焊缝自动打磨机设计_开题报告
青岛农业大学
本科生毕业论文(设计)开题报告
题 目： 焊缝自动打磨机设计
说 明
一、开题报告前的准备
毕业论文(设计)题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业论文(或设计)的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：
1.研究(或设计)的目的与意义。应说明此项研究(或设计)在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。
2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。
3.课题研究(或设计)的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。
4.研究(或设计)方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究(或设计)方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业论文或完不成设计任务。
5.实施计划。要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。
二、开题报告
1.开题报告可在导师所在教研室、专业或学院范围内举行，须适当请有关专家参加，导师必须参加。报告最迟在毕业(生产)实习前完成。
2.本表在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、导师、所在学院(要原件)各一份。
三、注意事项
1.开题报告的撰写完成，意味着毕业论文(设计)工作已经开始，学生已对整个毕业论文(设计)工作有了周密的思考，是完成毕业论文(设计)关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。
2.无开题报告者不准申请答辩。
3.本表要用计算机填写，签字要手写。
一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义等)
传统我国机械制造业属于劳动密集型产业，效率低，成本高，投入产出性价比低。如今随着科技的迅速发展，自动化技术得到的普遍重视，大量的体力劳动被一些自动化装置所代替，大大降低了生产成本，提高了生产效率。机械设计制造及其自动化，主要是应用自动化技术，实现连续自动化生产过程。机械制造自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械制造自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响，在很大程度上给企业和国家创造了巨大的利润，提高了企业生产的竞争力和国家工业生产水平，促进社会主义经济又好又快发展。
在国内实际的机械加工生产当中 ，特别是在机加工车间当中 ，焊缝的打磨都是用人工的 ，效率低下，且打磨不彻底 。三五个人可能需要半天或一天才能打磨完 。另外，机械材料焊缝打磨过程中，往往噪音很大，打磨后的粉尘会随着抛光机砂轮的切线方向以高速飞溅而出，对工人的身体特别是眼睛易造成伤害，同时粉尘会弥漫在半高的空气当中，对工作人员的身体影响较大，特别是呼吸器官有损害。工作
环境质量差。对于轨枕模具，有其自身的特点，就其加工工艺而言 ，在其焊合各种端板和底板及侧板等板料后 ，需要对其上平面槽间隔壁焊缝进行打磨 ，达到一定的平整度 ，其粗糙度符合一般要求即可 ，但因为其生产属大批量生产 ，因此，机械加工生产效率对于金属机械加工公司而言是最重要的 。就整个机加工工艺工程而言 ，焊缝打磨过程的效率直接影响工程工艺的进度 ，按照现有的打磨方式 ，经常会发生这样的情况 ，打磨的工序过程中 ，工人不停的打磨，工作过程累且不太安全，互相之间有干扰，同时，下一个工序的工人因为前边打磨的太慢节奏跟不上在等活。同时现有打磨方式常常影响设备性能，主要因素有：当切刀变钝，不仅难以切削，而且切削过程中会增加电能损耗，故必须保持切刀的锋利和正确的切削角度；由于叶轮挡板的周边被磨损，则其推压力不能使木片保持正确的方向，而产生推力角向下，此时，木片不能与轮鼓的内面相平行.久之，挡板边缘的磨损会愈加严[2] ；挡块、垫板磨损由于推压的方向不正确，会造成挡块和垫板的磨损加剧，并且使挡块和垫板间的间隙变大.进而被压塞，造成挡块和垫板间产生较大的压力，阻碍打磨机的正常运转；少量木片的端部在通过切刀与压板间的间隙时，也受
到挤压，其结果是不仅耗电量大，而且生产效率低，磨削质量下降。切刀的安装位置准确与否决定着磨削的程度及质量，故切刀的位置必须安装准确。铁屑在切刀和压板间的空隙中排出，故须保持槽道的清洁，以免堵塞.刀环轮鼓的设计不能有狭窄段。综上分析，为了使打磨机生产性能达到最佳效果，除了有针对性地排除可能出现的影响因素外，还必须重视设备的设计质量和结构型式，如切削角、叶轮臂的形状等，以改进设备的工作性能，提高产品质量[2]
因此焊缝打磨的自动化，符合我国社会的现状原则，符合我国改革开放的基本要求。能够推动科学技术进步，改善环境保护。
二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)
中国是世界第一大国 ，劳动力丰富廉价 ，加上中国的世纪发展的国情 ，中国制造业相对落后，行业技术粗糙 ，效率低 ，早期和近段时间主要采用小型砂轮打磨机从事生产缺点是效率低，污染大，操作相对不安全；但随着生产力的提高 ，制造领域的技术含量稳步提高，先引进国外先进技术和设备 ，随后 ，国内自行研制的应用型工具产品不断扩大 。如
推车式底板打磨机的研制避免手工把持机器蹲下操作，减少劳动强度，保证质量[1]；水轮机座环平面打磨机的研制配合径向垂直进给完成设备平面磨削[7]、双毂轮打磨机的研制成功比水平圆盘打磨重量减轻2/3，产量增加40％[6]，大大提升了国内机械加工领域的实际应用水平。美国采用小型钢轨打磨机可减少列车沿钢轨运行时的噪声振动等级[5] 。但是国内实际生产中，对于焊缝方面的处理工艺存却比较落后，如：道路轨枕模具加工工艺，机械加工过程中，上一工序焊接完成后，工人对焊缝进行打磨，工人手握抛光机身体半躬，离焊缝较近，就会出现上效率低污染大，不安全的问题。机械行业焊缝打磨技术一直停留在传统的手携式小型打磨机操作上，工人手持小型机打磨不仅效率低，而且长时间作业的疲劳和粉尘都严重损害人身健康。尤其是粒径为0.5~5!m的粉尘可通过呼吸道直接到达肺部而沉淀，使人容易得矽肺病 [9] 。拟定设计解决方向：可通过工作头内部风扇的转动产生负压，将磨墙产生的灰尘吸入吸尘箱，通过过滤网和出气口将空气排出，减少灰尘对工人的伤害，同时起到环保作用。此设计可广泛应用于内外墙面磨平和抛光处理、木工件和金属件的打磨抛光和旧油漆的除漆处理等，大大提高施工效率和工程质量，打磨效率
是人工的4-6倍 [9] 。也可在工作部位设置安装除尘罩。当前，国际技术上对于解决的方案，设计中普遍采用的设备有：新型直线打磨机(New Straight-Line
Sander)重量轻噪音小；砂带工具(Dynafile Abrasive
Belt Tool) 绝热、安全、舒适；新型无齿盘打磨器(New
Gearless Disc Sander)不用齿轮设计减少停机和维修；万能工具箱(Wersatile Dynastraight Kit)等[8] 。
纽约州的Dynabrade International公司推出的新型气动直线打磨机是打磨木材和各种坚固材料表面的粗型,平整和倒圆的理想工具。因其上有一个打磨平面用的标准打磨垫,也可装上适合轮廓形状的、能进入尖角的和到达工件棱 [8] 。。 DYNALINE 直线打磨机的优点是快捷高效适用于平面直线作业 ，但不灵活，因此拟定方向将直线打磨工作行进过程改为二维操作，即在一定平面内对焊缝进行打磨 ；能够完成不同平面的要求；适用于大批大量生产、形状相对规整的平面或立面等。从而实现高效率 ，易控制 ，便于操作 ，安全性好。因而，要求启动打磨机后，将它垂直放到工作面上，进行来回打磨。每个行程应尽可能的长。并且应垂直于工作面方向施加足够的压力。但应注意，在砂盘上施加的压力过大，并不能增加打磨的速度。相反，还会减慢工作速度，并会增加
砂盘的磨损。由于这种打磨方式在板件卜留行交叉的打磨痕迹，故又称交叉打磨。回程将磨削去程时留卜的毛刺，从而保证打磨的表面的光滑[4]。由于模具体积较大，进给运动只能通过砂轮的运动实现，因此要求砂轮具有足够的运动坐标，以实现复杂表面的的打磨[3]。
参照相关资料及根据所学知识，拟设计焊缝自动打磨机机，主要采用带传动、螺旋机构、移动从动件滑块机构等基本传动和机构实现焊缝打磨的主要操作和运动。
主要参考文献
[1] 朱派龙，范晓光．推车式地板打磨机的研制．大连理工大学，1998（2）：46-47；
[2] 李秉生，尹梁.轮毂式打磨机使用性能的影响的因素． 黑龙江省林业设计研究院，1999
（3）：20-21；
[3] 李俊源．数控汽轮机缸体表面打磨机的研制．四川轻化工学院学报，1996（12）：38-42 ；
[4] 陈宗蓟．盘式打磨机的使用．汽车与配件；2004（18）；
[5] 王贵棠．美国的小型钢轨打磨机．1986（3）：
25-26；
[6] 双毂轮打磨机研制成功．北京市木材厂．江西省木材工业研究所，27；
[7] 张笑天．水轮机座环平面打磨机的研制．哈尔滨电机厂；1999（3）47-49；
[8] 王水译．产品与技术products＆technology ,1996（5）:1-2;
[9] 吴神丽，李宏穆，孙淑云．一种无尘墙体打磨机的设计．成都理工大学核技术与自动化工程学院；2008-1：104-105；
三、研究方案(研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等)
研究内容：
1）完成焊缝自动打磨机的运动方案设计，绘制机构运动示意图；
2）进行机构的运动分析，根据加工成型要求，完成工作循环图，及相关机构尺寸的确定；
3）进行机构动力分析；确定电机的功率、转速；采用强度计算、经验、类比等方法，设计确定机构中各构件的截面形状及截面尺寸；
4）完成结构设计，绘制零件图，机械的装配图。
研究目标：
实现焊缝自动打磨机将在V型角钢轨道内,经定位销孔定位后电机带动砂轮打磨焊缝的基本工作过程，达到方案论证充分、设计计算准确、结构设计合理、工作安全可靠。
研究方法：
数学计算及理论论证、作图法、经验公式法、强度校核计算等。
技术路线：
焊缝自动打磨机要求完成的工艺动作有以下六个动作：
(1) 移动：利用滚轮与轨道实现移动；
(2) 定位：利用定位销与定位孔的配合和定位实现定位，保证打磨机能够均匀分布于两焊缝位置；
(3)进给：要求在手轮的控制下砂轮能够上下往复运动；
(4)打磨 ：接触焊缝后，给一定进给量，要求砂轮前后往复移动，完成焊缝直线打磨。具体由工人推动打磨机手柄控制；
(5)除屑：要求在砂轮打磨过程中用刷扫除。
机构运动示意图：如图1