裝配圖單線畫(huà)線機(jī),裝配,單線,畫(huà)線 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名：邊旭 學(xué) 號(hào)：14020931 班 級(jí)：140209班 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：李風(fēng) 開(kāi) 題 報(bào) 告 1 課題介紹 1.1課題名稱： 單線畫(huà)線機(jī) 1.2課題背景 畫(huà)線機(jī)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(huà)一條或多條彩色、彩帶的機(jī)械?？梢苑譃閱紊珯C(jī)畫(huà)線機(jī)和多色畫(huà)線機(jī)。本次設(shè)計(jì)主要是研究設(shè)計(jì)單色畫(huà)線機(jī)，即單線畫(huà)線機(jī)。 陶瓷是無(wú)機(jī)材料之母，從家庭至宇宙對(duì)陶瓷的渴求量愈來(lái)愈大，其許多優(yōu)越、潛在特性不斷被發(fā)現(xiàn)，近20年來(lái)各國(guó)非常重視陶瓷的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，各國(guó)將先后進(jìn)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(guó)歷史悠久的古老文化之一，也是文明的象征。我國(guó)陶瓷的出現(xiàn)可上溯到距今一萬(wàn)年左右，距今3000年前的殷周時(shí)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(shuō)明當(dāng)時(shí)人們已認(rèn)識(shí)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(xiàng)目能夠經(jīng)常接觸到的材料。隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在某些科學(xué)領(lǐng)域陶瓷已形成其他材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)，是當(dāng)今世界高技術(shù)含量的產(chǎn)品。在國(guó)外已越來(lái)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?zé)Y(jié)陶瓷（LTCC）大家一定還都記得在手機(jī)行業(yè)剛剛起步時(shí)的代表作——大哥大，它又笨又重，攜帶不方便，而現(xiàn)在的手機(jī)就越來(lái)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(jiǎn)單地說(shuō)，就是一種整合、小型化地技術(shù)將各種被動(dòng)組件整合在一起，縮小到陶瓷式電路板上，如果沒(méi)有它，手機(jī)是無(wú)法達(dá)到輕薄短小地效果地?？傊沾梢呀?jīng)成為與我們密不可分地伙伴了。 我國(guó)陶瓷生產(chǎn)歷史悠久，日用陶瓷一直暢銷國(guó)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(duì)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(shí)還要對(duì)其表面進(jìn)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(huà)線主要是由手工完成的，畫(huà)出的線條寬窄不一，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，與其是在畫(huà)寬度3mm以上的線條時(shí)，用手工的方法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此生產(chǎn)陶瓷的廠家不得不將線條印成畫(huà)紙，將畫(huà)紙貼在陶瓷制品上進(jìn)行彩烤，而這又大大提高了成本。陶瓷生產(chǎn)廠家一直都無(wú)法解決這一問(wèn)題。隨著機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，研制新型高效的畫(huà)線機(jī)以代替手工作業(yè)已成為迫切需要。目前，世界各國(guó)對(duì)裝飾機(jī)械的研制十分迅速，不斷推陳出新。其中以畫(huà)線機(jī)和印花機(jī)發(fā)展最為迅速。我國(guó)在這方面發(fā)展比較晚，目前用于生產(chǎn)陶瓷機(jī)械數(shù)量較小，品種較單一，因此有必要投入人力物力財(cái)力設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，引進(jìn)設(shè)備，消化技術(shù)。 1.3 工作內(nèi)容和要求 1.3.1 畫(huà)線機(jī)總體參數(shù)的確定 主要技術(shù)指標(biāo)及重要技術(shù)參數(shù) ①主要技術(shù)指標(biāo) 畫(huà)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(jī)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(dòng)機(jī)的變速范圍：1000-3000rpm 最短畫(huà)線時(shí)間： ＝1.22s 最長(zhǎng)畫(huà)線時(shí)間： ＝4.14s 畫(huà)線輔助時(shí)間： t＝3s 1.3.2 單線畫(huà)線機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 單線自動(dòng)畫(huà)線機(jī)主要由主機(jī)架、工作臺(tái)、施彩器組件、真空泵、氣動(dòng)系統(tǒng)、電器部分組成.其主要功能包括：驅(qū)動(dòng)功能、畫(huà)線功能、自動(dòng)裝卸功能、輔助功能、測(cè)控功能、安全保護(hù)功能。功能分解如下圖： 單 線 畫(huà) 線 機(jī) 驅(qū)動(dòng) 施彩頭電機(jī)驅(qū)動(dòng) 吸盤主電機(jī)驅(qū)動(dòng) 單線畫(huà)線機(jī) 前伸 后仰 吸 盤 吸氣 放氣 輔 助 支撐 導(dǎo)向 測(cè)控—單線畫(huà)線機(jī)畫(huà)線 安全保護(hù) 漏電保護(hù) 過(guò)載保護(hù) 圖1 單線畫(huà)線機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 依據(jù)這些功能，系統(tǒng)組成為：動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)。各主要系統(tǒng)概述如下： 動(dòng)力系統(tǒng)：為操作部件提供動(dòng)力，如機(jī)械手的仰俯、旋轉(zhuǎn)、單線機(jī)的移動(dòng)畫(huà)線。本設(shè)計(jì)中動(dòng)力裝置為電動(dòng)機(jī)和氣壓系統(tǒng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)：是將動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)或執(zhí)行構(gòu)件的中間裝置。主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。在本設(shè)計(jì)中，由電動(dòng)機(jī)到施釉輪之間的傳動(dòng)是通過(guò)帶傳動(dòng)來(lái)完成的。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：能直接完成預(yù)期工作任務(wù)的機(jī)構(gòu)和部件，為完成對(duì)陶瓷制品的畫(huà)線功能所需的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部件主要是機(jī)械手、施釉輪及帶釉輪。 測(cè)控系統(tǒng)：是控制畫(huà)線機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定程序和要求，以一定順序和規(guī)律運(yùn)動(dòng)完成畫(huà)線機(jī)，具體測(cè)控有機(jī)械手旋轉(zhuǎn)角度、升降角度、單線機(jī)的位移量、放氣時(shí)間等。 輔助系統(tǒng)：為完成畫(huà)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(zhǔn)確可靠地實(shí)現(xiàn)畫(huà)線機(jī)地畫(huà)線功能，實(shí)現(xiàn)畫(huà)線自動(dòng)化，需滿足以下條件： ① 機(jī)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(shí)要考慮工人操作時(shí)間地合理性。 ④ 機(jī)器的電動(dòng)、氣動(dòng)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(jī)分四部分安裝，各部分安裝好后再連接在一起構(gòu)成一個(gè)整體，這樣能夠提高效率，保證質(zhì)量且運(yùn)輸時(shí)也方便。 1.3.3 相關(guān)部件、零件設(shè)計(jì) 單線畫(huà)線機(jī)主要有施彩器傳動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)件,若標(biāo)準(zhǔn)件中沒(méi)有合適的零件可自行進(jìn)行設(shè)計(jì).在本機(jī)的設(shè)計(jì)中,我們需要設(shè)計(jì)選擇電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、減速器、阻尼裝置等. 表1 形態(tài)學(xué)矩陣 分功能 解 法 1 2 3 4 5 6 A動(dòng)力源 B位移傳動(dòng) C位移 D取物傳動(dòng) E取物 電動(dòng)機(jī) 齒輪傳動(dòng) 軌道及車 輪 拉桿 挖斗 汽油機(jī) 蝸輪蝸桿 傳動(dòng) 輪胎 繩傳動(dòng) 抓斗 柴油機(jī) 帶傳動(dòng) 履帶 汽缸傳動(dòng) 鉗式斗 蒸氣透平 鏈傳動(dòng) 氣墊 液壓缸傳 動(dòng) 機(jī)械手 液動(dòng)機(jī) 液力耦合器 氣動(dòng)馬達(dá) 1.3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)施機(jī)械系統(tǒng)中最常用的動(dòng)力機(jī),與其他動(dòng)力機(jī)相比,它具有較高的驅(qū)動(dòng)效率,且其種類和型號(hào)較多,與工作機(jī)械連接方便,具有良好的調(diào)速、啟動(dòng)、制動(dòng)和反向控制性能.易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)控制,工作時(shí)無(wú)環(huán)境污染,可滿足大多數(shù)機(jī)械的工作要求. 1.3.3.2 氣動(dòng)系統(tǒng)的選擇 特點(diǎn): ① 元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、易于制造,且不污染環(huán)境.可集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送,便于管理. ② 易于實(shí)現(xiàn)快速的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),擺動(dòng)的高速轉(zhuǎn)動(dòng).輸出力和運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)很方便,且能實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù). ③ 工作環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng). 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(dòng)效率也較低,一般用于輸出力不大的傳動(dòng)裝置.采用擴(kuò)力機(jī)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(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定性較差,較難實(shí)現(xiàn)精密控制.采用氣液聯(lián)動(dòng)方式,可提高運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定性. ⑥ 由于氣信號(hào)的傳遞速度比電信號(hào)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(jī)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(guò)1500r/min,環(huán)境溫度為-40-+40°C的場(chǎng)合,可以正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn).在選用減速器時(shí),首先根據(jù)工作要求確定傳動(dòng)比i,再按蝸輪軸的計(jì)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(jī)器布置,潤(rùn)滑等要求選擇減速器的裝配形式.必要時(shí)要進(jìn)行散熱計(jì)算. 1.4 課題的重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.4.1 單線畫(huà)線機(jī)設(shè)計(jì)重點(diǎn) 單線自動(dòng)畫(huà)線機(jī)的用途是在陶瓷制品上畫(huà)出裝飾線條或圖案，以達(dá)到美化陶瓷質(zhì)樸那的目的。這種機(jī)械代替了手工畫(huà)線工作，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率以及精度，可以畫(huà)出粗細(xì)均勻的線條，克服了手工作業(yè)的缺點(diǎn)與不足，滿足了廣大消費(fèi)者的審美要求并提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。我國(guó)地域遼闊，該機(jī)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(jì)算比較得出，當(dāng)施釉輪與被加工陶瓷盤間實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)，且滾動(dòng)畫(huà)線速度在0.4m/s時(shí),畫(huà)線效果最佳，故單線畫(huà)線機(jī)的一切設(shè)計(jì)要以此為宗旨。 通過(guò)帶傳動(dòng)的裝置，電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳遞給了施釉輪與帶釉輪，兩輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，此時(shí)主從摩擦輪接觸，帶動(dòng)陶瓷旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)合理的技術(shù)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)上述的畫(huà)線速度要求，畫(huà)線機(jī)開(kāi)始畫(huà)線。在每個(gè)陶瓷畫(huà)線的開(kāi)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(dòng)，以使施釉頭組件準(zhǔn)確靠近、離開(kāi)瓷器。經(jīng)多方面的比較，我們最終選擇氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)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(diǎn)，使得我們必須摒棄普通機(jī)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(diǎn)，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(huà)線機(jī)的設(shè)計(jì)難點(diǎn) 對(duì)于單線自動(dòng)畫(huà)線機(jī)，最重要的是能夠畫(huà)出均勻清晰的線條，以滿足廣大消費(fèi)者的審美要求，因此對(duì)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度和定位精度要求較高。畫(huà)線機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度和定位精度主要包括以下幾個(gè)方面： ①施彩頭組件擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)與機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)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(jī)的前進(jìn)與后退要有較高的定位精度。 ③機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)角度是否精確，關(guān)系到安放工件時(shí)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(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。 1.5 單線畫(huà)線機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，是機(jī)械設(shè)計(jì)中極其重要的一環(huán)。正確、合理的機(jī)械系統(tǒng)的方案，對(duì)于提高機(jī)械的性能、質(zhì)量、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益等都是至關(guān)重要的。 單線畫(huà)線機(jī) 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(huà)線機(jī)黑箱圖 1.5.1 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 包括執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)，執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)，執(zhí)行系統(tǒng)的形式設(shè)計(jì)，執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以及執(zhí)行系統(tǒng)的方案評(píng)價(jià)。 1.5.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 包括選擇合理的傳動(dòng)裝置的類型、確定傳動(dòng)路線的方案以及合理分配傳動(dòng)系統(tǒng)。 1.5.3 原動(dòng)機(jī)類型的選擇 包括原動(dòng)機(jī)的類型、轉(zhuǎn)速、以及原動(dòng)機(jī)容量的選擇。 1.5.4 操縱控制系統(tǒng)的選擇 包括機(jī)電控制系統(tǒng)、機(jī)液控制系統(tǒng)、電業(yè)控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及微機(jī)控制系統(tǒng)。 1.6 國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的對(duì)比 國(guó)外很多國(guó)家重視裝飾機(jī)械的研制與開(kāi)發(fā)，特別時(shí)在畫(huà)線機(jī)、印花機(jī)方面的發(fā)展時(shí)十分迅速的，與國(guó)外產(chǎn)品比起來(lái)，該產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低且柔性化程度不高；但在國(guó)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(dá)到了一個(gè)新的水平。 1.7關(guān)于用戶的需求和企業(yè)發(fā)展計(jì)劃的介紹 對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，他們希望用更好的陶瓷制品，外表美觀大方，且物美價(jià)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(dǎo)向，來(lái)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(shí)和技能 理論知識(shí)：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)等 應(yīng)用軟件：AutoCAD、CATIA、ADAMS、Office word等。 1.9 需要自學(xué)的知識(shí)和技能 由于在本科的學(xué)習(xí)階段，我們主要學(xué)習(xí)了一些專業(yè)理論知識(shí)而過(guò)少解除各科知識(shí)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們應(yīng)注重在實(shí)際應(yīng)用方面豐富自己的頭腦。針對(duì)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我應(yīng)多多學(xué)習(xí)關(guān)于陶瓷加工機(jī)械方面的知識(shí)，爭(zhēng)取創(chuàng)造條件實(shí)際觀察陶瓷的單線畫(huà)線機(jī)的工作過(guò)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(huì)考慮學(xué)習(xí)另外的軟件來(lái)進(jìn)行三維造型。 2 工作計(jì)劃 表2 進(jìn)度計(jì)劃表 2006.2-2006.3 調(diào)研、譯文、參考文獻(xiàn) 2006.4.1-2006.4.15 總體布置、草圖、開(kāi)題報(bào)告 2006.4.15-2006.5.1 總體設(shè)計(jì)、總裝圖 2006.5.1-2006.5.15 部件設(shè)計(jì)、相關(guān)計(jì)算 2006.5.15-2006.6.1 零件、部件、設(shè)計(jì)、論文 2006.6.1-2006.6.20 修改、完善、圖紙論文、答辯 參考文獻(xiàn) ［1］瓷器、精瓷與彩瓷 劉達(dá)權(quán) 北京：輕工業(yè)出版社，1984 ［2］新型陶瓷 邱關(guān)明 北京：兵器工業(yè)出版社，1993.3 ［3］設(shè)計(jì)材料與加工工藝 張錫 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.8 ［4］陶瓷造型基礎(chǔ) 楊永善 北京：輕工業(yè)出版社，1985 ［5］日用陶瓷工業(yè)學(xué) 李家駒 武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1992 ［6］高性能陶瓷論文集 郭景坤 北京：人民交通出版社，1998.5 ［7］機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 朱龍根 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8 ［8］非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備機(jī)械手冊(cè) 張展 北京：兵器工業(yè)出版社 ［9］中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品大辭典 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ［10］現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（下） 北京出版社 ［11］機(jī)械設(shè)計(jì) 譚慶昌，趙洪志 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 ［12］材料力學(xué) 聶毓琴，孟廣偉 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 ［13］機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 于駿一，張福潤(rùn) 機(jī)械工業(yè)出版社 ［14］機(jī)械原理 秦榮榮，崔可維 吉林科學(xué)技術(shù)出版社