擠出生產線經濟性能的重要因素是產量。20世紀70-80年代，用平行雙螺桿擠出機生產的線速度為1-2m/min，但是到90年代中期，產量急速增長，由于模頭和定型技術的發(fā)展，線速度從2m/min增加到4m/min，這時擠出機的螺桿直徑約為110mm，長徑比為20-23，產量在150-350kg/h。到1995年擠出機的螺址直徑發(fā)展為130mm產量在450-500kg/h。為了繼續(xù)滿足市場的需求，Kuauss-Maffei公司開發(fā)了螺桿直徑為160mm，長徑比為26的新一代平行雙螺桿擠出機，產量增加到1000kg/h。 　　擠出成型技術的進步集中體現在擠出速度的提高上。目前管材的擠出速度已經達到單腔6m/min以上、雙腔4m/min。在雙向拉伸技術方面，雙向拉伸薄膜機械的生產速度已經達到452m/min以上，膜幅寬達到10m，而且可以多層共擠出。 在設備革新方面，除了增大練泥機螺桿直徑和長徑比之外，為提高產量，還采取加大裝機扭矩、提高螺桿轉速和增加比驅動能等措施。同時為提高制品的質量和生產的穩(wěn)定性，各練泥機廠家還在擠出生產線的自動化控制、在線檢測和驅動系統的精確同步化方面進行技術上的創(chuàng)新。 可以預料，未來擠出成型技術的發(fā)展方向是，①減少勞動力和材料消耗，主要體現在盡量縮短更換產品的時間，盡可能在生產過程中更換以及自動更換；②通過增加設備的塑化能力，加大齒輪扭矩，進一步加大螺桿的長徑比來提高生產效率；③突破冷卻限制。在擠出成型中，冷卻一直在限制中生產率的提高。多腔和多線擠出成為提高產量的重要方法；④在擠出生產線控制系統中為不斷應用感測技術、控制技術人工智能技術，使制品的質量和生產的穩(wěn)定性得到進一步的提高。 3、本課題有待解決的關鍵問題 真空練泥機的真空室堵塞，一方面，上部攪泥部分的陶瓷泥料不能進入到真空室中去，即加料室不能喂入陶瓷泥料；另一方面擠泥螺旋軸空轉，不能迫使陶瓷泥料擠入到輸泥管中去，有無陶瓷泥段擠出。須立即停機，待人工清除真空室內的陶瓷泥料后，再次起動真空練泥機后，才能正常工作。所以說真空練泥機的真空室堵塞后，造成真空練泥機空轉既無陶瓷泥段擠出，又迫使陶瓷泥料發(fā)熱反而惡化陶瓷泥料的塑性成形工藝性能，并嚴重降低真空練泥機的產量，產品質量以及增加操作工人的勞動強度等[8]，以此如何有效的防止練泥機真空室堵塞，是本次設計需要解決的主要問題。 4、解決課題要求以及應用前景的分析（包括解決關鍵問題所需要的核心技術以及管道技術） 為使機器擠制產品達到優(yōu)質低耗的目的，該機設計時采用了如下的先進技術： （1）采用小螺旋角打光螺旋表面，通過減小螺旋角和摩擦角降低輸入功率，增大軸向推力，即對泥料的擠壓能力，靠減少“回轉泥”和“死泥”提高機器工作效率，降低功耗。對擠制產品質量而言，采取了這一措施以后，進一步增大了擠壓密度，也減少了干硬泥的形成條件，從而使擠出泥段質量得到提高。 （2）采用了間斷螺旋，間斷處設置打泥棒。目的在于使擠壓螺旋供泥均勻，減小臥式練泥機擠制偏心缺陷。 （3）采用水冷真空室，并在真空室內消滅浮泥死角。保證真空室內壁平整，在所有開設窗口處無凸起或凹入，設置真空閥門適時關閉；真空室下部墊不銹鋼板，采用上述措施后可以有效的防止真空室內產生干硬泥的現象，使得該擠出產品基本不存在夾帶干硬泥塊的缺陷（加料時帶入的除外） （4）采用氣動離合器、電磁操縱，欠壓自動保護措施，是離合器操縱方便，工作安全。 （5）、所有法蘭采用“O”型密封圈，裝卸方便，密封可靠。 （6）、采用常用合金鋼硬齒面齒輪傳動及主要構件較小的安全系數，使設備體積造價壓縮到最小限度。 5 ，真空練泥機的市場研究 經過查閱相關文獻資料，到社會上調研其使用價值及其銷售狀況，對真空練泥機市場研究如下： 一、市場分析 隨著中國加入WTO，中國經濟高速健康發(fā)展，全國GDP平均年增長8%，中國與時間的差距越來越小，人民生活水平大大提高。相應的購買力越來越強，同時健康也成為人們關注的焦點。隨著全球經濟技術水平的發(fā)展，技術變革對各行業(yè)發(fā)展的驅動力也越來越大。當今技術的發(fā)展，特別是通信.運輸技術中的顯著進展，為企業(yè)展現了無窮的前景和更合理的成本。 二、消費者分析 陶瓷制品現已成為國民普遍擁有的產品，而不同年齡的人卻有著不同的選擇。 大部分人將其作為玩物、珍藏品、日用品、工業(yè)用品等?，F代人不光注重外表美，更加注重材質、生產標準及其內涵等。因而從消費者的角度分析，人們也希望擁有先進的制造設備。 三、生產商分析 伴隨消費者消費水準的不斷提升、生產商之間激烈的競爭。每個生產商都盼望陶瓷行業(yè)的蓬勃發(fā)展。陶瓷行業(yè)的發(fā)展又靠生產設備為支承點，因而生產商也在不斷的激烈企業(yè)內部的技術部在不斷的研究更加科學更加合理的真空練泥機。因而從生產商的角度分析，真空練泥機的發(fā)展也必將日新月異。 綜上所述，真空練泥機的發(fā)展依托市場、消費者和生產商三者形成合力，不斷推動其向著科學、高效的方向發(fā)展。 6 ，研究內容及目標 1、研究內容 隨著社會主義經濟建設和制造業(yè)的發(fā)展，特別是經過20年的改革開放、改組改造、真空練泥機發(fā)展很快。因此設計出結構更加合理的真空練泥機顯得尤為重要。本課題對真空練泥機整體的結構進行了研究與設計。本文主要在圍繞真空練泥機涉及到的減速器、電機、齒輪葉片進行設計。具體包括： 1) 真空練泥機總體方案的設計、分析及確定； 2) 主要零部件的設計計算與強度校核； 3) 通過對真空練泥機整體模型的構建，并對某些部分加以受力分析，驗證其合理性。 2、設計目標 本設計通過學生完成Φ350真空練泥機的設計，熟悉畢業(yè)設計的過程，包括撰寫開題報告、查閱文獻資料、方案論證、設計計算、圖紙設計等，培養(yǎng)學生綜合運用本專業(yè)的所學知識分析問題、解決問題的能力。提高學生閱讀本專業(yè)外文資料的能力。 7 ， 初步研究方案 1、查閱國內外關于真空練泥機的相關資料。 2、了解真空練泥機的分類、工作原理和組成。 3、根據任務書給定的設計數據，確定電機功率、減速器速比等相關參數，并進行相應的驗算。，對某部分零件權衡利弊加以改進，改變參數，通過計算和驗證確定新數據的準確性。 4、通過Autocad畫圖軟件將所設計的參數通過電腦，展示出來，從三維的角度來觀察真空練泥機，并對某些部分加以受力分析，驗證其合理性，將圖形打印出來。 8 ，參考文獻 [1] 真空練泥機真空系統的構成和工作原理分析 王玉平 陶瓷科學與藝術 2002-10-30 [2] 真空練泥機的評價問題 沈光漢 [3] 真空練泥機的結構改進和設想 李靈鳳 [4] ZL800/M型真空練泥機的研制 王新 錢林 魏伏秋 [5] 真空練泥機真空度降低的原因及其解決途徑 蔡祖光 [6] 真空練泥機中陶瓷泥料擠出過程的研究 張柏清 裴佳宏 湯國興 趙竟成 [7] 使用真空練泥機應注意的問題 蔡祖光 [8] 真空練泥機真空室的堵塞及其解決途徑 蔡祖光 9 ，指導老師意見 1． 對“開題報告”的評語 2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測 10， 所在專業(yè)審查意見 負責人： 年 月 日