开题报告-发动机缸体智能打磨装置设计.docx

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1、太原学院毕业设计（论文）开题报告姓名:学号：机械工程系机械设计制造及其自动化发动机缸体智能打磨装置设计2022年3月11日开题报告填写要求1 .开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系（部）审查后生效；2 .开题报告内容必须按教务处统一设计的标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴；3 .学生的“学号”要写全号（如072074123）；4 .指导教师意见和审查意见用黑墨水笔工整书写。毕业设计(论文)开题报告一 .研究目的及意义随着智能制造、大数据时代

2、的到来，以及工业技术、工业自动化的不断发展，对铸造行业来说，以机器换人的步伐正在加快到来。以汽车发动机制造行业存在的缸体打磨环节为例，传统的人工作业方式不仅效率低、成本高，而且无法保证所有产品质量的一致性。同时，用人工作业的方式对发动机缸体等大型铸件打磨，需要的场地更大，粉尘飞扬、空气污染的工作环境对工人的身体健康造成极大危害，工人也因此不愿意长时间从事此行业，从而带来了该行业劳动力短缺、招工难的问题。止匕外，我们国家目前正在大力推行绿色、低碳、环保、节能减排的生产方式，国家对环保的要求越来越高，铸造行业准入标准越来越严格，这对传统的机械制造行业加快转型升级和更新换代提出了要求。由于汽车生产总

3、量的增加和人们对汽车质量要求的提高，不仅发动机缸体和的精度口益提高，而且设备的加工效率更要适应市场的要求。缸体是发动机关键零部件之一，也是行业内公认的较难打磨的铸件，其本身的铸造影响因素，比如铸件的收缩偏差、铸件涨箱、铁水的浇注温度、砂箱错位、砂芯的残缺、砂箱夯实程度等都可能会导致铸件的毛刺陡增，其制造质量直接决定发动机的使用性能和寿命。在对发动机缸体进行机械加工之前，对缸体进行打磨是不可缺少的关键步骤。在生产过程中，缸体的打磨主要依靠人工完成，存在工人劳动强度大，打磨效率低的特点，而且打磨的质量和效率都难以保证。因此研究一种发动机缸体智能打磨装置，对改善打磨环境，提高打磨效率具有重要意义。针

4、对以上原因和亟需解决的问题，本次毕业设计，综合运用所学机械设计制造及其自动化专业基础理论知识，同时查阅“发动机缸体的打磨”等相关方面的资料，进行深入分析、理解，以期确定出合理、有效的“发动机缸体智能打磨装置”设计方案，为毕业后从事相关工作和科学研究打好基础，同时培养我们个人分析知识、应用知识的能力和水平。二 .国内外研究进展(一)国内缸体铸件磨削机发展及现状随着中国汽车行业的飞速发展，对铸造设备需求越来越大，铸件磨削机，尤其是汽车发动机缸体磨削机的市场潜力巨大。这给我国自主开发生产铸件磨削机带来了巨大的机遇，同时也对磨削设备提出了良好的精确性、较高的速度和柔度的要求。进入上世纪90年代以后，我

5、国的一些大型铸造工厂，纷纷与国外著名的铸造设备厂家合作，引进国外先进的技术，设计制造了一大批发动机缸体铸造磨削机，基本上实现了自动化生产，生产效率大大提高。上世纪九十年代末国内生产了第一台连续通过式缸体磨削机，生产率仅为20件每小时，后来又生产出单工位磨削机，由于其生产率低，故障率高没有被认可。2003年，国内生产出第一台高效双工位磨削机后，其生产率高达100件每小时，被普遍认可推广，并广泛地应用。目前国内生产铸件磨削设备的厂家主要有济南捷迈铸造机械有限公司（原为济南铸造锻压研究所）、济南万通铸造设备工程有限公司、江阴市第三铸造机械有限公司、青岛三锐机械制造有限公司、青岛双星铸造机械有限公司等

6、。从磨削机的结构及工作方式来看，目前我国的磨削机主要有单工位间歇式磨削机和多工位连续式磨削机两种类型，根据具体的工艺要求，可选用不同的结构形式。从控制系统上看，磨削机控制系统主要分为传统继电器控制方式或PLC控制方式，目前一般采用PLC控制方式。磨削机的控制方式主要分为液压气动混合控制与全液压控制两种，目前主要采用全液压控制。目前国内生产铸造机设备存在的主要问题有:故障率高、柔性补偿控制差、稳定性不强、易导致工件表面烧蚀、加工品种单一、生产环境恶劣。我国目前在铸造业以及打磨系统方面，应用机器人的水平还不高。但随着企业的发展和国家政策的支持，未来铸造行业应用机器人技术、机械化、自动化的水平会越来

7、越高。（一）国外先进的发动机缸体磨削系统近年来在工业发达国家铸造厂中，机器人在设备打磨工作中的应用正在增加，机器人正在逐步取代人工作业过程（包括去除浇冒口、去除毛边飞刺、打磨），国外已经出现包括多个多台磨削设备和多个机械手臂在内的加工中心，各台磨削设备对应不同的磨削部位，由机械手臂负责工件在各台设备之间的夹持和转运，全方位缸体打磨工序之间实现全自动化。采用机器人自动化磨削生产，具有长时间持续工作的优势，可以大大减少工人的劳动量，降低运营成本，提高产品质量的精度和一致性；同时也可以解决许多传统人工作业的方式面临的许多不利的工作条件和因素。下面列举两个在发动机缸体智能打磨方面有代表性的两个公司：1

8、 .德国格林策巴赫公司开发的机器人自动化打磨单元由德国的格林策巴赫公司自主开发的柔性和智能化工具为主体的机器人自动化打磨单元和生产线，包括打磨机器人、柔性砂带机、柔性动力头、大功率动力头、切浇冒口与预处理、快换工具台等设备组成，是将去除铸件浇冒口、飞边和定位面粗加工集成在一条流水线上，实现了自动化作业。2 .意大利MAUS公司生产的机器人自动化单元意大利MAUS公司在自动磨削领域享有很高的声誉，他建立了自动磨削的全球性标杆。MAUS是全球唯一一家能够全方位提供重量在Ikg-100OOkg的零件自动磨削产品和解决方案的企业，其自动磨削机适应各种产品尺寸要求，从加工灵活性最小的小体积零件到大中型体

9、积的零件。其产品包括灵活的自动磨削机、机器人磨削单元、适用于汽车产业的磨削单元、集成的磨削单元等。MAUS提供一系列的磨削机器和单元，称为SAM自动磨削，他能使用最小的单位成本来提供大中小产品批次的生产，并且拥有最少的生产循环时间，对发动机缸体铸件的磨削处理达到300件每小时。综上，可以得出，国外企业的铸件打磨都有两个普遍的特点：（1）智能设备和机器人取代人工。法兰西机械工厂从对缸体的打磨、检测，到后序的搬运，几乎看不到工人的影子。实现了全自动化的操作，节省了人力成本，又提高了工作效率。（2）环保与人性化。无论从工厂外面，还是车间内，我们会发现几乎达到了一尘不染的程度，这得益于智能设备作业的封

10、闭性，产生的粉尘和铁屑不会肆意扩散，并能得到及时的清理。如今，国外汽车行业的铸件打磨已经完全实现了自动化和智能化，他们的工人只需要做一些辅助性的工作。而在国内，铸件打磨的自动化、机器人化水平还处于较低的阶段，需要工人参与的领域还有很多。为了进一步提高我国发动机缸体加工设备的加工效果，为了给我国汽车发动机缸体加工工作带来更多的优秀技术，今后要更加重视铸件打磨设备的研发，并结合新的实践，提升打磨设备的使用效果。三,本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）3.1设计内容及要求本次毕业设计，针对发动机缸体智能化打磨，保证缸体产品质量的稳定性和一致性。掌握发动机缸体的使用范围和结构特征了解打磨

11、概念和装备提出发动机缸体打磨装置方案利用Solidworks提供装置三维模型,采用CAD绘制装置图和零件图3.2设计方案通过打磨机器人、翻转设备、定位工装、打磨刀具及辅助设备的设计选型组建一套智能打磨系统，可完成发动机缸体上下料、定位、翻转等动作，实现打磨作业的自动化、柔性化、智能化，提高质量和效率，降低成本和劳动强度。本系统主要包括机器人及其控制系统、工装夹具、输送设备、翻转变位设备、打磨刀具及检测设备等。首先通过工装夹具和输送设备完成对缸体的夹持、转运和定位，使缸体固定在旋转工作台上，然后通过在机器人机械手臂上安装打磨砂轮或刀具对缸体进行打磨，然后再利用桁架机构使缸体翻转变位（该机构可根据

12、需求实现缸体的90度或180度翻转），完成对缸体其他部位的打磨，最后通过检测设备检验打磨效果，完成全部工作。本套打磨系统是根据大型发动机系列缸体铸件的特点设计的，可应用于0.43-3.38吨范围系列的大型发动机缸体铸件打磨，提高发动机缸体表面打磨.工作进度安排质量和尺寸精度，并保证了打磨质量的一致性。设计（论文）各阶段名称起止日期1查阅相关文献2022-01-01-2022-01-312装置方案设计2022-02-01-2022-02-283完成图纸的绘制及书写设计说明书2022-03-01-2022-04-154利用SolidWorkS建立三维模型2022-04-16-2022-05-205

13、完成毕业论文及答辩工作2022-05-212022-06-15!1!五.主要参考文献1周泽平.我国铸件后期处理现状及发展方向(探究)J.2010重庆铸造年会论文集，2010:84-285.2清华大学,华中工学院,郑州工学院.铸造设备M.北京：机械工业出版社，1980.3济南铸造锻压机械研究所.国外铸造机械M.北京：机械工业出版社，1987.4刘中慧.新型磨床J中国铸机,1986(5):25-27.5刘明波.磨削机控制系统的开发与研究D.哈尔滨:哈尔滨工程大学,2006.6王德志，田永恒.发动机缸体铸件的精整工艺与装备J铸造设备与工艺,2011(5):5-8.7孙良欣.中国清洗行业现状与发展趋势展望J洗净技术.2003(1).8余秋香,张建荣.发动机缸体双面加工专用机床设计J组合机床与自动化加工技术指导教师意见指导教师：年月日教研室审查意见专业负责人：年月日所在系（部）审查意见系（部）主任：年月日