生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)和要求,生產(chǎn)線,裝置,設(shè)計(jì),以及,要求,請(qǐng)求 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 鋼球砂帶磨削機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) BJ1101 學(xué) 號(hào) 111002210127 姓 名 指導(dǎo)教師 定稿日期： 2015 年3月5 日 鋼球砂帶磨削機(jī)設(shè)計(jì) 1 選題背景及其意義 軸承是國(guó)家重大技術(shù)裝備的關(guān)鍵零部件，目前轎車、高鐵、風(fēng)電、精密機(jī)床主軸配套軸承等高端軸承一直是中國(guó)軸承行業(yè)的軟肋，長(zhǎng)期依靠進(jìn)口。由于我國(guó)軸承工業(yè)發(fā)展跟不上，強(qiáng)力拉動(dòng)了軸承的進(jìn)口。如在高速鐵路的大發(fā)展中，時(shí)速200公里以上的動(dòng)車組用軸承全部為進(jìn)口，國(guó)內(nèi)目前能滿足只是160公里左右的機(jī)車軸承。 雖然少部份國(guó)內(nèi)企業(yè)可以制造業(yè)時(shí)速200公里級(jí)別的動(dòng)車軸承，但相關(guān)采購(gòu)部門還是會(huì)采用進(jìn)口部件，我國(guó)高端軸承領(lǐng)域前景堪憂。 而軸承中的球軸承是各類機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)件，而鋼球又是球軸承的關(guān)鍵零件，大量實(shí)驗(yàn)表明，鋼球占影響球軸承噪聲全部因素的60%，軸承失效因鋼球破壞的比例達(dá)58.5%（國(guó)外僅占23.4%），這就客觀地說明了鋼球在軸承中的重要性。 目前，我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)正日新月異地發(fā)展，使得高端機(jī)械裝備的需求量迅速增長(zhǎng)，對(duì)機(jī)械零部件的制造精度也提出了越來(lái)越高的要求，市場(chǎng)迫切需要大量高性能、高精度的軸承投放，以滿足各行業(yè)的需求.軸承行業(yè)的高速發(fā)展，也帶動(dòng)了鋼球生產(chǎn)的發(fā)展與提高，特別是行業(yè)經(jīng)過六五，七五，八五，三期技術(shù)改造后，鋼球生產(chǎn)無(wú)論在產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)工藝及裝備水平等方面都上了一個(gè)新臺(tái)階。 但是，受技術(shù)與設(shè)備的限制，我國(guó)生產(chǎn)的鋼球無(wú)論是加工精度還是能源的損耗，都與國(guó)外先進(jìn)水平相差很遠(yuǎn).我國(guó)現(xiàn)在使用的高精度G3級(jí)鋼球，主要還依賴進(jìn)口.G3級(jí)鋼球可廣泛應(yīng)用于精密儀器、先進(jìn)武器中的高精軸承中。可以說，能否實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)G3級(jí)鋼球直接關(guān)系到我國(guó)裝備制造業(yè)乃至國(guó)防工業(yè)的快速發(fā)展。 而“光球”作為球軸承中鋼球生產(chǎn)工藝中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，其加工質(zhì)量和效率對(duì)提高球軸承的質(zhì)量有重要意義。 本課題在理論研究的基礎(chǔ)上，以開發(fā)綠色、節(jié)能、高效的軸承鋼球光球設(shè)備為目標(biāo)，有助于提升我國(guó)鋼球生產(chǎn)能力，使我國(guó)高精度鋼球磨削設(shè)備實(shí)現(xiàn)自給，從而使鋼球產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)生產(chǎn)水平，打破外國(guó)壟斷和技術(shù)封鎖，解決高價(jià)進(jìn)口鋼球的問題，為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益.本課題的研究也是全國(guó)滾動(dòng)體行業(yè) “十一?五”技術(shù)攻關(guān)的首項(xiàng)任務(wù)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 2 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)） 國(guó)內(nèi)對(duì)光磨、硬磨、研磨機(jī)理的研究正逐漸深入：1981年，光球機(jī)理研究小組的顏世一，譚達(dá)洲等人指出光球運(yùn)動(dòng)可以分解為自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，認(rèn)為光磨是一種固定金屬磨粒磨削，其“自銳性”是由于疲勞磨損而獲得。國(guó)內(nèi)還有人研究了光球磨削的微觀機(jī)理，分析了磨粒在鋼球表面的微觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律.李茂龍討論了球體在直圓弧槽和曲圓弧槽中的滾動(dòng)規(guī)律，得出了接觸弧長(zhǎng)和阻力矩的計(jì)算公式。湘潭大學(xué)的朱晨建立了同軸三盤研磨方式的鋼球研磨運(yùn)動(dòng)學(xué)方程及研磨跡線理論，并闡述了三盤研磨的力學(xué)特性.后來(lái)國(guó)內(nèi)很多高校對(duì)四軸球面研磨技術(shù)、錐形研磨方式、超聲波振動(dòng)研磨技術(shù)、磁性流體研磨技術(shù)等新型高精度研磨技術(shù)做了大量的研究，取得了不錯(cuò)的成效。目前，我國(guó)軸承鋼球制造仍以單機(jī)為主，且多采用傳統(tǒng)的電氣控制。而國(guó)外著名的軸承公司都在進(jìn)行磨削自動(dòng)線連續(xù)生產(chǎn)的研究。國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)想引進(jìn)這些關(guān)鍵的磨削制造設(shè)備，但由于價(jià)格昂貴，設(shè)備折舊成本過高而紛紛作罷.面對(duì)日益增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)的需求，軸承行業(yè)迫切希望能獲得大量性能穩(wěn)定可靠、高精度的軸承鋼球磨削設(shè)備?！肮馇颉弊鳛殇撉蛏a(chǎn)工藝中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，假如能夠從根本上得到改進(jìn)甚至創(chuàng)新，對(duì)我國(guó)球軸承質(zhì)量的提高意義非凡。 在調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，國(guó)外鋼球生產(chǎn)傾向于“以磨代光”，逐步淘汰了光球工藝.因此將砂帶磨削工藝引入鋼球光磨加工是大勢(shì)所趨.英、美、日、俄等國(guó)的鋼球企業(yè)對(duì)球坯不同部位的形狀分別作了改進(jìn)并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作.60年代末，日、美、英、法、俄等國(guó)家先后采用光磨工藝取代了“原銼削+軟磨”老工藝，并相繼出臺(tái)了各自的光磨機(jī)設(shè)備.日、德、英、俄等國(guó)普遍采用了保護(hù)氣氛加熱工藝、鋼球表面強(qiáng)化處理等鋼球制造新工藝.70年代末原蘇聯(lián)對(duì)固定精研盤的形狀做了改進(jìn)，后來(lái)國(guó)外很多軸承廠都對(duì)研磨盤做了正壓偏溝試驗(yàn)。日本先后發(fā)展了磁流體研磨技術(shù)、同軸三盤研磨技術(shù)、磁浮研磨技術(shù)以及批量生產(chǎn)的超細(xì)樹脂砂輪鋼球精磨技術(shù)。目前，國(guó)外鋼球加工設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是追求高效率、高精度、質(zhì)量穩(wěn)定性好和自動(dòng)化程度高。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)高端機(jī)械裝備的需求量也在高速增長(zhǎng)，市場(chǎng)迫切需要大量高性能、高精度軸承投放，以滿足各行業(yè)的需求.我國(guó)“十一?五”規(guī)劃制定了軸承行業(yè)的發(fā)展總目標(biāo)：到2010年，軸承產(chǎn)量達(dá)到80億套，銷售額840億元，按85%為球軸承計(jì)算，軸承鋼球配套需求量達(dá)到920億粒.軸承出口量達(dá)到40~42億套，出口創(chuàng)匯25億元.因此節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新、使用的設(shè)備必將受到人們的青睞。而本設(shè)備使用的砂帶磨削鋼球，在加工工藝與理念上都與傳統(tǒng)的加工方法有很大的改進(jìn)，一經(jīng)實(shí)現(xiàn)必然會(huì)有很廣闊的市場(chǎng)。 3 研究?jī)?nèi)容 本課題的研究以現(xiàn)有光球機(jī)床的缺陷以及現(xiàn)有砂帶磨床的結(jié)構(gòu)、工作原理，提出新的加工工藝，并設(shè)計(jì)全新的鋼球砂帶磨削機(jī)床.具體研究?jī)?nèi)容如下： 1）研究現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝，提出設(shè)計(jì)方案；本課題通過參考現(xiàn)有砂帶磨床的磨削原理與結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鋼球從冷鐓件到光球的加工； 2）動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)確定； 3）進(jìn)料系統(tǒng)的確定； 4）壓磨板升降系統(tǒng)的確定； 5）完成鋼球砂帶磨削機(jī)整體布局的設(shè)計(jì)和二維裝配圖與零件圖的繪制； 6）整理相關(guān)資料，編寫說明書。 4 研究方案 研究方案的確定砂帶磨削的基本原理如圖4-1所示。 圖4-1 砂帶磨削原理圖 兩砂帶平行配置，鋼球運(yùn)動(dòng)為“不變相對(duì)方位”的滾轉(zhuǎn)，球坯磨削區(qū)域?yàn)橐画h(huán)帶，如圖4-2所示。 圖4-2 平行砂帶磨削效果示意圖 為了使鋼球表面任何一個(gè)區(qū)域都能參與磨削加工，鋼球必須做“變相對(duì)方位”運(yùn)動(dòng)，即鋼球除了繞著X軸滾轉(zhuǎn)之外，還必須增加繞著Y軸的樞轉(zhuǎn)，這可以通過增加鋼球繞與X軸成θ角的P軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4-3所示。 圖4-3 全方位鋼球磨削示意圖 為了使鋼球能夠做變相對(duì)方位運(yùn)動(dòng)，本課題設(shè)想了以下三種方案： 1）旋轉(zhuǎn)阻尼板式砂帶磨削方案； 2）角度式配置式砂帶磨削方案； 3）螺旋進(jìn)料式砂帶磨削方案。 旋轉(zhuǎn)阻尼板砂帶磨削方案如圖4-4所示，其運(yùn)動(dòng)原理是上下砂帶的相對(duì)平行運(yùn)動(dòng)使得鋼球有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)阻尼盤的存在使得鋼球有另一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成可以使鋼球全部表面均可以被磨削到，從而達(dá)到預(yù)期的目標(biāo).此方案結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，預(yù)期的運(yùn)動(dòng)過程比較容易實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)加工，效率比較高。通過對(duì)鋼球的運(yùn)動(dòng)分析可以得出鋼球的表面均可以被磨削到并且比較均勻，精度比較高。但阻尼板磨損比較厲害，需要定期更換；阻尼板磨損后會(huì)使加工精度降低，影響鋼球的加工質(zhì)量。 圖4-4旋轉(zhuǎn)阻尼板式砂帶磨削方案圖 圖4-5角度式配置式砂帶磨削方案圖 互成角度型砂帶磨削方案如圖4-5所示，用相互平行的隔板將鋼球隔開，上下砂帶互成一定角度，上面的壓磨板采用平面式，下面的開有凹槽.運(yùn)動(dòng)時(shí)上下砂帶以一定的夾角相向運(yùn)動(dòng).上面的砂帶給鋼球提供一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，隔板提供另一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成達(dá)到磨削鋼球整個(gè)表面的目的.此方案加工效率高，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，上面采用平面式壓磨板可以降低運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，但較方案一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)稍復(fù)雜。 螺旋推進(jìn)式砂帶磨削方案如圖4-6所示，采用蝸桿機(jī)構(gòu)，將蝸桿的齒槽加工成與要加工鋼球半徑相同的弧狀，蝸桿下方放置砂帶、隔板、壓磨板.通過蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)，壓磨板的凹槽方向使得鋼球向前運(yùn)動(dòng)以達(dá)到磨削表面的目的.此方案可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，需要提供的動(dòng)力相對(duì)較小，但加工效率低，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，同時(shí)蝸桿較容易磨損，需要定期更換，成本較高。 圖4-6 螺旋推進(jìn)式砂帶磨削方案圖 綜合以上對(duì)比，從磨削鋼球均勻的程度以及所達(dá)到的精度考慮，并結(jié)合機(jī)床結(jié)構(gòu)、加工效率、節(jié)能環(huán)保等方面最終確定選用方案一。 4.1 動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)確定 由于在磨削過程中，需要電機(jī)提供的克服磨削鋼球阻力的轉(zhuǎn)矩并不是很大，故所選的電機(jī)的功率也不大。如果采用一個(gè)電機(jī)和中間傳動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)砂帶運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)增大機(jī)床制造成本，機(jī)構(gòu)上也會(huì)很復(fù)雜。故采用兩個(gè)電機(jī)分別帶動(dòng)上下砂帶運(yùn)動(dòng)，大大優(yōu)化了機(jī)床的結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。與齒輪傳動(dòng)相比，帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：帶具有彈性，可以起到緩沖、吸振的作用，可以使傳動(dòng)變的比較平穩(wěn)；當(dāng)傳動(dòng)過載時(shí)，帶在帶輪上打滑可以防止其他零件的破壞，保護(hù)原動(dòng)機(jī)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。本砂帶機(jī)砂帶運(yùn)動(dòng)方式比較固定，且需要很短時(shí)間從靜止運(yùn)動(dòng)到高速，故適合采用V帶直接帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，圖4-7為動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖4-7 動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4.2進(jìn)料系統(tǒng)的確定 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，加工時(shí)，將鋼球冷鐓件放入震動(dòng)料斗中，通過輸料管把毛坯送入旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)將鋼球帶入砂帶進(jìn)行磨削。由于輸送盤下方的輸送管到旋轉(zhuǎn)盤的距離小于鋼球的直徑，故鋼球毛坯只能落入旋轉(zhuǎn)盤上預(yù)定的加工孔內(nèi).轉(zhuǎn)盤是通過其下方的電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過同步帶帶動(dòng)另一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。在加工時(shí)，上下兩個(gè)砂帶提供兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)盤的圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合可以使鋼球的各個(gè)表面均可被磨削到。鋼球被磨削完畢后，拉動(dòng)箱體的滑塊，使鋼球落進(jìn)下料箱中，由于下料箱內(nèi)部地面是個(gè)斜面，拉動(dòng)箱體前面的封門可使鋼球落入預(yù)置的容器中。下料箱分為兩個(gè)部分，分別接受上面兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤加工好的鋼球，從而可以磨削不同精度的鋼球，圖4-8為進(jìn)料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖4-8 進(jìn)料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4.3壓磨板升降系統(tǒng)的確定 壓磨板的上下移動(dòng)是通過升降機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壓磨板固定在升降機(jī)構(gòu)的移動(dòng)塊上，升降時(shí)只需要轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，通過錐齒輪使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沿著套筒的中心方孔上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)壓磨板上下移動(dòng)，圖4-9為壓磨板升降系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。 圖4-9 壓磨板升降系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 5 進(jìn)度計(jì)劃 2015年2月~ 2015年3月：收集資料，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，撰寫開題報(bào)告及開題報(bào)告答辯。 2015年3月~2014年4月：設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿。 2015年4月~2014年5月：論文修改，圖紙修改。 2015年5月~ 2014年6月：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 參考文獻(xiàn) [1] 陳來(lái)三.鋼球磨球機(jī)砂輪修整技術(shù)改進(jìn)及應(yīng)用.軸承.2003 [2] 薛喆，傅蔡安，張韜.鋼球磨削的微觀機(jī)理.江南大學(xué)學(xué)報(bào).2009 [3] 薛喆，傅蔡安，張韜.鋼球磨削機(jī)理研究.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2010 [4] 王賢，傅蔡安.鋼球球坯成型工藝參數(shù)的優(yōu)化.江南大學(xué)學(xué)報(bào).2009. 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Design of a New Type of Abrasive Belt Grinder. http://wenku.baidu.com [13] Precision grinding technology research. http://wenku.baidu.com 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 定稿日期： 2015 年3月5 日 1 選題背景及其意義 生產(chǎn)線就是產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開始，經(jīng)過加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線活動(dòng)所構(gòu)成的路線。生產(chǎn)線是按對(duì)象原則組織起來(lái)的，完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對(duì)相同的勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行不同工藝的加工。生產(chǎn)線的種類，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線和零部件生產(chǎn)線，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線和非流水生產(chǎn)線，按自動(dòng)化程度，分為自動(dòng)化生產(chǎn)線和非自動(dòng)化生產(chǎn)線。生產(chǎn)線的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線和工序勞動(dòng)量比例，決定了一條生產(chǎn)線上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線是一種比較先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。轉(zhuǎn)位裝置主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使裝置完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為轉(zhuǎn)位裝置的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，轉(zhuǎn)位裝置的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用轉(zhuǎn)位裝置有2～3個(gè)自由度。控制系統(tǒng)是通過對(duì)轉(zhuǎn)位裝置每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。 2 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)） 本機(jī)構(gòu)是一種具有簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的機(jī)械手。隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的發(fā)展，機(jī)械手的聯(lián)網(wǎng)操作問題也是以后發(fā)展的方向。工業(yè)機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。我國(guó)塑料機(jī)械已成為機(jī)械制造業(yè)發(fā)展最快的行業(yè)之一，年需求量在不斷的加大。我國(guó)塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展主要有以下兩個(gè)大因素：一是對(duì)高技術(shù)含量裝備的需求所帶來(lái)的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰;二是海內(nèi)塑料加工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)塑料機(jī)械的需求旺盛。 3 研究?jī)?nèi)容 本課題的研究生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理，在現(xiàn)有工業(yè)運(yùn)用裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一款具有轉(zhuǎn)位功能的運(yùn)用于某生產(chǎn)線的裝置。.具體研究?jī)?nèi)容如下： 1）研究現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝，提出設(shè)計(jì)方案；本課題通過參考現(xiàn)有工廠流水線機(jī)械手結(jié)構(gòu)，工作原理里； 2）動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)確定； 3）驅(qū)動(dòng)方式的選?。? 4）重要零部件的設(shè)計(jì)和選?。? 5）完成生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置的設(shè)計(jì)和二維裝配圖與零件圖的繪制； 6）整理相關(guān)資料，編寫說明書。 4 研究方案 本課題在熟悉了解現(xiàn)有工廠機(jī)械手的基礎(chǔ)上，參考和創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)出生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置。 目前市面，工廠中很多上產(chǎn)線都有機(jī)械手，這是工業(yè)先進(jìn)水平的象征。機(jī)械手，顧名思義，其具有類似于人手的某些功能，在工業(yè)領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在傳動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等方面。本課題與之十分相似，可以說本課題涉及的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置就是一款簡(jiǎn)單的機(jī)械手，所有，可以在現(xiàn)有各種機(jī)械手結(jié)構(gòu)，功能方面進(jìn)行研究。來(lái)幫助完成本次設(shè)計(jì)。 4.1 動(dòng)力及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)確定 機(jī)械手所用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有4種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)用得最多。 1、液壓驅(qū)動(dòng)式 液壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手通常由液動(dòng)機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達(dá)幾百千克以上），其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動(dòng)、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。 2、氣壓驅(qū)動(dòng)式 其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是氣源方便、動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。 3、電氣驅(qū)動(dòng)式電力驅(qū)動(dòng)是機(jī)械手使用得最多的一種驅(qū)動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大（關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400kg），信號(hào)檢測(cè)、傳動(dòng)、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)（AC）為主要的驅(qū)動(dòng)方式。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)（如諧波傳動(dòng)、RV擺線針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等）。有些機(jī)械手已開始采用無(wú)減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)（DD）這既可使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，又可提高控制精度。 4、機(jī)械驅(qū)動(dòng)式 機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。其特點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠，工作速度高，成本低，但不易于調(diào)整。 其他還有采用混合驅(qū)動(dòng)，即液-氣或電-液混合驅(qū)動(dòng)。 4.2旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的確定 本設(shè)計(jì)中要求，轉(zhuǎn)位裝置具有兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)功能，并且對(duì)旋轉(zhuǎn)行程有要求。在結(jié)構(gòu)中主要考慮如下因素： 1，水平旋轉(zhuǎn)的方案選擇與設(shè)計(jì) 2，翻轉(zhuǎn)的方案設(shè)計(jì) 3，兩者的有機(jī)結(jié)合 4，旋轉(zhuǎn)角度限位裝置的設(shè)計(jì) 5，零部件工作強(qiáng)度的校核 本設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)限位裝置初步確認(rèn)如下方案： 改方案中，分別包括驅(qū)動(dòng)部分，旋轉(zhuǎn)部分，限位部分。 5 進(jìn)度計(jì)劃 2015年2月~ 2015年3月：收集資料，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，撰寫開題報(bào)告及開題報(bào)告答辯。 2015年3月~2014年4月：設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿。 2015年4月~2014年5月：論文修改，圖紙修改。 2015年5月~ 2014年6月：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 設(shè)計(jì)目錄 1生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的意義 2 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的概況 3 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的種類介紹 3.1按功能分 3.2按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 4 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹 5 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1傳動(dòng)方式選擇分析 5.2軸承的選擇 5.3 電機(jī)的選擇計(jì)算 5.4傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 6總結(jié) 7參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) 1）《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)》 作者:李允文主編 出版社:北京市：機(jī)械工業(yè)出版社 出版日期:1996 2）《工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì)》 作者:馬香峰，余達(dá)太，許紀(jì)倩，劉鴻飛 頁(yè)數(shù):215 出版社:北京市：冶金工業(yè)出版社 出版日期:1999.10 3）《工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì)》 作者:馬香峰，余達(dá)太，許紀(jì)倩，劉鴻飛 頁(yè)數(shù):215 出版社:北京市：冶金工業(yè)出版社 出版日期:1999.10 4）《工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì)》 作者:馬香峰等著 頁(yè)數(shù):211 出版社:北京市：冶金工業(yè)出版社 出版日期:1996 5）《工業(yè)機(jī)械手》 作者:重慶市科技局，第一機(jī)械工業(yè)部第三設(shè)計(jì)院編輯 頁(yè)數(shù):391 出版社:重慶市科技局 第一機(jī)械工業(yè)部第三設(shè)計(jì)院 出版日期:1977 6）《工業(yè)機(jī)械手課程設(shè)計(jì)》 作者:李允文等編 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 __螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)設(shè)計(jì) _ 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) BJ1101 學(xué) 號(hào) 111002210113 姓 名 指導(dǎo)教師 定稿日期： 2015年 03月9日  螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)設(shè)計(jì) 1 選題背景 眾所周知，土豆、紅薯等莖類植物，是國(guó)際上流行的新型食品。具有口味好，營(yíng)養(yǎng)豐富，植物蛋白含量高，老少皆宜，原料豐富，市場(chǎng)廣闊等特點(diǎn)。土豆可供燒煮作糧食或蔬菜，但新鮮薯類塊莖大，含水量高，運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯存有很大困難。為此，世界各國(guó)十分注意生產(chǎn)土豆的加工食品，如法式凍炸條、炸片、速溶全粉、淀粉以及花樣繁多的糕點(diǎn)、蛋卷等，為數(shù)達(dá)到100多種。但現(xiàn)有制作此類食品的機(jī)械，一般均為切絲、切條、切片或切塊機(jī)械。因土豆外形等條件制約，切片的厚度難以控制，切片后的薄片厚度不均，并且做出的食品形狀簡(jiǎn)單，當(dāng)人們對(duì)土豆的休閑食品要求花式形狀時(shí)，都需要手工來(lái)完成。并且切出的土豆片是重疊在一起的，切完后還需要人工拉開，操作麻煩，無(wú)法滿足土豆休閑食品日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求。 1.1 薯塔的介紹 薯塔是利用“螺旋式土豆加工機(jī)”將土豆，紅薯等天然食物自動(dòng)切割成螺旋形片狀，并現(xiàn)炸而成。根據(jù)調(diào)味料不同，可形成數(shù)十種風(fēng)味。其造型獨(dú)特，絕無(wú)僅有,消費(fèi)者很難不被它的外觀和味道而吸引。且全身上下皆為新鮮食材，不添加任何防腐劑及色素等，口感更為香、酥、脆，打破了傳統(tǒng)包裝薯片的口感與視覺。 2 文獻(xiàn)綜述 2.1行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展意義 2.1.1 油炸土豆片食品國(guó)內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀 適合作為批量生產(chǎn)的土豆原料雖然已經(jīng)有了產(chǎn)業(yè)化基地，但是主要供給外資和合資企業(yè)。現(xiàn)國(guó)內(nèi)已有較規(guī)范生產(chǎn)企業(yè)50多家，目前國(guó)內(nèi)油炸土豆片加工年生產(chǎn)產(chǎn)量約5萬(wàn)噸。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，薯片食品在大中城市開始流行，市場(chǎng)消費(fèi)量日益增大。市場(chǎng)日益成熟并表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。 而薯塔螺旋土豆片對(duì)土豆原料要求更低，普通土豆就可以滿足要求。且不需要包裝，運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，加工設(shè)備簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)炸現(xiàn)賣無(wú)防腐劑等添加，是土豆休閑食品未來(lái)非常重要的一個(gè)分支。 2.1.2 油炸土豆片食品發(fā)展意義 隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民的消費(fèi)觀念發(fā)生了深刻的變化。近年來(lái)，伴隨著歐美食品及其飲食文化的傳入，我國(guó)年輕人中喜歡油炸土豆片的人數(shù)在迅速增長(zhǎng)，存在著龐大的市場(chǎng)消費(fèi)潛力及良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。 表1.1歐洲主要消費(fèi)國(guó)油炸土豆片加工量 國(guó)別 加工量（萬(wàn)噸） 德國(guó) 英國(guó) 荷蘭 法國(guó) 挪威 14.3 52.8 8.0 9.3 29.0 合計(jì) 132.2 表1列出了歐洲主要消費(fèi)國(guó)油炸土豆片的加工量，如果未來(lái)10年我國(guó)10%的人年人均消費(fèi)量達(dá)到4Kg，則我國(guó)將有52萬(wàn)噸的市場(chǎng)，而目前我國(guó)的生產(chǎn)能力只有1/10，所以這是個(gè)巨大的市場(chǎng)。值得廣大食品研究及食品加工設(shè)備制造者為之奮斗。 2.2國(guó)內(nèi)外薯片加工機(jī)器簡(jiǎn)介 國(guó)內(nèi)外主要的土豆片的加工方法主要有3種，即離心式刀片切片，凸輪式刀片切片，螺旋進(jìn)給式切片。三種切片方法的工作原理如下： 一、離心式刀片切片。切片機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)輸出軸，軸的頂端連接葉輪和刀片，刀片將物料切成片，被切下的物料從刀盤底落下，然后經(jīng)出料口送出。通過調(diào)節(jié)刀片與轉(zhuǎn)盤間的墊片厚度來(lái)控制切片的厚度。其機(jī)械裝置簡(jiǎn)圖如圖1： 圖2-1 離心式切片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 二、凸輪式刀片切片。土豆的直線間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過兩者的動(dòng)作配合從而完成整個(gè)切片動(dòng)作。其機(jī)械裝置如圖2： 圖2-2 凸輪式切片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 三、螺旋進(jìn)給式切片。切片機(jī)工作時(shí)，刀片不動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)螺桿螺旋進(jìn)給，將螺桿上的土豆切成連續(xù)的螺旋形土豆片?；蛲炼怪本€運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)刀片將土豆切成連續(xù)的螺旋形土豆片。其機(jī)械裝置如圖3： 圖2-3 手搖式螺旋進(jìn)給切片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 2.3本設(shè)計(jì)的螺旋土豆自動(dòng)加工機(jī)特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)的螺旋土豆自動(dòng)加工機(jī)是在手搖式螺旋進(jìn)給切片機(jī)基礎(chǔ)上以電機(jī)為驅(qū)動(dòng)，將土豆均勻的切割成螺旋形連續(xù)片狀。該加工機(jī)可自動(dòng)帶動(dòng)土豆等塊莖食品同時(shí)完成旋轉(zhuǎn)和行進(jìn)兩個(gè)動(dòng)作，并設(shè)置空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)行進(jìn)完成后空轉(zhuǎn)將多余的食材切斷，切斷后自動(dòng)進(jìn)行退回復(fù)位動(dòng)作。在加工機(jī)的前端設(shè)置切削刀架，計(jì)算刀片角度保證切削厚度并設(shè)計(jì)刀片的自磨銳角度，延長(zhǎng)刀片的使用壽命。 3 技術(shù)路線 3.1本設(shè)計(jì)的螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了自動(dòng)獲得均勻、連續(xù)的螺旋形土豆片，并且自動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)給、切斷、退回。解決現(xiàn)有手搖式切片機(jī)操作不便，切片不穩(wěn)定不均勻，且需要人工切斷、拉花、退回等效率低下等問題。 3.2本設(shè)計(jì)的土豆加工機(jī)設(shè)計(jì)原理 螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)的設(shè)計(jì)原理如圖3-1所示，用1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組，齒輪組帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸具有帶有螺紋的空腔，與一螺桿嚙合。當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與螺桿發(fā)生螺旋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，螺桿固定，傳動(dòng)軸可帶動(dòng)夾頭實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中前進(jìn)、后退的動(dòng)作。刀具通過機(jī)架固定在夾頭所在的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)行進(jìn)的方向上，這樣就可以實(shí)現(xiàn)土豆等食材在切片的同時(shí)利用旋轉(zhuǎn)進(jìn)給通過刀具，并形成連續(xù)穩(wěn)定的螺旋形切片。 切片完成后通過尾端的空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及傳感器延時(shí)開關(guān)，夾頭實(shí)現(xiàn)在原地空轉(zhuǎn)1-2圈，保證食材多余部分切斷。切斷完成后傳動(dòng)軸自動(dòng)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)退回動(dòng)作，準(zhǔn)備下一次作業(yè)。 圖3-1 螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.3切片工藝流程 本設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)土豆螺旋切片的自動(dòng)化，其工藝流程如下： 穿料 固定 切片 切斷 退回 圖3-2 土豆切片工藝流程 3.4 螺旋式土豆自動(dòng)加工機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 3.4.1電動(dòng)機(jī) 1）工作方式： 重復(fù)短時(shí)工作制。 2）工作轉(zhuǎn)速： ≥160r/min。 3）負(fù)載運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給完成后空轉(zhuǎn)1-2圈，并自動(dòng)反轉(zhuǎn)退刀。 3.4.2刀片 1）刀片長(zhǎng)度：根據(jù)土豆尺寸，刀片長(zhǎng)度≥50mm。 3.4.3 整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo) 1）外形尺寸：＜長(zhǎng)500mm×寬350mm×高300mm 2）整機(jī)功率：≤500W 3）切削轉(zhuǎn)矩：≥2N.m 4參考文獻(xiàn) [1]徐開生,我國(guó)馬鈴薯加工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策,農(nóng)產(chǎn)品加工，2007第9期.55～57 [2]劉文秀，彭鑒君,我國(guó)油炸土豆片發(fā)展現(xiàn)狀及前景,農(nóng)產(chǎn)品加工，2003第3期.8～9 [3]我國(guó)食品加工機(jī)械造型現(xiàn)狀調(diào)查分析.食品文摘，2003年第９期.68～68 [4]何定兵，徐斐，華澤釗，宋曉燕.降低油炸土豆制品吸油率方法與機(jī)理研究.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012年第28卷第5期.278～281 [5]薛志成,低脂油炸土豆片加工技術(shù),農(nóng)村新技術(shù)：加工版，2011年第16期,33～33 [6]劉洪義等,食品油炸技術(shù)及其關(guān)鍵設(shè)備的研究,農(nóng)機(jī)化研究,2011年第33卷第6期,95～98 [7]聞邦椿，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第3卷 機(jī)械零部件設(shè)計(jì),第5版,機(jī)械工業(yè)出版社,2009年 [8]聞邦椿，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第1卷 常用設(shè)計(jì)資料,第5版,機(jī)械工業(yè)出版社,2009年 [9]聞邦椿，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第2卷 機(jī)械零部件設(shè)計(jì),第5版,機(jī)械工業(yè)出版社,2009年 [10]駱?biāo)鼐?，朱?shī)順主編，機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年 [11]黃華梁，彭文生主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第4版，高等教育出版社，2007年 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