开题报告-自动化连续卷圆机设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）开题报告学院：材料科学与工程学院 年 月 日课题名称自动化连续卷圆机设计学生姓名专业班级课题类型工程设计指导教师职称课题来源生产1. 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义一、国内外发展现状（1）国外发展现状60年来，随着科技特别是微电子、计算机技术的进步，卷圆机也得到了不断发展。世界上第一台卷圆机产于20世界末的美国。因此，美国拥有世界顶级的卷圆机设计与制造技术。在美国，政府重视卷圆机工业的发展，因而不断提出卷圆机的发展方向，提供充足的经费，特别讲求“效率”、“创新”，注重基础科研。由于美国首先结合汽车、轴承行业的生产需求开发了大批自动生产线，所以美国的高性能卷圆机技术在世界一直居领先地位。但因为偏重基础科研，忽视应用技术，有一段时间卷圆机的生产量增加缓慢，直到纠正偏向后，产量又逐渐上升。另外，德国、日本也掌握着先进的相关技术，并且分别有自己的特点。德国政府讲求“实际”与“实效”，坚持以人为本，不断提高人员素质，他们还特别重视理论与实际相结合，基础科研与应用技术并重，在卷圆机产品质量上精益求精。德国的卷圆机质量及性能良好、先进实用，出口遍及全世界，尤其是重型、大型、精密卷圆机，在质量、性能上居世界前列。日本政府对卷圆机工业的发展异常重视，并通过规划、法规进行引导。在重视人才及卷圆机部件配套方面学习德国，在质量管理及卷圆机技术方面学习美国，而且做得更好。日本在发展卷圆机的过程中，狠抓关键，突出发展卷圆机系统。日本FANUC公司在产量上居世界第一，销售额占世界市场的50%，对加速日本和世界卷圆机的发展起了重要作用。 （2）国内发展现状我国是世界上卷圆机机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势，一方面国内市场对各类卷圆机机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少机床滞销积压，国外卷圆机机床产品充斥市场。这种现象的出现，除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外，一个主要的原因是我国生产的数控卷圆机机床品种、性能和结构不够先进，新产品的开发周期长，从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。我国工厂由于缺乏卷圆机设计的科学分析工具（如分析和评价软件、整体结构有限元分析方法及卷圆机机床性能测试装置等），自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计，使设计一次成功的把握性降低，往往需要反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。卷圆机用户根据使用需要，在订货时往往提出一些特殊要求，甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求，这就需要迅速变型设计卷圆机和修改相应的卷圆机图纸及卷圆机技术文件。在国外，这项卷圆机修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周，而在我国卷圆机机床厂用手工操作就至少需要1-2个月，且由于这些图纸和文件涉及多个部门，常会出现漏改和失误的现象，影响了产品的质量和交货期。由于长期以来形成的卷圆机设计、工艺和制造部门分立，缺乏有效的协同开发的模式，不能从定制方案开始就融入各方面的正确意见，容易造成产品的反复修改，延长了开发的周期。为解决这些问题，必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术，发展优化和仿真技术，提高产品结构性能，使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面，使企业取得良好的经济效益。二、选题的依据和意义我所选的课题中的卷圆机，主要用于生产PAB保护套,其材料为SPCC（普通碳钢冷轧薄钢带）。该保护套在零件中起到了极大的支撑、固定和一定的过滤作用。更重要的是，它的存在极大的增加了零件的整体强度和使用性能。课题来源于实际生产，因此我们所设计生产的作品，首先应符合实际生产的需要，并能应用于生产。经过实地考察了解，该厂商卷圆机虽然已经可以做到小批量生产，但还存在许多迫待解决的问题。如：生产率低、机械设备稳定性低、人工操作存在一定的安全隐患且产品质量较低、自动化程度低不能做到批量化生产、更换卷轴时不易拆卸和安装、卷轴螺钉固定易损坏等等。这些都给生产带来了很大的不利影响。因此，针对相关问题，我将对卷圆机的整体结构进行优化设计。利用三维软件进行精准模拟测试，得出最为合适的设计参数，提高产品的质量；通过增加自动上料装置，提高其自动化程度，进而可提高产品的生产效率和稳定性；通过优化其整体结构，对卷圆机的机械结构进行简化和升级，使其结构独特，具有体积小、能耗低、噪音小、安装使用方便、操作简单、承载能力强、寿命长、卷圆速度快、产品质量可靠等优点，进而可降低生产成本，提高厂商效益和市场竞争力。另外，随着工业4.0的提出，人类的工业生产已经从机械化（工业1.0）、电气化（工业2.0）、自动化（工业3.0）转变成了智能化（4.0）。卷圆机整体结构优化升级势在必行，这不仅影响着企业的现实生产率，更加关乎企业的发展空间和前景。2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题由于我的课题来源于实际生产，所以我们所设计生产的作品，首先应符合实际生产的需要。在工业生产中，不同的零件有着不同的参数和要求，相应的它们有着不同的生产工艺流程和方法。因此，针对特定的零件，卷圆机的参数和型号有所不同。我所选的课题中的卷圆机，主要用于生产PAB保护套， 其产品规格为：表格 1 产品规格产品型号材质宽度(mm)成品重量（g）压力（Mp）卷绕圈数卷轴直径(mm)1011493SPCC250.0519-210.4-0.61.5-249.3-49.8根据实际生产需要及课题要求，自动化连续卷圆机设计课题任务包含有以下几个方面：1、 卷圆机整体结构设计卷圆机整体结构该机器主要由卷圆机构、送料组件、接合装置以及控制系统组成。设计所依据的基本原理为：通过两个圆柱形滚轮（橡胶轮和卷轮）卷压成形，调整相关参数即可得到不同型号的零件。其机械原理图如下：图 1卷圆机机械原理图（局部）成形过程中，影响其成形质量、尺寸和精度的主要因素有：（1） 卷圆轴轴径 （2） 电机转速（橡胶轮转速）（3） 橡胶轮与卷轮之前的压力（4） 卷的圈数产品的直径与卷轴轴径成正比，与转速和压力成反比。除此之外，还包括一些外围设备的设计，如：气动装置、电机传动部分的设计等等。二、卷圆机橡胶轮与卷轮位置及结构设计卷圆机橡胶轮与卷轮位置尺寸关系对得到的产品的最终尺寸和质量有着很大的影响。主要内容：卷圆机橡胶轮与卷轮的相对安装位置的计算设计、橡胶轮尺寸及位置的计算与设计、成形后的零件出口的设计等等。三、自动上料结构设计自动上料装置，提高其自动化程度，进而可提高产品的生产效率和稳定性。其主要内容包括：（1） 储料台的设计（包括储料机构和运送机构的设计）（2） 下料通道的设计（3） 进料装置的设计（包括物料暂存台和送料机构的设计）四、主动轮传动装置的设计主要内容：传动电机的选择、传动装置的设计等。五、整体结构优化通过优化其整体结构，对卷圆机的机械结构进行简化和升级，使其具有结构独特，体积小、能耗低、安装使用方便、操作简单、承载能力强、寿命长、卷圆速度快、产品质量可靠等优点。主要内容：结构调整、分模块结构简化、运行系统优化等。3. 研究步骤、方法及措施（1） 根据卷圆机的要求，查找国内外卷圆机研究现状和资料，并完成总体方案的设计。（2） 初步确定卷圆机的相关参数，通过三维设计制作，进行模拟仿真，从而可以检验参数及方案的可靠性。（3） 选取几组可靠性强的设计参数，得出几套可行性较强的设计方案。（4） 对待选方案进行整体调试测试，选取最佳设计参数。（5） 根据机构传动要求，完成卷圆机主动辊运动机构传动系统设计。（6） 根据实际生产要求，完成自动上料机装置的设计。（7） 对整体机构进行简化。（8） 综合设计方案，画出有关装配图和零件图。（9） 结合图纸和设计方案写出说明书。4. 研究工作进度第17周：确认选题及毕业设计（论文）要完成的工作内容。调查研究、资料查询评述，编写开题报告并答辩。第89周：进行设计方案的分析论证、确定工作。第1011周：完成结构图、装配图设计，并绘制单辊高速自动卷圆机工作原理图、产品工艺流程图。第1213周：完成装配图、零件图设计。第1415周：撰写设计说明书。 第1617周：准备进行毕业答辩。5. 主要参考文献1 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，20082 豹莉.机械设计基础.郑州：河南科学技术出版社，2013.73 苏传德.卷圆机电机驱动功率的计算.山东冶金，20094 张维斌.卷圆机参数关系的研究.辽宁工程技术大学学报，20075 张建伟. ABAQUS 6.12有限元分析从入门到精通，北京：机械工业出版社，2014.9（2016.4重印）6 张勇，郭春林.卷圆机工作过程的有限元模拟方法.煤矿机电，20117 机械工业部主编.机械设计手册（新版）.北京：机械工业出版社，20058 刘灿辉，轧辊自动上料系统浅谈及分析，钢铁研究学报，2012.08第24卷9 黄自强，自动出料专用卷圆机的研制，装备维修技术，2007年第4期10 卢玉明.机械设计基础（第6版）.北京：高等教育出版社，198711 濮良贵.机械设计.北京.第七版;高等教育出版社，2002:66-8712 束德林.工程材料力学性能.北京：机械工业出版社，200713 苏联莫施宁.卷板机