自動墻壁清洗機畢業(yè)設計

大學興湘學院1目錄1引言111清洗建筑表面的意義112目的和現(xiàn)實意義113研究現(xiàn)狀22方案評價與選擇321高樓外墻清潔機的結構和工作3211設置于頂樓的支撐突梁3212支撐纜繩4213乘載用掛籠4214動作馬達4215升降結構5216清洗刷522方案評價與選擇53運動學及結構方案的確定631運動學參數(shù)選定632計算總傳動比和分配各級傳動比833計算傳動裝置運動和動力參數(shù)84傳動零件的設計計算1041第一級齒輪傳動設計計算10411初步計算10412校核計算1042第二級齒輪傳動設計計算14421初步計算14422校核計算14423確定傳動主要尺寸1643畫簡圖18431初估軸徑18432初選聯(lián)軸器19433初選軸承195軸的校核計算2051高速軸受力分析2052中間軸校核計算21大學興湘學院26高速軸軸承驗算28致謝30參考文獻31附錄31附錄1外文文獻翻譯附錄2外文文獻原文附錄3自動墻臂清洗機裝配圖A0附錄4自動墻臂清洗機零件圖1A1附錄5自動墻臂清洗機零件圖2A1附錄6自動墻臂清洗機零件圖3A3大學興湘學院11引言引言引言引言11清洗建筑表面的意義清洗建筑表面的意義清洗建筑表面的意義清洗建筑表面的意義隨著人類社會的不斷發(fā)展進步，城市規(guī)模不斷擴大，城市建筑更加規(guī)范，完美。千姿百態(tài)的各式建筑，尤其是高層建筑外墻都用各種建筑材料進行裝飾，如粘帖各色墻磚，瓷磚，馬賽克，或涂上涂料，但是，自然界的風吹雨打，日光輻射，塵埃污染，以及一些人為或偶然事故等原因，一段時間過后，建筑表面都將不同程度地變得污濁灰暗，破舊不堪，在環(huán)境差的地區(qū)，污染或損壞還相當嚴重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清潔，就需要經常清洗，整理。為此，世界發(fā)達國家和地區(qū)，對保持建筑表面的清潔非常重視，并以法律的形式明確規(guī)定，每年必須定期清洗，否則將受到處罰。近年來，我國各級政府部門的環(huán)境保護意識已發(fā)生了很大改變，國內一些大，中城市，特別是旅游，開放城市，旅游景點，為保持建筑表面清潔，也制定出臺了相應的法規(guī)，全國范圍的衛(wèi)生評比活動，把保持建筑表面清潔列為考核的重要指標之一，其中高層建筑的外墻，醒目，突出，自然也就成為檢查的重中之重。有信息表明，十五期間國家用于環(huán)境保護的投資將由九五期間國民生產總值的15翻倍增加至4，同時還伴隨以產業(yè)政策的優(yōu)惠。所以，隨著我國改革開放的不斷深入，政府，公民的環(huán)保意識的不斷加強，建筑表面清潔問題必將引起各方面的高度重視，建筑清洗行業(yè)必然具有廣泛的發(fā)展前景，將產生巨大的經濟效益和社會效益建筑表面清洗主要包括外墻清洗和中央空調風管的清洗，目前外墻清洗是采用傳統(tǒng)的“蜘蛛人”清洗，這是以犧牲生命為代價的非人工作，部分城市頒布了建筑表面清洗條例；由于非典事件，公共衛(wèi)生得到了高度的重視，特別是中央空調風管的清洗，最近有關中央空調的清洗條例很快出臺；因此對于建筑表面清洗提供一個完備的解決方案，必然打破一個傳統(tǒng)的產業(yè)格局，改變了人們的工作方式，用機器人清洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工清洗或無法清洗，是必然的發(fā)展趨勢。12目的和現(xiàn)實意義目的和現(xiàn)實意義目的和現(xiàn)實意義目的和現(xiàn)實意義洗墻機的功能主要在于清洗大樓窗戶、外墻等外部結構，然而礙于在清洗大樓時清洗后廢水的處理，清洗的效果、效率等等，目前市面上尚無自動的大樓洗墻機。改革開放以來，隨著我國經濟的高速發(fā)展，高層式建筑如雨后春筍般的拔地而起。高樓外墻的外觀保養(yǎng)和清潔成為樓宇管理不可缺少的一部份。有需求就由市場，高樓外墻的清潔必將成為一種經濟效益高，前景廣闊的行業(yè)。在中國，這種行業(yè)正在逐漸興趣。我國高墻清潔主要采取兩種形式。大學興湘學院213研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀綜觀目前市面上可見的洗墻機，清洗方式主要還是以人工清洗為主，所以都是以掛籠垂降，再以人工方式清洗墻面；然而垂掛以及掛籠的升降方式便較具變化。傳統(tǒng)的是人手清潔，用繩把人系住和定位，逐層清潔。這種方式人在半空吊來吊去的（好象攀崖運動員下山時那樣），勞動強度高，效率低，因為主體是人，所以帶有一定的危險性。現(xiàn)代的機器人清潔，現(xiàn)代科技的發(fā)展，機器人代替人手工作是必然的趨勢，在國外和我國的一些清潔公司已經采用了機器人來進行高樓外墻的清潔工作，但是這些機器人構造復雜，操作復雜，功能繁多（有些功能是很少用到或在某些場合不會用到），造成成本高（如果是一些由人工智能的機器人就更加不用說了）和資源浪費的現(xiàn)象。針對這個問題，我們設計了一個操作簡單，經濟實用的高樓外墻清潔機器。大學興湘學院32方案評價與選擇方案評價與選擇方案評價與選擇方案評價與選擇21高樓外墻清潔機的結構和工作高樓外墻清潔機的結構和工作高樓外墻清潔機的結構和工作高樓外墻清潔機的結構和工作現(xiàn)代高樓外墻自動清洗機的結構主要分為下面幾種211設置于頂樓的支撐突梁設置于頂樓的支撐突梁設置于頂樓的支撐突梁設置于頂樓的支撐突梁以下為一些常見的支撐突梁（1）固定式如圖21所示（A）F型突梁BL型突梁圖21固定式突梁2活動式設有活動滑軌,如圖22為一種滑軌圖22滑軌滑軌式的作動情形如圖23所示圖23滑軌式的作動情形大學興湘學院4滑軌有多種形式如圖24所示A水平式滑軌B自走平臺C垂直式滑軌圖24多種形式的滑軌直接將大型起降車設置于頂樓，方便隨時清洗，亦有助施工維修，但成本高昂且占空間。212支撐纜繩支撐纜繩支撐纜繩支撐纜繩纜繩能承受高度張力，目前專用纜繩就可達到需求。213乘載用掛籠乘載用掛籠乘載用掛籠乘載用掛籠小型掛籠如圖25所示圖25小型掛籠中型掛籠如圖26所示圖26中型掛籠214動作馬達動作馬達動作馬達動作馬達對于馬達，一般來說有以下要求A高扭力、低轉速。大學興湘學院5B斷電自動煞車。C機械煞車裝置。D靜定功能。215升降結構升降結構升降結構升降結構對于升降的結構，目前計劃主要依現(xiàn)有一般市面上可見的機構加以改良，作為自動洗墻機的作動裝置，裝在樓頂?shù)牟竭M電動機帶動卷桶控制鋼絲繩的收放，使的刷子部分的執(zhí)行機構能在高墻上縱向移動。在這里,選擇卷揚機類似的機構,加以改進。216清洗刷清洗刷清洗刷清洗刷考慮到刷子受到的摩擦力很小，刷子的轉動動力由小電機提供，如圖所示刷子部分采用紅外線測距。當墻上的玻璃窗等與墻的豎直距離不等時，刷子不能很好的清洗玻璃等凹或凸出來的部分。所以從機器采用紅外線測距，使刷子能更好的工作，即使有突出的墻沿，也可以通過機器自己調節(jié)線圈產生的磁場和彈簧力來調節(jié)刷子由一個獨立的電動機帶動。為了使機器在刷子往返運動中，不會使機構左右搖擺，所以采用一些輔助機構來減少左右搖擺，如圖所示，采用末端加有一個輪，此輪與墻接觸。當機器向下運動時，輪與墻之間是滾動摩擦，使機器向下運動時，可以使機器與墻之間保持一定的距離，從而不會撞到墻或者玻璃，當墻左右搖晃時，這時，輪與墻之間產生滑動摩擦，對機器左右搖擺有一定的抑制作用。還有一些輔助機構使得清潔機在墻上工作更加平穩(wěn)。22方案評價與選擇方案評價與選擇方案評價與選擇方案評價與選擇根據任務書的要求，結構簡單，操作方便，投資小，成本低，安全可靠，工作效率高，故選用，水平式滑軌，支撐纜繩，小型掛籠，升降機構采用類似卷揚機機構，工作部，利用工作電動，經減速器減速，帶動清洗刷轉動，實現(xiàn)清洗功能。大學興湘學院63運動學及結構方案的確定運動學及結構方案的確定運動學及結構方案的確定運動學及結構方案的確定根據任務書要求，一小時可以清洗墻面600800平方米，考慮到結構簡單，直接單向進給，故只考慮升降，而且要達到600800平方米，所以要選用大型號的清洗刷。其結構如圖31所示圖31清洗刷結構圖31運動學參數(shù)選定運動學參數(shù)選定運動學參數(shù)選定運動學參數(shù)選定初選卷揚機，根據GB/T19952002，選用雙卷快速快溜放卷揚機，額定速度為20M/MIN25MIN，額定載荷為25KN。根據初選的卷揚機，則定清洗刷直徑應500MM。清洗刷與墻面的摩擦力查機械設計手冊得工程塑料的動摩擦因數(shù)在0105KU之間，因為，清洗刷基本上靠自動壓在墻面上，又要考慮到清洗干凈，故選用動摩擦因數(shù)較大的工程塑料，選定其動摩擦因數(shù)為05KU，估算清洗裝置200300KG，故2000051000KFNUNN工作機所需輸入功率100023230100010001WWFPKW各部件的傳動效率大學興湘學院7工作機的效率1W傳動裝置中各部分的效率,查機械手冊得8級精度的一般齒輪傳動效率097齒彈性聯(lián)軸器傳動效率0992L齒式聯(lián)軸器傳動效率099球軸承傳動效率099球一對滾子軸承099滾一對電動機至工作機之間傳動裝置的總效率L球齒齒滾滾09920990970980970980990879所需電動機功率23026170879WDPPKW由601000WDNPI,得601000601000230875MIN500WNRDPIPI查表132,得圓柱齒輪傳動單級傳動比常值為35,故電動機轉速的可選范圍22123587535787817218838MINWNIINR對Y系列電動機通常多選用同步轉速為1000R/MIN或1500R/MIN的電動機,故選用同步轉速為1500R/MIN。選用Y100L24,額定功率3KW,滿載轉速1430R/MIN,電動機極數(shù)為4，軸伸尺寸000900042860。其具體參數(shù)如下型號Y100L24額定功率/KW30鐵心長度/MM135氣隙長度/MM03定子外徑/MM155定子內徑/MM98定子線規(guī)NCDC1118每槽線數(shù)31并聯(lián)支路數(shù)1繞組型式單層交叉大學興湘學院8節(jié)距19/210/1811槽數(shù)Z1/Z236/32轉動慣量/KGM200067質量/KG3832計算總傳動比和分配各級傳動比計算總傳動比和分配各級傳動比計算總傳動比和分配各級傳動比計算總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置的總傳動比要求為14301633687535MWNIN式中MN電動機滿載轉速,R/MIN一般推薦展開式二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比121315II,取124782,3416II。33計算傳動裝置運動和動力參數(shù)計算傳動裝置運動和動力參數(shù)計算傳動裝置運動和動力參數(shù)計算傳動裝置運動和動力參數(shù)該傳動裝置從電動機到工作機有三軸,依次為、軸,則331各軸轉速各軸轉速各軸轉速各軸轉速11430MINMNNR11430299038MIN4782NNRI212143087537MIN16336MNNNRIII式中MN為電動機滿載轉速,R/MIN；1N、N、N分別為、軸轉速,R/MIN為高速軸,為低速軸332各軸功率各軸功率各軸功率各軸功率275309922731DLPPKW275309920970992623DLPPPKW齒球齒球275309920970990970982493DLPPPKW齒滾齒球齒滾式中PD為電動機輸出功率,KWP、P、P分別為、軸輸入功率,KW；333各軸轉矩各軸轉矩各軸轉矩各軸轉矩669551095510273114301823850TPNNMM大學興湘學院966955109551026232990388376745TPNNMM66955109551024938753727197814TPNNMM大學興湘學院104傳動零件的設計計算傳動零件的設計計算傳動零件的設計計算傳動零件的設計計算41第一級齒輪傳動設計計算第一級齒輪傳動設計計算第一級齒輪傳動設計計算第一級齒輪傳動設計計算因傳動無嚴格限制,生產批量小,故小齒輪用40CR,調質處理,硬度241HB286HB,平均取為260HB大齒輪用45鋼,調質處理,硬度為229HB286HB,平均取為240HB齒輪采用非對稱支承結構安裝。計算步驟如下齒面接觸強度計算411初步計算初步計算初步計算初步計算轉矩T1,11823850TNMM齒寬系數(shù)D,由表1213,取10DAD值,由表1216,估計13,取88DA接觸疲勞極限LIMH,由圖1217C,得LIM1LIM2710,580HHMPAMPA初步計算的許用接觸應力H1LIM10909710639HHMPA2LIM20909580522HHMPA傳動比I,4782IU初步計算小齒輪直徑D1,23111381DDUDMMU,取145D初步齒寬B,1104545DBDMM412校核計算校核計算校核計算校核計算圓周速度V,11451430337601000601000DNVMSPIPI精度等級由表126，選用8級齒數(shù)Z1、模數(shù)M和螺旋角12122,10524ZZIZ，取Z21051145204545522TDMZ,由表123,取2NMMM大學興湘學院112ARCCOSARCCOS12652045455NTMM和估計值接近使用系數(shù)KA由表129,125AK動載系數(shù)KV,由圖129,118VK齒間載荷分配系數(shù)HK11221823850810645TTFND12581062252100/45ATKFNMMB取故11077167Z大學興湘學院12螺旋角系數(shù)Z,COSCOS1265099Z接觸最小安全系數(shù)MINHS,由表1214,得MIN105HS一般可靠總工作時間HT,42501616000HTH應力循環(huán)次數(shù)LN911606011430160001372810LHNNT98211137281047822870810LLNNI接觸壽命系數(shù)NZ,由圖1218,1097NZ,2115NZ許用接觸應力HLIM111LIM71009765590105HNHHZMPASLIM222LIM58011563524105HNHHZMPAS驗算12121HEHKTUZZZZBDU22337182385047821189824507709945454782247881HMPA,故09Y齒間載荷分配系數(shù)FK,31727167070RY前已求得174RFKY取,故大學興湘學院1611077168Z螺旋角系數(shù)Z,COSCOS133210099Z接觸最小安全系數(shù)MINHS,由表1214,得MIN105HS一般可靠總工作時間HT,42501616000HTH應力循環(huán)次數(shù)LN812606012990381600028710LHNNT8721228710341684010LLNNI接觸壽命系數(shù)NZ,由圖1218,1110NZ,2116NZ許用接觸應力HLIM111LIM71011074381105HNHHZMPASLIM222LIM58011664076105HNHHZMPAS驗算2212221235483767453416118982440770997272341650597HEHHKTUZZZZBDUMPA，故089Y齒間載荷分配系數(shù)FK,383330168069RY前已求得175RFKY式162,得各軸的最小直徑分別為142587170557571128大學興湘學院19332731102126551430PDCMMN33262310221036299038PDCMMN3324931023114987537PDCMMN式中C為軸強度計算系數(shù),40CR所對應的系數(shù)為102考慮到實際情況,可將這三軸的最小軸徑定為25MM,50MM和35MM。432初選聯(lián)軸器初選聯(lián)軸器初選聯(lián)軸器初選聯(lián)軸器聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉矩外,有些還具有補償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能,以及具有緩沖、吸振、安全保護等功能。電動機軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于軸的轉速較高,為減小啟動載荷,緩和沖擊,應選用具有較小轉動慣量和具有彈性的聯(lián)軸器,該設計選用彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于軸的轉速較低,不必要求具有較小的轉動慣量,但傳遞轉矩較大,又因減速器與工作機不在同一底座上,要求具有較大的軸線偏移補償,因此選用鼓形齒式聯(lián)軸器。根據上述分析并考慮到實際情況,聯(lián)軸器選擇如下電動機軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器選用LT4聯(lián)軸器1128442544JJ/43232002GBT。433初選軸承軸承是支承軸頸的部件。由于該傳動裝置采用兩對斜齒輪傳動，經比較選擇，采用兩對角接觸球軸承和深溝球軸承。從高速軸到低速軸，選用的軸承分別為7307C、30210、30210，均為成組使用，面對面安裝。大學興湘學院205軸的校核計算軸的校核計算軸的校核計算軸的校核計算51高速軸受力分析高速軸受力分析高速軸受力分析高速軸受力分析高速軸受力情況如下圖51高速軸受力情況1112218238508106045TTFND11TAN81060TAN2030174COSCOS1265TNRFFN11TAN81060TAN126517380ATFFN水平受力分析對2RF作用點取矩,則有111158301745817380225210706200200RARDFFFN大學興湘學院21對1RF作用點取矩,則有11211423017414217380225219468200200RARDFFFN垂直面受力分析對2RF作用點取矩,則有1158810605823507200200TRFFN對1RF作用點取矩,則有2114257553200RFTF52中間軸校核計算中間軸校核計算中間軸校核計算中間軸校核計算中間軸結構和受力分析圖如下大學興湘學院22大學興湘學院23中間軸材料選用40CR調質,750,550BSMPAMPA。軸的彎曲應力校核步驟如下計算齒輪受力齒輪所受的力11265圓周力2181060TTFFN徑向力2130174RRFFN軸向力2117380AAFFN轉矩28376745TNMM齒輪所受的力2133210大學興湘學院24圓周力233228376734523268772TTFND徑向力33TAN20232687TAN2087111COSCOS133210TRFFN軸向力332TAN232687TATFFN計算支承反力水平面反力223312151907257512822199RARARFFFFF21519072301745751738087111128560192266844199N232233214157122199ARRARDDFFFFF2151907217380301741415871117156019229907199N垂直面反力321128575173090199TTRFFFN3227114152326877181061415140657199199TTRFFFN水平面受力圖,如F圖所示垂直面受力圖,如H圖所示畫軸彎矩圖水平面彎矩圖,如G圖所示，XZM圖垂直面彎矩圖,如I圖所示，XYM圖合成彎矩圖,如J圖所示，合成彎矩22XYXZMMM畫軸轉矩圖軸受轉矩28376745TTNMM轉矩圖,當量轉矩圖，如圖K所示06083767455026047TNMM大學興湘學院25許用應力用插入法由表163,查得1070,120BBMPAMPA應力校正系數(shù)1070060120BB畫當量彎矩圖當量彎矩在齒輪中間處22113555036MMTNMM在齒輪軸頭中間處2229610659MMTNMM當量彎矩圖,見圖L校核軸徑齒根圓直徑332722125256575FANDDHCMMM軸徑131131135550362685010170BMDMM23223196106592395010170BMDMM經檢驗軸所用尺寸合格。中間軸安全系數(shù)校核計算如下以齒輪端面處危險截面為例進行安全系數(shù)校核。對稱循環(huán)疲勞極限1044044750330BBMPA1030030750225BMPA脈動循環(huán)疲勞極限011717330561BBMPA011616225360MPA等效系數(shù)10022330561018561BBB大學興湘學院2610022225360025360截面33上的應力水平面彎矩3133112412726684411256019871114118982932RARDMXYFFFNMM垂直面彎矩1311241173090110232687419845913RTMXZFFNMM合成彎矩2210028239MMXYMXZNMM221898293984591310027239NMM彎曲應力幅3100272393830164AMMPAW彎曲平均應力0M扭轉切應力2383767451600264TTMPAW扭轉切應力幅和平均切應力0802AMMPA應力集中系數(shù)有效應力集中系數(shù)因在此截面處，有軸徑變化，過渡圓角半徑R1MM，由/6575/64102,/1/64002DDRD和750BMPA，從附錄表1中查出214,139KK。表面狀態(tài)系數(shù)由附錄5查出086尺寸系數(shù)由附錄6查出068,074安全系數(shù)大學興湘學院27彎曲安全系數(shù)設為無限壽命，1NK，由式165得11330S2355214383086068NBAMKK扭轉安全系數(shù)11225S11554139080025080086074NAMKK復合安全系數(shù)2222SS235511554S2308SS235511554經檢驗軸所用尺寸合格。軸承驗算大學興湘學院286高速軸軸承驗算高速軸軸承驗算高速軸軸承驗算高速軸軸承驗算查手冊7307C軸承主要性能參數(shù)如下328,248,75000/MIN068ROROCKNCKNNRE脂潤滑，壽命計算左邊軸承徑向力221107062350725830RFN右邊軸承徑向力222194685755360756RFN軸向力117380AAFFN，方向向左附加軸向力查表184，可得1106817564SRFFN，2206841314SRFFN因214131417380SASFFF，故左邊軸承被壓緊軸承軸向力12413141738058694ASAFFFN2241314ASFFNX,Y值115869422725830ARFEF，故11041,087XY224131406860756ARFEF，故221,0XY沖擊載荷系數(shù)考慮中等沖擊查表188得12DF當量動載荷11111222221204125830087586947398512160756072907DRAPFXFYFNPFDXFRYFAN（）軸承壽命因12PP，只計算軸承1的壽命336101166701667032800102108143073985CRLHHNP年1RF1SF2RF2SFAF大學興湘學院29故高速級軸承滿足壽命要求。靜載荷計算X0、Y0查表1812，得005X，0038Y當量靜載荷0101010110525830038586943521925830RRARRPXFYFNPFN取大者0202020220560756038413144607760756RRARRPXFYFNPFN取大者安全系數(shù)S0正常使用角接觸球軸承，查表1814，得0S15計算額定靜載荷02002S156075691134RRCPN因0102,2RRPP故只計算軸承許用轉速驗算載荷系數(shù)1F1111739850023,1819,132800RPFC查圖得2122729070022,1819,132800RPFC查圖得載荷分布系數(shù)2F1211222258694227,1820,0962583041314068,1820,09960756ARARFFFFFF查圖得查圖得許用轉速N111210109675007200MINNFFNR212220109975007425MINNFFNR均大于工作轉速1430R/MIN。經檢驗該軸承合格。大學興湘學院30致致致致謝謝謝謝本論文是在楊世平老師的悉心指導和熱情關懷下完成的。在整個設計過程中，不僅在學業(yè)上得到了老師細致、耐心的教導和講解，使自己鞏固、完善了所學知識，并且治學嚴謹、塌實沉穩(wěn)的學風給人以深厚影響，在我的學習、待物中產生了積極作用，也使得本次設計能夠順利完成。再此衷心感謝在這過程中幫助及指導過我的老師和同學，讓我開闊了眼界，增加了學識。大學興湘學院31參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻1吳彥農康志軍SOLIDWORKS2003實踐教程淮陰淮陰工學院，20032葉偉昌機械工程及自動化簡明手冊（上冊）北京機械工業(yè)出版社，20013徐錦康機械設計北京機械工業(yè)出版社，20014成大先機械設計手冊（第四版第4卷）北京化學工業(yè)出版社，20025葛常清機械制圖（第二版）北京中國建材工業(yè)出版社，20006朱敬孫明，邵謙謙AUTOCAD2005電子工業(yè)出版社，20047董玉平機械設計基礎機械工業(yè)出版社，20018曾正明機械工程材料手冊北京機械工業(yè)出版社，20039周昌治楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌機械制造工藝學重慶重慶大學出版社，199910曲寶章黃光燁機械加工工藝基礎哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學出版社，200211張福潤徐鴻本，劉延林機械制造基礎（第二版）武漢華中科技大學出版社，200212徐錦康機械設計北京高等教育出版社，200413寧汝新趙汝嘉CAD/CAM技術北京機械工業(yè)出版社，200314司徒忠李璨機械工程專業(yè)英語武漢武漢理工大學出版社，200115牛又奇孫建國新編VISUALBASIC程序設計教程蘇州蘇州大學出版社，200116甘登岱AUTOCAD2000航空工業(yè)出版社，200017夸克工作室SOLIDWORKS2001科學出版社，200318吳權威SOLIDWORKS2003科學出版社，200419甘永立幾何量公差與檢測上?？茖W技術出版社，2004大學興湘學院32附錄附錄附錄附錄11外文文獻翻譯外文文獻翻譯外文文獻翻譯外文文獻翻譯工藝規(guī)程制訂與并工藝規(guī)程制訂與并工藝規(guī)程制訂與并工藝規(guī)程制訂與并行工程行工程行工程行工程TRAMAYAHANDNORAINIISMAIL摘要產品設計是用于產品，及它的部件裝配的計劃。為了把產品設計轉換成一個實際物體，這需要一個制造計劃。而制訂一個這樣的計劃的行動就叫做工藝規(guī)程制訂。它是產品設計和制造之間的連接，工藝規(guī)程制訂包括決定加工順序和制造產品所必須完成的裝配步驟。在以下文章中,我們將解釋工藝規(guī)程制訂和他的一些相關主題文章開始，我們應該區(qū)別在下列文章中被反復提到的工藝規(guī)程制訂和生產計劃。工藝規(guī)程制訂與如何制造產品和它的零件等工程技術問題有關，制造零件和裝配產品需要什么樣的設備和工具工藝規(guī)程制訂與產品制造物流管理有關系。它在工藝規(guī)程制訂后面與原料分類及獲得滿足制造充分數(shù)量產品要求的資源有關。工藝規(guī)程制訂工藝規(guī)程制訂包括決定最適當?shù)闹圃旒把b配步驟和順序，在這些順序和步驟中他們必須根據所提出的詳細的設計說明書規(guī)范完成給定零件或產品制造。能夠被計劃的工藝范圍和多樣性通常由于公司車間可用設備和技術能力而受到限制。在公司內部不能夠制造的零件必須到外部市場購買，工藝規(guī)程制訂所提及的工藝選擇同樣也受到詳細設計資料的限制，我們稍后將會回到這一點。工藝規(guī)程制訂通常是由制造工程師完成的，工藝制訂者必須熟悉工廠中詳細可用的制造流程并且能夠說明工程圖?；谥朴喺叩闹R、技術和經驗，用于制造每個零件的工藝步驟以最合乎邏輯的順序被發(fā)展制訂。下列各項是在工藝規(guī)程制訂范圍里的許多決定和詳細資料設計圖的說明在工藝規(guī)程制訂的開始，產品設計的這一部分材料、尺寸、公差、表面處理等等必須進行分析。工藝和順序工藝制訂者必須選擇哪一個工藝是必需的及必需工藝的序列。此外還必須準備好一個簡短的工藝步驟描述。設備選擇大體上，工藝制訂者必須逐步展開利用工廠現(xiàn)有機器的計劃。另外，組件必須被購買或在新設備上的投資必須被制定。大學興湘學院33工具、沖模、鑄模、夾具、量具工藝必須決定每個工序需要什么工具，這些工具的實際設計和制造通常通過委派工具設計部門和工具庫或者聯(lián)系專攻那種工具制造的外面廠商來完成。方法分析車間規(guī)劃，小工具，提升重物的提升間。甚至在一些人工操作情景中的肢體動作也被指定。操作步驟工作測量技術被用來為每個操作設定時間標準。切削工具和切削條件這些必須對加工操作通過推薦標準手冊來進行詳細說明。零件工藝規(guī)程制訂對于單個零件，加工順序通過一種被稱為進路表的表格來進行文件證明備份。就如工程圖被用于詳細說明設計產品一樣，進路表被用于詳細說明工藝計劃。他們是類似的，一個用于產品設計，另一個用于制造。制造單個零件的典型加工順序包括1一個基本工序2二級工序3提高物質特性工序和4最后工序。一個基本工序決定了工件的起始造型。金屬鑄件、塑料成型、金屬精煉是基本工序中的實例。起始造型常常必須通過改變起始造型操作或者接近于最終造型的二級工序來精制。二級工序習慣于和基本工序一起提供起始造型，當砂型鑄造是基本工序，車加工通常是二級工序。當軋鋼廠制造金屬片是基本工序，沖壓操作像沖裁和彎曲通常是二級工序。當塑料注入成型是基本工序時，二級工序通常是不必要的，因為他的大多數(shù)幾何特征制造通過別的方式如成型制造來完成。塑料成型和其他操作的二級工序被稱為凈成型工序的并發(fā)二級工序，需要一些但并不多的二級工序的操作就是所提到的近似成型工序。許多有印象的摸鍛件就是這一類，這類零件能夠經常在鍛造初級工序階段被成型，因此減少了必要的加工二級工序。一旦模型被建立，許多零件的下一步是改良它們的機械物理性能。提高特性工序并不改變零件模型，然而，它卻能改變零件的物理特性。金屬零件的熱處理操作就是最普通的實例。類似的如玻璃通過熱處理來制造鋼化玻璃，對于大多數(shù)零件的制造來說，這些特性加強工序在加工工序中并不需要。最后工序通常對零件或裝配體的表面提供一個涂層。例如電鍍、薄膜沉積技術、涂漆。表面處理的目的是改善外觀，改變顏色大學興湘學院34或者表面保護防止腐蝕和磨損等等。在很多零件中最后工序是并不需要的。例如塑料成型就很少需要最后程序。當必須需要最后程序，他通常是加工順序的最后一步。裝配工藝規(guī)程制訂一個既定產品的典型裝配方法由以下因素決定的1預期產品數(shù)量2裝配產品的復雜性。例如不同組件的數(shù)量和3常用裝配工藝。例如機械定位焊接、對于小數(shù)量產品，通常在人工裝配線上進行裝配。對于大量制造的一打或這樣組件的簡單零件，要采用適當?shù)淖詣踊b配線。無論如何這里有一個工作必須被完成的優(yōu)先順序，這個優(yōu)先需求經常用一個優(yōu)先表來進行圖表描繪。裝配工藝規(guī)程制訂包括裝配指令的發(fā)展，但是更詳細地對于小批量生產。在一個崗位完成整個裝配，對于一個裝配線上的大批量生產，工藝規(guī)程制訂由一種分配工作條件到裝配線個別工位并被叫做人工投入線性平衡法的程序組成。這種裝配線按照裝配線平衡解決方案決定的順序發(fā)送工作單元到個別工位，在個別組成，任意工具或夾具的工藝規(guī)程制訂時，一條裝配線的決定、設計和制造必須被完成，并且工作站的必須被列出來。制造或購買決定在工藝制定過程中出現(xiàn)的一個重大問題是一個特定零件應該在公司內部的工廠內生產還是從外部銷售商處購買，并且這個問題的答案被認為是制造或購買決定。如果公司沒有技術設備或制造零件所必須的詳細制造工藝中的專門技術，那么答案就很明顯了。因為沒有其他選擇零件必須購買。然而，在很多例子中零件既可以在利用現(xiàn)有設備在內部制造或者可以從外部擁有相似制造能力的生產銷售商處購買。在我們的關于制造或購買的決定的討論中，他應該認識到在開始幾乎所有的制造者從供應商那里購買原料。一個機械加工廠從一個金屬經銷商購買他的起動柄原料或從一個鑄造廠購買他的砂型鑄件。一個塑料成型廠從一個化工廠購買他的模塑料。一個沖壓廠可以去經銷商或直接從軋鋼廠購買金屬片。很少的公司能夠在操作中從原料一直進行垂直整合，這看來至少購買一些也許在他的工廠可以另外制造的零件是合理的。也有可能為公司使用的每一個組成要求制造或購買決定。這里有許多影響制造或購買決定的因素，一個人可能認為成本是決定是購買還是制造零件的最重要的因素。如果一個外部經銷商比公司工廠更精通于制造零件的工藝，因而公司內部生產成本可能比經銷商賺取成本后的價格還要高?？墒?，如果購買決定導致大學興湘學院35公司工廠設備和勞動的閑置，購買零件的表面優(yōu)勢就會喪失?？紤]以下例子制造或購買決定。為一個特定零件被引述的價格是100個單位的每單位2000。制造零件的成分如下所示單位原料成本每單位800直接勞動成本每單位600勞動加班150每單位900設備修理成本每單位500總計每單位2800這個組成應該被購買還是在內部制造解決方案盡管經銷商的引證似乎支持購買決定，讓我們來考慮如果引證被接受可能在生產操作中的沖突。500設備維修成本是已經被制定的投資成本，如果設備設計因為購買零件的決定而變的沒有利用價值，那么這個固定成本仍然繼續(xù)盡管設備閑置著。同樣，如果零件被購買由工廠空間，效用和勞動成本組成的900的勞動間接成本仍然繼續(xù)。通過這種推理，如果應該已用于生產零件的設備閑置的購買決定并不是一個好決定因為他可能花費公司將近200050900340每單元。另一方面，如果正在討論的設備可以被用于生產其他零件并且內部生產成本低于外部聯(lián)系報價，那么一個購買決定就是一個好決定。制造或購買決定并不像這個例子中的那樣直接。這幾年的一個趨勢，尤其在汽車工業(yè)，公司和零件供應者建立緊密關系。由此我們將引出并行工程。在計劃操作方面制造公司有很大興趣利用計算機輔助工藝（CAPP）系統(tǒng)來完成。那些熟悉加工詳細資料和其他工藝的工廠培訓的工人逐漸退休，并且這些人在將來工藝制訂的過程中是非常有用的。一種可選擇的用于完成這種功能的方式是必需的，CAPP提供了這種選擇。CAPP經常被看作是計算機輔助制造（CAM）的一部分。然而這種趨向意味著CAM是一系列系統(tǒng)。事實上，當CAD和計算機輔助設計協(xié)同作用創(chuàng)大學興湘學院36造了一個CAD/CAM系統(tǒng)。在這樣一個系統(tǒng)中，CAPP成為設計和制造之間的直接聯(lián)結。來自計算機輔助工藝的優(yōu)點包括以下幾點工藝合理化和標準化自動工藝規(guī)程制訂比完全用手工編制工藝產生的更合理化和一致化。標準設計趨向產生低成本和高生產質量。增強工藝制訂者的生產力在數(shù)據文件中的系統(tǒng)方法和標準加工設計的實用性使工藝制訂者可完成更多的工作。減少工藝規(guī)程的制訂時間與手工準備相比，利用CAPP系統(tǒng)的工藝制訂者可以在較短的時間內準備好進路表。改良異讀性計算機準備的進路表比手工準備的進路表更容易簡潔。結合其他應用軟件CAPP系統(tǒng)可以在界面上與其它應用軟件結合，象成本估計和工作標準。計算機輔助工藝圍繞著兩個路徑來設計，這兩個路徑被叫做（1）CAPP檢索系統(tǒng)和（2）CAPP生成系統(tǒng)。許多CAPP系統(tǒng)結合這兩種路徑而被稱為生成檢索CAPP系統(tǒng)。制造業(yè)的并行工程和設計并行工程引用一種常用于產品發(fā)展的路徑，通過它使工程設計功能、工程制造功能和其他功能綜合起來以減少一種新產品投放市場所需要的共用時間，也被稱為并發(fā)工程，他可能被認為是CAD/CAM技術的類似組織版本，按照傳統(tǒng)路徑來使一件產品投放市場。如圖1A所示，工程設計功能和工程制造功能這兩種功能是分開并且連續(xù)的，產品設計部門開展一項新的設計有時很少考慮到公司的制造能力，也很少有機會能夠讓制造工程師來提供如何使設計更容易制造的一些建議。他好像消除了在設計和制造之間的一堵墻，當設計部門完成設計，他投擲工程圖和說明書越過這面墻，并且那時工藝規(guī)程制訂也開始了。圖（1）比較A傳統(tǒng)產品發(fā)展周期和B并行產品的發(fā)展周期通過比較，實行并行工程的公司，工程制造部門在早期就參與到產品發(fā)展周期。為如何使產品和他的組成能夠被設計的更適于制造提供建議。他同樣為產品提供制造計劃大學興湘學院37繼續(xù)進行的早期準備，這種并行工程的路徑在圖1B中被描繪出。除了工程制造以外其他功能同樣被包括在產品發(fā)展周期中，如質量工程、制造部門、后勤服務、市場供應評定組成和一些情況下將使用這些產品的消費者。在產品發(fā)展階段的所有這些功能不僅能改善新產品的功能和性能，同時也能改善他的可造性、自檢性、易測性、服務能力和可維護性。通過早期功能改善，因為在最終產品設計之后的回顧太晚以至于不能對設計進行便利的修改的不利因素的消除，使產品發(fā)展周期的持續(xù)期大大減少。并行設計包含以下因素1一些制造和裝配設計2質量設計3成本設計和4生命周期設計。另外，像快速成型、虛擬制造、和組織轉變等輔助技術需要被用來促進公司的并行工程。制造和裝配設計據估計一件產品的70的生命周期成本是由在產品設計時所做的基本決定所決定的，這些設計決定包括每個零件的材料、零件模型、公差、表面處理、零件是如何被組織裝配的和常用裝配方法。一旦這些決定被指定，減少產品制造成本的能力就會被限制。例如，如果產品設計者決定用鋁砂型鑄造法制造一個分開零件，但是這個零件的工藝特性只能通過加工來完成如螺紋孔和配合公差，制造工程師沒有選擇的余地，只能按照先砂型鑄造在加工的方法來達到既定要求。在這個例子中，用一個在單獨步驟所需要的塑料模制品也許是一個較好的決定。因此，當產品設計展開時給制造工程師一個忠告設計者的機會對產品的順利可造性是非常重要的。這種被用于嘗試描述順利改變一件新產品的可造性的條件是制造設計DFM和裝配設計DFA。當然，DFM和DFA是緊密相連的，因此讓我們用制造和裝配設計DFM/A的形式來表達。制造和裝配設計包括在一件新產品中的可造性和可裝配性的綜合考慮，這包括1組織變化和2設計原理和指導方針。在DFM/A中的組織變化DFM/A的有效執(zhí)行包括公司組織機構的正式或非正式的變化，因此設計職工和制造職工之間有很好的交流和交互作用。這可以通過以下方法來完成1通過成立由產品設計者制造工程師和其他員工例如質量工程師、材料專家組成的攻關小組來進行產品開發(fā)；2通過要求設計工程師用一些事業(yè)時間在制造上，以能夠掌握第一手可造性和可裝配性是如何通過產品設計聯(lián)系在一起的；3通過指派制造工程師到產品設計部門在一個臨時的或專任的基礎上做一個還原性顧問。大學興湘學院38設計說明和指導方針DFM/A為了理解如何設計一個既定產品來使可造性和可裝配性最大化也依賴于設計說明和指導方針的使用，這些通用設計指導方針中的一些幾乎適用于任何產品設計。在其他方面，一些設計原理只適用于特定工序，例如軸或錐度在階梯中的使用和利用模制品來切除模內零件，在制造過程中我們只把這些具體過程指導方針放在書本上。指導方針有時互相矛盾，一條指導方針是“簡化零件模型，避免不必要的特征”。但是在同一表格里的另一指導方針為了裝配安全而規(guī)定在設計產品時“特殊幾何特征必須不時加上他的組成”。而且他也許值得來結合個別裝配件的特征來減少產品中零件的數(shù)量。在這些示例中零件制造設計與裝配設計相沖突，在這個矛盾沖突的兩邊，一個適當解決方法必須被發(fā)現(xiàn)。大學興湘學院39附錄附錄附錄附錄22外文文獻原文外文文獻原文外文文獻原文外文文獻原文PROCESSPLANNINGANDCONCURRENTENGINEERINGTRAMAYAHANDNORAINIISMAILABSTRACTTHEPRODUCTDESIGNISTHEPLANFORTHEPRODUCTANDITSCOMPONENTSANDSUBASSEMBLIESTOCONVERTTHEPRODUCTDESIGNINTOAPHYSICALENTITY,AMANUFACTURINGPLANISNEEDEDTHEACTIVITYOFDEVELOPINGSUCHAPLANISCALLEDPROCESSPLANNINGITISTHELINKBETWEENPRODUCTDESIGNANDMANUFACTURINGPROCESSPLANNINGINVOLVESDETERMININGTHESEQUENCEOFPROCESSINGANDASSEMBLYSTEPSTHATMUSTBEACCOMPLISHEDTOMAKETHEPRODUCTINTHEPRESENTCHAPTER,WEEXAMINEPROCESSINGPLANNINGANDSEVERALRELATEDTOPICSPROCESSPLANNINGPROCESSPLANNINGINVOLVESDETERMININGTHEMOSTAPPROPRIATEMANUFACTURINGANDASSEMBLYPROCESSESANDTHESEQUENCEINWHICHTHEYSHOULDBEACCOMPLISHEDTOPRODUCEAGIVENPARTORPRODUCTACCORDINGTOSPECIFICATIONSSETFORTHINTHEPRODUCTDESIGNDOCUMENTATIONTHESCOPEANDVARIETYOFPROCESSESTHATCANBEPLANNEDAREGENERALLYLIMITEDBYTHEAVAILABLEPROCESSINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGICALCAPABILITIESOFTHECOMPANYOFPLANTPARTSTHATCANNOTBEMADEINTERNALLYMUSTBEPURCHASEDFROMOUTSIDEVENDORSITSHOULDBEMENTIONEDTHATTHECHOICEOFPROCESSESISALSOLIMITEDBYTHEDETAILSOFTHEPRODUCTDESIGNTHISISAPOINTWEWILLRETURNTOLATERPROCESSPLANNINGISUSUALLYACCOMPLISHEDBYMANUFACTURINGENGINEERSTHEPROCESSPLANNERMUSTBEFAMILIARWITHTHEPARTICULARMANUFACTURINGPROCESSESAVAILABLEINTHEFACTORYANDBEABLETOINTERPRETENGINEERINGDRAWINGSBASEDONTHEPLANNERSKNOWLEDGE,SKILL,ANDEXPERIENCE,THEPROCESSINGSTEPSAREDEVELOPEDINTHEMOSTLOGICALSEQUENCETOMAKEEACHPARTFOLLOWINGISALISTOFTHEMANYDECISIONSANDDETAILSUSUALLYINCLUDEWITHINTHESCOPEOFPROCESSPLANNINGTHEPARTOFPRODUCTDESIGNMUSTBEANALYZEDMATERIALS,DIMENSIONS,TOLERANCES,SURFACEFINISHED,ETCATTHESTARTOFTHEPROCESSPLANNINGPROCEDURE大學興湘學院40THEPROCESSPLANNERMUSTSELECTWHICHPROCESSESAREREQUIREDANDTHEIRSEQUENCEABRIEFDESCRIPTIONOFPROCESSINGSTEPSMUSTBEPREPAREDINGENERAL,PROCESSPLANNERSMUSTDEVELOPPLANSTHATUTILIZEEXISTINGEQUIPMENTINTHEPLANTOTHERWISE,THECOMPONENTMUSTBEPURCHASED,ORANINVESTMENTMUSTBEMADEINNEWEQUIPME