EA系列發(fā)動機缸體氣動翻轉機設計【全套含CAD圖紙、說明書】
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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
課題名稱
EA系列發(fā)動機缸體氣動翻轉機設計
課題來源
東風汽車設備專用廠 (21廠)
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
班 級
學生姓名
指導教師
完成日期
一、 課題來源、目的、意義
1. 課題的來源
本課題針對東風汽車設備專用廠制造EA系列發(fā)動機缸體裝配線中的翻轉機構,從而實現(xiàn)在裝配過程中,通過翻轉機對發(fā)動機缸體的翻轉,實現(xiàn)每個面的裝配、加工等工作。
2. 本課題研究目的
通過對本課題的研究,可以在裝配過程中,減少人工翻轉工件的勞動強度和危險,提高工作效率。翻轉機采用氣壓動力完成工序所需的翻轉動作。翻轉角度較為精確,提高產品的市場競爭優(yōu)勢。
3.本課題研究的意義
隨著企業(yè)裝配作業(yè)自動化程度的提高,氣動系統(tǒng)以其輕巧、價廉、無污染,電氣操作簡便、快捷、省力的獨特優(yōu)勢,正越來越被重視與推廣。EA系列發(fā)動機缸體在裝配過程中,需要實現(xiàn)將缸體由水平放置向垂直方面翻轉90°的翻轉操作。原先此操作均由人工完成,既費時又費力。目前,設計一臺由氣動系統(tǒng)控制的發(fā)動機缸體翻轉機,以便自動完成發(fā)動機缸體的搬運和翻轉。
二、 國內外概況、預測和文獻綜述
眾所周知,工業(yè)化的基礎是機械化、自動化,并隨著社會科技的發(fā)展,信息化也逐漸成為了工業(yè)化不可缺少的組成部分。在新的世紀里,科學技術必將以更快的速度發(fā)展,而它的發(fā)展趨勢可以歸納為“四個化”:柔性化、靈捷化、智能化、信息化。即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產各種產品的需要,能適用于迅速更換工藝、更換產品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調的柔性,使生產推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產制造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗、人耗大大降低,高自動化生產,追求人的智能于機器智能高度結合的智能化以及主要使信息借助于物質和能量的力量生產出價值的信息化。
為了上能力,上水平,十年前東風公司由美國康明斯公司引進了先進的柴油發(fā)動機B系統(tǒng)4B和6B產品及技術,并引進了先進的摩抹滾輪裝配線。據(jù)說,在美國康明斯公司該裝配線上的關鍵設備---180°翻轉機格外搶眼,它是一個跨線體龍門式的龐然大物,結構復雜,制造精良,外部罩有鋼絲網(wǎng)罩,并懸掛著“禁止拍照”的牌子,價格十分昂貴。
摩擦滾輪裝配線是全套引進轉換設計,而發(fā)動機總成翻轉機卻是自引開發(fā)設計,要自引開發(fā)設計這一關鍵設備與先進的洋裝配相匹配,確實有難度,參看我們的汽油發(fā)動機的翻轉,或許能得到些許啟發(fā)。EQ140汽油發(fā)動機的裝配工藝方式不同,裝配線形式也有別,翻轉機結構對柴油機裝配線不適合,要么結構不良,故障多,還常掉總成;要么占地面積大,噪聲高,用戶不中意。再看看外地的柴油機廠家的情況吧,因品種多,批量不是很大,沒有適合大批量的專用翻轉機,只有結構簡易的通用翻轉架,全靠人工翻來轉去。
隨著發(fā)動機裝配線轉化設計的全面深入,對翻轉機的壓力更大了。時間緊,難度大,缺參考,少借鑒,反復閱讀裝配工藝流程和技術協(xié)議書,細心研讀6B和4B產品總成圖以及相關產品零件圖,找出相關尺寸及4B和6B兩個產品在空間所占位置和翻轉運動時所需空間,確定兩個產品翻轉運動不能發(fā)生干涉的最小范圍,既要考慮4B和6B產品能通用,又要照顧到90°翻轉機能最大限度的通用。尤其是當時的環(huán)境,用戶提供不了食物產品的情況下,絞盡腦汁,從構思草圖到初步方案,從焊接結構到鑄造結構,加之用戶本身吃不透的多次變更,經(jīng)多次磋商和討論,通過加班加點、廢寢忘食,最終開發(fā)出了立柱橫梁式柴油機發(fā)動機總成180°翻轉機。
180°立柱橫梁式翻轉機首輪開發(fā)設計制造并一舉調試成功,同時也較成功地派生出了90°柴油發(fā)動機總成的翻轉機。而且為后來的許多項目提供了模式或借鑒翻版。先后為專用設備廠和社會各用戶增添了不少有形或無形效益,也為汽車行業(yè)的發(fā)展做出了自己的貢獻。據(jù)悉,美國180°翻轉機很復雜,很高大,精度很高,占地面積大,價錢昂貴,而我們的180°翻轉機結構較簡單,較小巧靈活,占在地面積小,造價低,很能解決問題。
三、系統(tǒng)設計方案及可行性分析
1.課題分析
隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展,各汽車廠總裝線不斷進行技術改造。汽車發(fā)動機在裝配式,需要上下、內外各面裝配,于是發(fā)動機翻轉機已成為不可缺少的重要設備。發(fā)動機翻轉機,其原理是氣缸夾緊,電機驅動翻轉,氣缸松開,電機驅動滾輪轉動,使缸體移出翻轉機構。以上是機械動作,所有動作均通過PLC來控制。要求在裝配過程中,減少人工翻轉工件的勞動強度和危險,提高工作效率。
2.系統(tǒng)方案設計
本課題的系統(tǒng)設計方案為發(fā)動機翻轉機設計。課題要求當發(fā)動機裝在托盤上,在生產線上進行流水作業(yè)時,為了完成各個面的加工、裝配工作,需要在某個工位將其翻轉至需要的角度;當托盤帶著發(fā)動機運動至一特定位置時,采用傳感器測量,通過氣動翻轉機開始實行自動化翻轉。
方案一:發(fā)動機的提升靠翻轉機上的提升氣缸帶動,該提升氣缸帶動橫梁,從而提起發(fā)動機。其方案圖2.1如下所示:
垂直導向桿
橫梁
頂部框架
提升氣缸
圖2.1 方案一的方案圖
方案二:在翻轉工位布置一舉升定位裝置,這樣可簡化翻轉機的機構,取消其夾緊機構部分有上升、下降功能。其方案如圖2.2所示。
圖2.2 方案二的方案圖
3. 可行性分析
方案一:
(1)該裝置是通過翻轉機上的垂直移動氣缸,通過兩個垂直導向桿,帶動橫梁上下移動。從而帶動擴架,最終帶著發(fā)動機上下移動。
(2)翻轉機的氣壓系統(tǒng)中氣壓缸設置了雙向緩沖裝置,采用了同步動作回路,使翻轉機翻轉平穩(wěn),提高系統(tǒng)的安全性和可靠性;
方案二:
在裝配線上,為了使與之相配的單機能高效準確地對發(fā)動機進行裝配工作,提高生產效率,這就對發(fā)動機的二次定位提出了較高的要求;同時為簡化翻轉機的機構,該舉升定位裝置就是為滿足這一要求而設計的。
舉升定位裝置應用于發(fā)動機裝配輸送線中,其功能是將托盤精確定位、舉升脫離線體后,協(xié)助單機完成對發(fā)動機進行工作。該設備主要由動力裝置(舉升氣缸)、舉升機構、導向機構、定位機構等幾部分組成。
該方案工作原理:
當托盤(放置有發(fā)動機)運行到舉升定位裝置上方時,該工位處的占位接近開關向舉升氣缸發(fā)出占位信號,由舉升氣缸上的磁性開關控制舉升氣缸動作,通過舉升機將內裝托盤舉升到位。在此過程中,定位機構可準確地對內裝托盤進行定位,并使內裝托盤脫離線體;同時由導向機構保證舉升動作的平穩(wěn)性。舉升到位后,舉升氣缸上的磁性開關向翻轉側移機發(fā)出舉升到位信號,翻轉機工作,完成既定動作后,并將該信號通過接近開關發(fā)給舉升氣缸,由磁性開關控制舉升氣缸動作,使舉升機構下降將內裝托盤放回到輸送線體上,此時托盤已脫離舉升回轉裝置,由輸送滾輪將內裝托盤傳送到下一個工位。舉升回轉裝置在原始位置等待下一個托盤。以此循環(huán)往復。
該方案械設備特點:
一般翻轉機在夾緊單元夾緊工件后,要提升一定高度,使工件與托盤拉開一定距離,留出翻轉空間。夾緊單元的提升是利用電機加齒輪、齒條的方式實現(xiàn)。夾緊單元整體的側移也是利用電機加齒輪、齒條的方式實現(xiàn),工件的翻轉是利用伺服電機加齒形帶的方式實現(xiàn)的。本翻轉機有以下幾點特點:
①取消了翻轉機上的提升動作,改由舉升定位裝置實現(xiàn)。而舉升定位裝置采用氣缸舉升,沒有提升電機,使翻轉側移機結構得到簡化;
②翻轉動作采用旋轉氣缸加液壓緩沖器及機械擋塊控制翻轉前后位置,結構簡單,調整方便、可靠;
③垂直夾緊缸采用帶鎖氣缸,夾緊安全可靠;
④全部結構采用氣缸加直線導軌的方式,結構緊湊,重復精度高;
⑤沒有齒輪、齒條的加工,機械加工成本降低;
⑥沒有電機,特別是沒有伺服電機,使電器控制難度及電器成本大大降低;
⑦使用費及維護成本得到降低;
⑧全部電磁閥裝在一個集裝板上,避免了電磁閥因數(shù)量較多而產生凌亂現(xiàn)象。
難點:
①整體動作復雜,動作程序需要合理考慮;
②如何在有限的空間內合理布置各氣缸;
③垂直夾緊單元的同步問題需要解決;
④兩翻轉氣缸的同步問題需要解決。
綜上,兩種方案都能實現(xiàn)發(fā)動機在生產線上的翻轉,但方案二中的該種翻轉機一般采用龍門結構,機械結構復雜,加工難度高,行走裝置及提升重量較大,外購件成本高,電器控制難度大,維修調試困難。故綜合比較下選擇方案一.
4、 預計達到的要求及預計的關鍵技術
1.預計需達到要求、技術指標
在發(fā)動機裝配過程中,通過翻轉機對發(fā)動機缸體的翻轉,從而實現(xiàn)每個面的裝配、加工等工作,以減少人工翻轉工件的勞動強度和危險,提高工作效率。翻轉機由人工完成工件的進出,采用氣壓動力完成工序所需的翻轉動作。翻轉角度較為精確。
2.預計的關鍵技術
1)保證發(fā)動機翻轉的各點位位置精度,保證翻轉角度誤差小。
2)如何保證各步驟有序工作的控制技術。
五、課題研究進展計劃
序號
設計(論文)各階段名稱
日 期
1
熟悉、分析畢業(yè)設計的具體技術要求;調研、查閱相關文獻資料和設備;初步制定課題方案完成開題報告。
14/1-10/3
2
確定課題總體方案。進行方案的優(yōu)劣分析、比較;最終選擇確定應用方案.
11/3-24/3
3
翻譯與專業(yè)相關外文資料一份;進行具體的設計、計算、數(shù)據(jù)處理,最后完成總體設計的總圖。
25/3-14/4
4
進行傳動系統(tǒng)設計、計算;進行主要零部件的設計計算。
15/4-28/4
5
整理設計資料;撰寫完成畢業(yè)設計論文。
29/4-12/5
6
整理、檢查、匯總畢業(yè)設計資料、交畢業(yè)設計資料.
13/5-26/5
7
準備畢業(yè)答辯并整理資料。
27/5-2/6
六、應閱讀的主要參考文獻
1.《機械工程設計手冊》 機機械工業(yè)出版社,2010年。
2《裝配輸送自動線設計手冊》 機機械工業(yè)出版社,2009年。.
3..郭景坤,董芳亮。大型自動翻轉機的設計研究[J].一重技術,2009,132(6):20-22
4.曾岸,成國真,何文杰。液壓自動翻轉機的研制[J].機械開發(fā),1998,(4)23-25
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