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中 國 地 質(zhì) 大 學 長 城 學 院 本 科 畢 業(yè) 設 計 題目 連桿生產(chǎn)線連桿體精拉結(jié)合面夾具設計 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 學 生 姓 名 丁 磊 學 號 05208416 指 導 教 師 沈 貴 水 職 稱 教授 2012 年 05 月 01 日 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 1 連桿生產(chǎn)線連桿體精拉結(jié)合面夾具設計 1 歷史 提到柴油發(fā)動機就不得不提到一個名字魯?shù)婪?狄賽爾 Rudofl Diesel 1876 年 德國人 奧托研制成功了第一臺 4 沖程煤氣發(fā)動機 1892 年狄賽爾試制成了第一臺壓燃式內(nèi)燃機 也 就是柴油機 1894 年 狄賽爾改進了柴油機并使其能運行 1 分鐘左右 1913 年 10 月 29 日 55 歲的狄賽爾在橫渡英吉利海峽的輪船甲板上 被巨浪卷入了大海 多數(shù)歷史學家認為狄賽 爾是跳海自盡的 為了紀念狄賽爾 人們把柴油發(fā)動機命名為 Diesel 1924 年 美國的康 明斯公司正式采用了泵噴油器 這一發(fā)明有效地降低了柴油機的質(zhì)量 70 年代以后 博世公 司把電控汽油機噴射技術(shù)引用回柴油機 從而讓柴油機的發(fā)展和使用進入了一個新紀元 最 先出現(xiàn)的電控噴油泵技術(shù) 而后又發(fā)展出了電控泵噴嘴技術(shù)和高壓共軌噴射技術(shù) 后兩種技 術(shù)是現(xiàn)在最主要的柴油機電控噴射技術(shù) 其中 電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高 可以達 到 2050bar 并且泵和噴嘴裝在一起 所以只需要很短的高壓油引導部分 泵噴嘴系統(tǒng)也可 以實現(xiàn)很小的預噴量 其噴油特性是三角形的 并采用了分段式預噴射 這是很符合發(fā)動機 的要求 大眾公司的 TDI 發(fā)動機就是使用這種技術(shù) 但電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力受發(fā)動機 轉(zhuǎn)速影響 使用蓄壓系統(tǒng)的高壓共軌技術(shù)可以解決這個問題 但它的噴油壓力低于泵噴嘴系 統(tǒng) 能達到 1600bar 有些公司看中了它對任意缸數(shù)的發(fā)動機噴油壓力調(diào)節(jié)很寬泛的特點 對其大加采用 最早使用高壓共軌的轎車是奔馳 C 級別車 雙龍就是采用源自于奔馳的目前 國際最先進的柴油發(fā)動機技術(shù) 共軌噴射 渦輪增壓技術(shù) 配備有 EGR DOC 等高級環(huán)保 系統(tǒng) 完全改變舊式柴油發(fā)動機的冒黑煙和震動激烈的印象 在同級同排量車型中擁有最強 動力 素有車壇新世代 凈 靜 柴油發(fā)動機的美譽 話說到這里 柴油機話題快告一段落了 但柴油機的故事肯定還沒有講完 因為人們越來越發(fā)現(xiàn)柴油機的無窮魅力 高扭矩 高壽命 低油耗 低排放 柴油機成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段 狄賽爾肯定沒有想 到當年他那個沒人問津的丑小鴨 現(xiàn)在 100 的重型車和近 30 的乘用車都在使用 但可以 讓狄賽爾感到欣慰的是 每當打開這些車的發(fā)動機蓋 都會看見一個名字 Diesel 2 連桿知識 發(fā)動機連桿是發(fā)動機中的重要的傳動部件 其關系到整臺機器的運行效果和動力輸出 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來 使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動 以輸出 動力 因此 連桿的加工精度將直接影響到發(fā)動機的性能 而工藝的選擇又是直接影響精度 的主要因素 連桿是發(fā)動機的高精度的關鍵零件 由于連桿技術(shù)要求很高 尤其是可靠性 因此鑄造連桿已很少采用 基本以鍛造加工方法成形 反映連桿精度的參數(shù)主要有 5 個 1 連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度 2 連桿大 小孔中心 距尺寸精度 3 連桿大 小頭孔平行度 4 連桿大 小頭孔尺寸精度 形狀精度 5 連桿大小頭螺栓孔與結(jié)合面的垂直度 連桿加工的工藝流程是 拉大小頭兩端面 粗磨大小頭兩端面 拉連桿大小頭側(cè)定位 面 拉連桿蓋兩端面及桿兩端面倒角 拉小頭兩斜面 粗拉螺栓座面 拉配對打字面 去重 凸臺面及蓋定位側(cè)面 粗鏜桿身下半圓 倒角及小頭孔 粗鏜桿身上半圓 小頭孔及大小頭 孔倒角 清洗零件 零件探傷 退磁 精銑螺栓座面及 R5 圓弧 銑斷桿 蓋 小頭孔兩斜 端面上倒角 精磨連桿桿身兩端面 加工螺栓孔 拉桿 蓋結(jié)合面及倒角 去配對桿蓋毛刺 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 2 清洗配對桿蓋 檢測配對桿蓋結(jié)合面精度 人工裝配 扭緊螺栓 打印桿蓋配對標記號 粗鏜大頭孔及兩側(cè)倒角 半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔 檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底 孔精度 壓入小頭孔襯套 稱重去重 精鏜大頭孔 小頭襯套孔 清洗 最終檢查 成品防 銹 連桿由大頭 小頭 和桿身等部分組成 大頭為分開式結(jié)構(gòu) 連桿體與連桿蓋用螺栓連接 大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝軸瓦和襯套 為了減輕重量且使連桿具有足夠的強度和剛度 連 桿桿身截面多為工字形 其外表面不進行機械加工 連桿在以下幾方面有較高的質(zhì)量要求 1 機械性能 要求在加熱 鍛造 后續(xù)熱處理等過 程中保證產(chǎn)品機械性能得到提高 滿足使用要求 2 尺寸公差 要求精度高 能減少機加工 量 3 重量公差 有要求越來越高的趨勢 提高質(zhì)量是贏得市場的一個關鍵因素 進行技術(shù) 改造 選用先進設備和工藝 提高模具加工精度是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)零件的必要條件 在新建改建連 桿鍛造線中選用以下設備將有利于提高鍛件產(chǎn)品質(zhì)量 1 加熱 中頻感應加熱裝置 2 制坯 自動輥鍛機 3 模鍛 熱模鍛壓力機 高能螺旋壓力機 4 切邊 熱校 正 閉式雙點切邊壓力機 5 冷精壓 精壓機 6 模具 高精度電火花機床 加工中 心 以上設備國內(nèi)均可制造 大部分為引進技術(shù) 設備精度高 使用可靠 當然 如資金 充裕 可購買精度更高的國外設備 由此可見 發(fā)動機連桿的研究發(fā)展十分重要 而要實現(xiàn)高效率 高精度的生產(chǎn)加工對生 產(chǎn)工具的需求又顯得極為重要 但是連桿的外形復雜 加工定位困難 而且連桿的尺寸精度 形狀精度的要求都很高 但是連桿的剛性比較差 容易變形 發(fā)動機連桿體的加工定位就更 加的困難 連桿體拉結(jié)合面定位加緊都十分的困難 通過對多種連桿的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 運用成組技術(shù)的基本原理 合理的設計出一種大量生產(chǎn)的專用夾具 采用流水線加工 提高 了效率 減少廢品 改善操作的勞動強度 使企業(yè)大批量生產(chǎn)降低成本 大大提高產(chǎn)品的競 爭力 因此夾具無疑是其中的關鍵所在 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀后期 隨著科學技術(shù)的不斷進步 夾具已從一種輔助工具發(fā)展成 為門類齊全的工藝裝備 夾具是機械加工不可缺少的部件 隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展 市場需 求的變化多端及商品競爭的日益激烈 使機械產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期愈來愈短 多品種 小批 量生產(chǎn)的比例愈來愈高 為了適用這種形勢的需要 出現(xiàn)了各種新型夾具 在機床技術(shù)向高 速 高效 精密 復合 智能 環(huán)保方向發(fā)展的帶動下 夾具技術(shù)正朝著高精 高效 模塊 組合 通用 經(jīng)濟方向發(fā)展 夾具 卡具 從廣義上說 在工藝過程中的任何工序 用來迅速 方便 安全地安裝 工件的裝置 用來固定加工對象 使之占有正確的位置 以接受施工或檢測的裝置 夾具的作用是夾緊和定位 定位要滿足定位原理 定位元件 支承釘 支承板 圓柱銷 圓錐銷 心軸 v 形架 定位套 錐頂尖和錐度心軸 常用定位原理是六點定位 注意避免 出現(xiàn)不合理的過定位和欠定位 合理確定定位基準 3 夾具的功能及分類 夾具的作用是在產(chǎn)品加工過程中 保持產(chǎn)品零部件和加工工具的相對位置 從而保證了 最終產(chǎn)品技術(shù)要求中的位置精度 由于不同的工藝過程中使用不同的夾具 各類夾具中以機 床夾具發(fā)展最早 最成熟 精度要求最高 在各類夾具中比重也最大 如按照一套夾具是否能用于加工不止一種工件 或者指夾具能合重復使用而言 則夾具 可分為專用夾具 可調(diào)整夾具和組合夾具 專用夾具只能用于一種產(chǎn)品的一種工件 用于大 批量生產(chǎn)之中 目前汽車 摩托車 部分家電 輕工等行業(yè)中仍在廣泛使用 可調(diào)整夾具又 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 3 稱成組夾具 適合形狀相似的一組或一族零件的生產(chǎn) 可用于各類產(chǎn)品的成批生產(chǎn) 組合夾 具根據(jù)標準化 模塊化的原理 在夾具元件和組件完全標準化的基礎上 由一整套預先制造 好的標準元件和合件 針對不同工件組合和裝配成各種專用夾具 一旦使用完畢后 可將夾 具再拆散成元件和合件 如此不斷重復使用 可用于試制 單件小批生產(chǎn) 也可用于成批生 產(chǎn) 由此可見 組合夾具不僅具有標準化 模塊化 組合化等當代先進設計思想 又符合節(jié) 約資源的原則 更適合綠色制造的環(huán)境保護原理 所以是今后夾具技術(shù)的一個重要發(fā)展方向 4 國內(nèi)外夾具行業(yè)的現(xiàn)狀 4 1 國內(nèi)夾具行業(yè)的現(xiàn)狀 我國國內(nèi)的夾具始于 20 世紀 60 年代 當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠 和 面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠 以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠 在當時曾達 到全國年產(chǎn)組合夾具元件 800 萬件的水平 20 世紀 80 年代以后 兩廠又各自獨立開發(fā)了適 合 NC 機床 加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng) 不僅滿足了我國國內(nèi)的需求 還出口到美國等 國家 當前我國每年尚需進口不少 NC 機床 加工中心 而由國外配套孔系夾具 價格非常 昂貴 現(xiàn)大都由國內(nèi)配套 節(jié)約了大量外匯 4 2 國外夾具行業(yè)的現(xiàn)狀 從國際上看俄國 德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國 當前國際上的夾具企業(yè)均為中 小企業(yè) 專用夾具 可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨 而通用性強的組合夾具已逐步 成熟為國際貿(mào)易中的一個品種 有關夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料 但歐 美市場上一套用于加工中心的央具 通常為機床價格的 1110 一 1115 而組合夾具的大型基 礎件尤其昂貴 由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢 隨著我國加 入 wTO 和制造業(yè)全球一體化的趨勢 特別是電子商務的日益發(fā)展 其中蘊藏著很大的商機 具有進一步擴大出口良好前景 5 機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明 目前中 小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù) 的 85 左右 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 以適應市場的需求與競爭 然而 一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具 一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里 約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具 另一方面 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中 每隔 3 4 年就要更新 50 80 左右專用夾具 而夾具的實際磨損量僅為 10 20 左右 特別是近年來 數(shù)控機床 加工中心 成組技術(shù) 柔性制造系統(tǒng) FMS 等新加工技術(shù)的應用 對機床夾具提出了如下 新的要求 1 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn) 以縮短生產(chǎn)準備周期 降低生產(chǎn)成本 2 能裝夾一組具有相似性特征的工件 3 能適用于精密加工的高精度機床夾具 4 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具 5 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置 以進一步減輕勞動強度和提高勞動生 產(chǎn)率 6 提高機床夾具的標準化程度 6 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化 精密化 高效化和柔性化等四個方面 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 4 1 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面 目前我國已有夾具零 件及部件的國家標準 GB T2148 T2259 91 以及各類通用夾具 組合夾具標準等 機床夾具 的標準化 有利于夾具的商品化生產(chǎn) 有利于縮短生產(chǎn)準備周期 降低生產(chǎn)總成本 2 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高 勢必相應提高了對夾具的精度要求 精密 化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多 例如用于精密分度的多齒盤 其分度精度可達 0 1 用于精密車 削的高精度三爪自定心卡盤 其定心精度為 5 m 3 高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間 以提高勞動生 產(chǎn)率 減輕工人的勞動強度 常見的高效化夾具有自動化夾具 高速化夾具和具有夾緊力裝 置的夾具等 例如 在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件 效率可提高 5 倍左右 在車床上使用 高速三爪自定心卡盤 可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為 9000r min 的條件下仍能牢固地夾緊工件 從而使切削速度大幅度提高 目前 除了在生產(chǎn)流水線 自動線配置相應的高效 自動化夾 具外 在數(shù)控機床上 尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具 的裝置 充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率 4 柔性化機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似 它是指機床夾具通過調(diào)整 組 合等方式 以適應工藝可變因素的能力 工藝的可變因素主要有 工序特征 生產(chǎn)批量 工 件的形狀和尺寸等 具有柔性化特征的新型夾具種類主要有 組合夾具 通用可調(diào)夾具 成 組夾具 模塊化夾具 數(shù)控夾具等 為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種 中小批量生產(chǎn)的需要 擴 大夾具的柔性化程度 改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu) 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu) 將是當 前夾具發(fā)展的主要方向 迄今為止 夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具 刀具 夾具 量具 模具 之 一 刀具量本身已高度標準化 用戶只需要按品種 規(guī)格選用采購 而模具和夾具則和產(chǎn)品 息息相關 產(chǎn)品一有變化就需重新制作 通常是屬于專用性質(zhì)的工具 模具已發(fā)展成為獨立 的行業(yè) 夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè) 機床夾具的主要功能 1 保證加工質(zhì)量 使用機床夾具的主要任務是保證加工精度 特 別是保證被加工工件加工面和定位面之間被加工表面相互之間的位置精度 使用機床夾具后 這種精度主要靠家具和機床來保證 不再依賴工人技術(shù)水平 2 提高生產(chǎn)效率 減低成本 使用夾具后可減少劃線 找正等輔助時間 且易實現(xiàn)多件 多工位加工 在現(xiàn)代機床夾具中 廣泛采用氣動液動等機動夾緊裝置 可使輔助時間進一步加少 3 擴大機床加工范圍 在機 床上使用夾具可使加工變得方便 并可擴大機床的工藝范圍 例如 在車床或鉆床上使用鏜 模 可以代替鏜床鏜孔 又如 使用靠模夾具 可在車床或銑床上進行仿形加工 4 減輕 工人勞動強度 保證安全生產(chǎn) 7 機床夾具的分類 機床夾具可以有很多分類方法 通常按機床夾具的適用范圍 可劃分為五種類型 1 通用家具 如車床上常用的三爪自定心卡盤 四爪單動卡盤 頂尖 銑床上常用的 平口鉗 分度頭 回轉(zhuǎn)工作臺等均屬此類家具 該類夾具由于具有較大的通用性 固得其名 通用家具一般已經(jīng)標準化 并有專門的專業(yè)工廠生產(chǎn) 常作為機床標 準附件提供給用戶 2 專用夾具 這類家具是針對某一工件的某一工序而專門設計的 因其用途專一而得 名 專用夾具廣泛用于批量生產(chǎn)中 3 可調(diào)夾具和成組夾具 這類家具的特點是夾具的部分元件可以更換 部分裝置可以 調(diào)整 以適應不同零件的加工 用于相似零件成組加工的夾具 通常稱成組夾具 與成組夾具相比 可調(diào)整夾具的加工對象不明確 適用范圍更廣一些 4 組合家具 這類夾具由一套標準化的夾具元件 根據(jù)零件的加工要求拼裝而成 就 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 5 好像搭積木一樣 不同元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具 夾 具用完以后 元件可以拆卸重復使用 這類夾具特別適合于新產(chǎn)品試制和小批量 生產(chǎn) 5 隨行夾具 這是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具 工件安裝在隨行夾具 上 除完成對工件的定位和夾緊外 還載著工件隨輸送裝置送往各機床 并在各 機床上被定位和夾緊 機床夾具也可以按照加工類型和在什么機床上使用來分類 可分為車床夾具 和銑床夾 具 鉆床夾具 鏜床夾具 磨床夾具 數(shù)控機床夾具等 機床夾具還可以按其夾緊裝置 的力源來分類 可分為手動夾具 氣動夾具 液動夾具 電磁夾具 真空夾具等 8 拉刀的介紹 用于拉削的成形刀具 刀具表面上有多排刀齒 各排刀齒的尺寸和形狀從切入端至切 出端依次增加和變化 當拉刀作拉削運動時 每個刀齒就從工件上切下一定厚度的金屬 最 終得到所要求的尺寸和形狀 拉刀常用于成批和大量生產(chǎn)中加工圓孔 花鍵孔 鍵槽 平面 和成形表面等 生產(chǎn)率很高 拉刀按加工表面部位的不同 分為內(nèi)拉刀和外拉刀 按工作時受 力方式的不同 分為拉刀和推刀 推刀常用于校準熱處理后的型孔 拉刀的種類雖多 但結(jié)構(gòu)組成都類似 如普通圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)組成為 柄部 用以夾持拉 刀和傳遞動力 頸部 起連接作用 過渡錐 將拉刀前導部引入工件 前導部 起引導作用 防止拉刀歪斜 切削齒 完成切削工作 由粗切齒和精切齒組成 校準齒 起修光和校準作 用 并作為精切齒的后備齒 后導部 用于支承工件 防止刀齒切離前因工件下垂而損壞加 工表面和刀齒 后托柄 承托拉刀 拉刀的結(jié)構(gòu)和刀齒形狀與拉削方式有關 拉削方式通常分為分層拉削和分塊拉削兩類 前者又分成形式和漸成式 后者又分輪切式和綜合輪切式 成形式拉刀各刀齒的廓形均與被 加工表面的最終形狀相似 漸成式拉刀的刀齒形狀與工件形狀不同 工件的形狀是由各刀齒依 次切削后逐漸形成 輪切式拉刀由多組刀齒組成 每組有幾個直徑相同的刀齒分別切去一層 金屬中的一段 各組刀齒輪換切去各層金屬 綜合輪切式拉刀的粗切齒采用輪切式 精切齒 采用成形式 輪切式拉刀切削厚度較分層拉削的拉刀大得多 具有較高的生產(chǎn)率 但制造較 難 拉刀常用高速鋼整體制造 也可做成組合式 硬質(zhì)合金拉刀一般為組合式 因生產(chǎn)率高 壽命長 在汽車工業(yè)中常用于加工缸體和軸承蓋等零件 但硬質(zhì)合金拉刀制造困難 提供拉削內(nèi)孔用拉刀及推刀 包括園孔拉刀 方孔拉刀 鍵槽拉刀 花鍵拉刀 矩形花鍵拉刀及漸開 線拉刀等各種特殊孔徑的拉刀 我司全面采用國家標準進行設計 生產(chǎn)和加工產(chǎn)品 拉刀 刀具表面上有多排刀齒 各排刀齒的尺寸和形狀從切入端至切出端依次增加和變化 當拉刀作拉削運動時 每個刀齒就從工件上切下一定厚度的金屬 最終得到所要求的尺寸和 形狀 拉刀常用于成批和大量生產(chǎn)中加工圓孔 花鍵孔 鍵槽 平面和成形表面等 生產(chǎn)率很 高 拉刀按加工表面部位的不同 分為內(nèi)拉刀和外拉刀 按工作時受力方式的不同 分為 拉刀和推刀 推刀常用于校準熱處理后的型孔 拉刀的種類雖多 但結(jié)構(gòu)組成都類似 如普通圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)組成為 柄部 用以夾持拉刀和 傳遞動力 頸部 起連接作用 過渡錐 將拉刀前導部引入工件 前導部 起引導作用 防止 拉刀歪斜 切削齒 完成切削工作 由粗切齒和精切齒組成 校準齒 起修光和校準作用 并作為精切齒的后備齒 后導部 用于支承工件 防止刀齒切離前因工件下垂而損壞加工表 面和刀齒 后托柄 承托拉刀 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 6 9 設計設計主要參考資料 1 邱宣懷 機械設計 高等教育出版社 1997 2 于萍編著 Auto CAD 2008 中文版機械制圖教程 上海 上海科學普及出版社 2009 4 3 左建民主編 液壓與氣壓傳動 北京 機械工業(yè)出版社 2009 4 4 王啟平主編 機床夾具設計 高等學校 十一五 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學 出版社 2007 3 5 王寶璽 機械設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 6 王紹俊主編 機械制造工藝設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1985 7 吳拓 方瓊珊編 機械制造工藝與機床夾具課程設計指導 機械工業(yè)出版社 8 大連組合機床研究所 組合機床設計參考圖冊 北京 機械工業(yè)出版社 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 7 中 國 地 質(zhì) 大 學 長 城 學 院 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 文 獻 綜 述 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 姓 名 丁磊 學 號 05208416 中國地質(zhì)大學長城學院 2012 屆畢業(yè)設計 8 2012 年 4 月 17 日 中國地質(zhì)大學長城學院畢業(yè)設計任務書 學生姓名 丁磊 學號 05208416 班 級 機制四班 指導教師 沈貴水 職稱 教授 單 位 河北農(nóng)業(yè)大學 畢業(yè)設計題 目 連桿生產(chǎn)線連桿體精拉結(jié)合面夾具設計 畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求 1 內(nèi)容 如今對輸電線路實施除冰是防止冰災的有效途徑 如何具體的除冰方法則應用 了除冰機器人 除冰機器人造價低 工作效率高 安全可靠 能夠?qū)崿F(xiàn)在線除冰作業(yè) 不影響 電力的輸送 是一項很有發(fā)展前景的課題 2 要求 1 關節(jié)控制 2 笛卡爾空間運動控制和自適應控制 3 點位控制和連續(xù)軌跡控制 4 速度控制 加速度控制 力控制 畢業(yè)設計主要參考資料 1 張屹 邵威 高虹亮 羅成 高壓輸電線路除冰機器人的機構(gòu)設計 J 三學大學學報 2008 12 Vol 30 No 6 P69 72 2 高虹亮 孟遂民 羅成 馬小強 架空輸電線路除冰機器人的結(jié)構(gòu)設計 J 電力建設 2009 3 Vol 30 No 3 P93 96 3 甘辰予 陳勁生 LEGO 智能除冰機器人的設計 J 大眾科技 2009 10 No 10 4 蔣正龍 陸佳政 雷紅才 黃福勇 湖南 2008 年冰災引起的倒塔原因分析 J 高電壓技 術(shù) 2008 11 Vol 34 No 11 P2468 2474 5 吳功平 肖曉暉 肖華 戴錦春 鮑務均 胡杰 架空高壓輸電線路巡線機器人樣機研 制 J 電力系統(tǒng)自動化 2006 7 10 Vol 30 No 13 P90 107 6 張運楚 梁自澤 譚民 架空電力線路巡線機器人的研究綜述 J 機器人 2004 9 Vol 26 No 5 P467 473 7 許源 劉人瑋 李軍 湖南電網(wǎng)防凍融冰體系改革之探討 J 2003 Vol 23 No 5 P24 27 8 李紅旗 陳志高 于欽剛 李翔 陳懿夫 輸電線路機械除冰技術(shù)研究 J 自然災害對 電力設施的影響與應對研討會 2008 5 Vol 23 No 5 P24 27 9 李寧 周羽生 鄺江華 彭琢 輸電線路除冰技術(shù)的研究 J 防災科技學院學報 2008 9 V01 10 No 3 P33 37 10 Serge Jourden De leer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbec s High Voltage System J SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY 20099 Vol 3 No 1 P1 6 11 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2002 12 張紅先 李波 方針 2008 年湖南電網(wǎng)冰災中技術(shù)措施的應用效果分析 J 湖南電力 2008 Vol 3 No 3 P10 16 畢業(yè)設計應完成的主要工作 1 除冰機器人的控制設計電路圖四張 2 除冰機器人的控制設計設計說明書一份 6000 字 5 外文資料翻譯不少于 3000 字 畢業(yè)設計進度安排 序號 畢業(yè)設計各階段內(nèi)容 時間安排 備注 1 選題 熟悉課題 搜集相關資料 2010 12 1 2010 12 16 2 資料翻譯 設計加工工藝規(guī)程 2011 01 17 2011 01 28 3 完成設計過程中的參數(shù)計算 2011 02 21 2011 03 21 4 進行初步設計 及設計說明書的初 稿 2011 03 22 2011 04 01 5 除冰機器人控制設計 電路圖 2011 04 02 2011 04 10 6 確定說明書及相關文案的修改 2011 04 11 2011 04 20 8 整理相關資料 準備答辯 2011 04 21 2011 05 10 課題信息 課題性質(zhì) 設計 論文 課題來源 教學 科研 生產(chǎn) 其它 發(fā)出任務書日期 指導教師簽名 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽名 年 月 日 學生簽名 中 國 地 質(zhì) 大 學 長 城 學 院 本 科 畢 業(yè) 設 計 外 文 翻 譯 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 姓 名 丁磊 學 號 05208416 2012 年 3 月 22 日 On the development of machining production line ABSTRACT The machining production line at the rhythm of time flexibility and progress machining accuracy integrated automation reliability and utilization areas of progress and development are described And its future development trends are analyzed and looking forward to Keywords Flexible automation machining accuracy 20 years beginning from the twentieth century with the automobile bearings small motors and sewing machines and other industrial development machinery manufacturing automatic production line began to appear first appeared that the combination of machine automatic production line Mechanical processing and manufacturing there casting forging stamping heat treatment welding machining and mechanical assembly automated line also including the different types of processes such as the blank manufacturing processing assembling testing and packaging an integrated automatic lines Automatic production line of products should be large enough to yield product design and process should be advanced stable reliable and the long period of time remains basically unchanged In a large a large number of automatic production line can improve labor productivity stability and improve product quality improve working conditions reducing the production area lower production costs shorten production cycle to ensure the production of balanced there has been a significant economic benefits 1 machining production line development of In automobiles tractors internal combustion engines and compressors and many other areas of industrial production combination machine tool production line is still the high volume machinery to achieve efficient high quality and economical production and processing of key equipment but also an irreplaceable key processing equipment Is for the combination of machine tool production line to illustrate the processing of domestic machinery production line development Modern portfolio of machine tool production line as the mechanical and electrical integration of product which is the control drive measure monitor tools and mechanical components of a comprehensive reflection of technologies such as China s traditional combination of machine tools automatic production line mainly uses the mechanical electrical gas hydraulic control in recent years with the numerical control technology electronics technology computer technology the development of combined machine tool mechanical structure and control systems have also undergone enormous changes 1 Beat the time be further reduced The early production line to achieve a short beat often to be used or set side by side duplex two way Now mainly by shortening the basic time and auxiliary time to achieve The main way to shorten the basic time is the introduction of new materials and novel tool knives in order by improving the cutting speed and feed rate to shorten the basic time Shorten the lead time is shorter including auxiliary parts delivery processing and rapid introduction of the module and processing module is converted to work by the fast forward to the knife cut into the workpiece after entering the time spent At present the accompanying high speed conveyor clamps are commonly used in electro hydraulic proportional valve control or cycloid driven conveyor device 2 Flexible rapid progress The emergence of numerical control machine tool portfolio not only completely changed the relay circuit from the past that a combination of machine tool control systems but also so that the mechanical structure of modular machine tool components as well as common standards has occurred or is undergoing tremendous change The traditional sense of the combination of machine tool rigidity automatic line and production line also has a certain amount of flexibility CNC machining modules from the combination of flexible machine tools and flexible automatic lines and change through the application of numerical procedures for automatic tool changing auto replacement of multi axle box and change the processing of travel work cycle cutting parameters and processing locations in order to meet the changing varieties processing Coordinate processing module consists of a single station CNC sliding and spindle components or multi axle including for multi axle component Pairs of coordinate processing module consists of CNC Cross Slide and composition of spindle components such as CNC milling module pairs of coordinates Multi axis machining module is another important module mainly for processing box and chuck workpieces flexible combination of machine tools and flexible automatic lines Type of module has a variety of different structural forms but basically can be divided into automatic processing module for box type multi axis multi axis turret processing module and multi axis machining modules Rotary Table Wrap Box modules can be specifically set up because of the multi axle box to store large libraries of multi axle it can be used to process more different kinds of artifacts The Rotary Table turret and multi axis machining modules due to the turret head and turning the table to allow a limited number of installed multi axle so this process can only achieve a limited variety of module processing In addition to the variety of CNC machining modules the robot and servo driven machine tools and jigs is also a flexible combination of flexible automatic lines are important components Particularly in the flexible automatic line is now more widespread use of an empty shelf gantry robot automatic loading and unloading of workpieces for workpiece transfer bits or flip For the handling of different workpieces can be automatic line side gripper library in order to achieve the automatic gripper change Fixture is equipped with servo drives to adapt to different workpiece ethnic automatic workpiece clamping 3 Increasing machining accuracy In order to meet users workpiece machining accuracy of the high demand in addition to further enhance the spindle parts boring bar fixtures including the boring mode the accuracy of a new special tool to optimize machining processes using tool size measurement and control system and control of machine tool and The thermal deformation of the workpiece and a series of measures the present the hollow taper shank tools HSK and the process of statistical quality control SPC application has become the automatic line to enhance and monitor the machining accuracy of a new and important technical means Tool is a hollow taper shank radial cone and axial face Positioning of the innovative two way tool its advantages are high bending stiffness torsional stiffness and high repeatability SPC is based on process capability for monitoring the quality of workpiece machining methods At present the automatic line of such quality assurance systems being used more and more of the entire production process for continuous monitoring of processing quality 4 Reliability and efficiency continue to improve and improve To improve process reliability availability and quality of workpieces using the process of monitoring equipment to its constituent functions processes and workpiece quality control in order to quickly identify faults and rapid fault diagnosis and early warning process deviation so that operators and maintenance personnel to intervene in a timely manner in order to shorten the debug cycle facilities reduce equipment downtime and avoid the processing quality of bias Fault Diagnosis Technology for knowledge based fault diagnosis techniques can produce automatic line running all the fault diagnosis but not limited to diagnosis of the most frequently occurring failure to determine the position and the reasons for failure which won for the rapid troubleshooting time thus significantly reducing debugging time and the automatic line downtime At present the automatic line of control technology has been focused on control mode shift toward decentralized control mode Based on this new control model studies have shown that a decentralized control system than a centralized control systems can be cost savings This is mainly due to distributed control systems can reduce cabling costs using the bus system to reduce the electrical maintenance and repair costs due to increased transparency eliminating the need for control of the counter frame distributed control system control cabinet directly to set up the automatic line processing station on and no need to set focus on the cooling devices In addition the overall configuration of distributed control system as simple and beneficial to speed up the automatic line put into operation and because at a glance the structure of configuration fault in the production is very easy to determine the site of failure Finally the distributed control system is also modular and standardized help to reduce costs and increase transparency 2 machining production line trends As market competition intensifies and the increase in demand for products high precision high productivity flexible multi variety short cycle numerical control machine tools and automatic lines were combined impact of the traditional combination of machine tool production line therefore the development of modular machine tool production line idea must be to improve the combination of machining precision modular machine tool flexibility reliability and combined portfolio of machine tool technology complete sets of machines as the main direction Machine tool equipment high speed and ultra high speed machining technology the key is to improve the machine tool spindle speed and feed rate Complex multi functional multi axis was also optimistic about the prospect of Control In the increasingly integrated components at the same time reduce the number of processing the shape is increasingly complex Control multi axis machine tools and equipment for processing of complex shape of the workpiece In addition the shortening of product life cycle also requires machine tools can readily adjust and adapt to new changes to meet the processing needs of a wide variety of products even more crucial however is that modern communications technology in machine tools and equipment in the application of information and communication technology enables the introduction of modern to further enhance the degree of automation of machine tools the operator via the Web or mobile phones to remotely program the machine changes to the status of the operation to monitor and accumulate the relevant data through the network to the remote equipment maintenance and inspection to provide after sales service In advanced countries our country in these areas there is a considerable gap between so China s machine tool production line combined high speed high precision flexible modular adjustable variable arbitrary and processing of the application of communications technology will be the future direction of development From the above discussion we can see that China s current production lines machining time in the rhythm flexibility and progress machining accuracy integrated automation reliability and utilization and other aspects of the great progress and development Control technology is also from the centralized control mode shift toward decentralized control mode The future will be high speed high precision flexibility and digital direction 淺談機械加工生產(chǎn)線發(fā)展狀況 摘 要 對機械加工生產(chǎn)線在節(jié)拍時間 柔性化進展 加工精度 綜合自動化程度 可靠性和利 用率等方面的進步和發(fā)展進行了闡述 并對其未來發(fā)展趨勢進行了分析 展望 關鍵詞 柔性化 自動化 加工精度 從二十世紀 20 年代開始 隨著汽車 滾動軸承 小型電動機和縫紉機等工業(yè)發(fā)展 機械加工制造中開始出現(xiàn)自動線 最早出現(xiàn)的是組合機床自動線 機械加工制造業(yè)中有 鑄造 鍛造 沖壓 熱處理 焊接 切削加工和機械裝配等自動線 也有包括不同性質(zhì) 的工序 如毛坯制造 加工 裝配 檢驗和包裝等的綜合自動線 采用自動線進行生產(chǎn) 的產(chǎn)品應有足夠大的產(chǎn)量 產(chǎn)品設計和工藝應先進 穩(wěn)定 可靠 并在較長時間內(nèi)保持 基本不變 在大批 大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率 穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量 改善勞動條件 縮減生產(chǎn)占地面積 降低生產(chǎn)成本 縮短生產(chǎn)周期 保證生產(chǎn)均衡性 有顯著的經(jīng)濟效益 1 機械加工生產(chǎn)線的發(fā)展狀況 在汽車 拖拉機 內(nèi)燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產(chǎn)領域 組合機床生產(chǎn)線仍是大批 量機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效 高質(zhì)量和經(jīng)濟性生產(chǎn)加工的關鍵裝備 也是不可替代的主要加工 設備 現(xiàn)針對組合機床生產(chǎn)線來說明一下國內(nèi)機械加工生產(chǎn)線的發(fā)展情況 現(xiàn)代組合機床生產(chǎn)線作為機電一體化產(chǎn)品 它是控制 驅(qū)動 測量 監(jiān)控 刀具和 機械組件等技術(shù)的綜合反映 我國傳統(tǒng)的組合機床自動線主要采用機 電 氣 液壓控 制 近年來隨著數(shù)控技術(shù) 電子技術(shù) 計算機技術(shù)等的發(fā)展 組合機床的機械結(jié)構(gòu)和控 制系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化 1 1 節(jié)拍時間進一步縮短 早期的生產(chǎn)線要實現(xiàn)短的節(jié)拍 往往要采用并列的雙 工位或設置雙線的辦法 現(xiàn)在主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的 縮短基本 時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具 以通過提高切削速度和進給速度來縮 短基本時間 縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送 加工模塊快速引進以及加工模塊 由快進轉(zhuǎn)換為工進后至刀具切入工件所花的時間 目前 隨行夾具高速輸送裝置常用的 有電液比例閥控制的或擺線驅(qū)動的輸送裝置 1 2 柔性化進展迅速 數(shù)控組合機床的出現(xiàn) 不僅完全改變了過去那種由繼電器 電路組成的組合機床的控制系統(tǒng) 而且也使組合機床機械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標準發(fā)生了 或正在發(fā)生著巨大的變化 傳統(tǒng)意義上的組合機床剛性自動線和生產(chǎn)線 也具有了一定 的柔性 由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線 可通過應用和改變數(shù)控程 序來實現(xiàn)自動換刀 自動更換多軸箱和改變加工行程 工作循環(huán) 切削參數(shù)以及加工位 置等 以適應變型品種的加工 單坐標加工模塊由數(shù)控滑臺和主軸部件 或多軸箱 包括可換多軸箱 組成 雙坐 標加工模塊由數(shù)控十字滑臺和主軸部件組成 例如數(shù)控雙坐標銑削模塊 多軸加工模塊是又一種重要模塊 主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機床和 柔性自動線 這類模塊有多種不同的結(jié)構(gòu)形式 但基本上可分為自動換箱式多軸加工模 塊 轉(zhuǎn)塔式多軸加工模塊和回轉(zhuǎn)工作臺式多軸加工模塊 自動換箱式模塊由于可在專門 設置的多軸箱庫中儲存較多的多軸箱 故可用來加工較多不同品種的工件 而轉(zhuǎn)塔式和 回轉(zhuǎn)工作臺式多軸加工模塊 由于在轉(zhuǎn)塔頭和回轉(zhuǎn)工作臺上允許裝的多軸箱數(shù)量有限 所以這種加工模塊只能實現(xiàn)有限品種的加工 除上述各種 CNC 加工模塊外 機器人和伺服驅(qū)動的夾具也是柔性組合機床和柔性自 動線的重要部件 特別在柔性自動線上 目前已較普遍地采用龍門式空架機器人進行工 件的自動上下料 用于工件的轉(zhuǎn)位或翻轉(zhuǎn) 為搬運不同的工件 可在自動線旁設置手爪 庫 以實現(xiàn)手爪的自動更換 夾具配備伺服驅(qū)動裝置 以適應工件族內(nèi)不同工件的自動 夾緊 1 3 加工精度日益提高 為了滿足用戶對工件加工精度的高要求 除了進一步提 高主軸部件 鏜桿 夾具 包括鏜模 的精度 采用新的專用刀具 優(yōu)化切削工藝過程 采用刀具尺寸測量控制系統(tǒng)和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外 目前 空心工 具錐柄 HSK 和過程統(tǒng)計質(zhì)量控制 SPC 的應用已成為自動線提高和監(jiān)控加工精度的 新的重要技術(shù)手段 空心工具錐柄是一種采用徑向 錐面 和軸向 端面 雙向定位的 新穎工具 其優(yōu)點是具有較高的抗彎剛度 扭轉(zhuǎn)剛度和很高的重復精度 SPC 是基于工 序能力的用于監(jiān)控工件加工質(zhì)量的一種方法 目前 在自動線上這種質(zhì)量保證系統(tǒng)愈來 愈多地被用來對整個生產(chǎn)過程中的加工質(zhì)量進行連續(xù)監(jiān)控 1 4 可靠性和利用率不斷改善和提高 為提高加工過程的可靠性 利用率和工 件的加工質(zhì)量 采用過程監(jiān)控 對其各組成設備的功能 加工過程和工件加工質(zhì)量進行 監(jiān)控 以便快速識別故障 快速進行故障診斷和早期預報加工偏差 使操作人員和維修 人員能及時地進行干預 以縮短設備調(diào)試周期 減少設備停機時間和避免加工質(zhì)量偏差 故障診斷技術(shù)中的基于知識的故障診斷技術(shù) 可對自動線運行中產(chǎn)生的所有故障進 行診斷 而不是局限于診斷最常出現(xiàn)的故障 確定故障部位及其原因 這為迅速排除故 障贏得了時間 從而顯著地縮短自動線的調(diào)試時間和停機時間 當前 自動線的控制技術(shù)已由集中控制方式轉(zhuǎn)向分散控制方式 根據(jù)對這種新的控 制模式的研究表明 采用分散控制系統(tǒng)要比采用集中控制系統(tǒng)可節(jié)省費用 這主要是由 于分散控制系統(tǒng)可減少電纜敷設費用 采用總線系統(tǒng) 減少電氣保養(yǎng)維修費 由于提高 了透明度 省去控制柜臺架 分散控制系統(tǒng)的控制柜直接設置在自動線的加工工位上 和無需設置集中冷卻裝置等 此外 這種分散控制系統(tǒng)由于總體配置簡單 有利于加快 自動線的投入運行 并由于一目了然的結(jié)構(gòu)配置 在產(chǎn)生故障時很容易確定故障的部位 最后 分散控制系統(tǒng)的模塊化和標準化也有利于降低成本和提高透明度 2 機械加工生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢 隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高 高精度 高生產(chǎn)率 柔性化 多品種 短周期 數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床生產(chǎn)線 因此 組合機床 生產(chǎn)線的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度 組合機床柔性 組合機床工作可靠 性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向 機床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度 復合 多功能 多軸化控制的前景亦被看好 在零部件一體化程度不斷提高 數(shù)量減少的同時 加工的形狀卻日益復雜 多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件 另外 產(chǎn)品 周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應新的變化 滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需 求然而更關鍵的是 現(xiàn)代 通信技術(shù)在機床裝備中的應用 信息通信技術(shù)的引進使得現(xiàn)代 機床的自動化程度進一步提高 操作者可以通過 網(wǎng)絡 或手機對機床的程序進行遠程修 改 對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關數(shù)據(jù) 通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查 提 供售后服務等 在這些方面我國就先進國家還有相當大的差距 因此我國組合機床生產(chǎn) 線高速度 高精度 柔性化 模塊化 可調(diào)可變 任意加工性以及通信技術(shù)的應用將是 今后的發(fā)展方向 從以上論述可以看出我國目前的機械加工生產(chǎn)線在節(jié)拍時間 柔性化進展 加工精 度 綜合自動化程度 可靠性和利用率等方面都有了長足的進步和發(fā)展 控制技術(shù)也由 集中控制方式轉(zhuǎn)向分散控制方式 未來將向高速 高精 柔性及數(shù)字方向發(fā)展