1874_JP6型建筑垃圾破碎機設(shè)計,_jp6,建筑,垃圾,破碎,設(shè)計 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 1 頁 可重構(gòu)機器的設(shè)計原則摘要：可重構(gòu)機器是圍繞一些特殊產(chǎn)品零部件和機器結(jié)構(gòu)可以快速變化而設(shè)計的新機類。它的機器結(jié)構(gòu)可以根據(jù)生產(chǎn)需求的變化而發(fā)生變化。這種可重構(gòu)機器的功能的變化和它的可擴展性，與產(chǎn)量或操作速度的變化有關(guān)?？芍貥?gòu)機器是機器的新類，它填補了高度的靈活性、完全靈活機器高成本和低的靈活性、完全專用機低成本之間的空白。它是一個由可重構(gòu)制造系統(tǒng)衍生出來，主要用于大批量生產(chǎn)線機器的設(shè)計方法，可重構(gòu)機器的設(shè)計原則也遵循了類似的理念。本文介紹了可重構(gòu)機器的設(shè)計原則，這可能被應(yīng)用在不同領(lǐng)域的制造業(yè)。在這些設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，三種類型的可重構(gòu)機床被設(shè)計并用于各類生產(chǎn)經(jīng)營，如：加工，檢驗和裝配。本文將展示在幾個大型機器的原型設(shè)計和測試實驗中，是如何利用這些設(shè)計原則的。關(guān)鍵詞： 機械設(shè)計；可重構(gòu)機器(RM)；可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMS)；可重構(gòu)機床(RMT)；可重構(gòu)檢查機(RIM)；可重構(gòu)裝配機(RAM)1 簡介在中等和高容量配件的生產(chǎn)制造行業(yè)中，有兩個主要傳統(tǒng)的方法是專門制造系統(tǒng)（DMS）[1，2]和柔性制造系統(tǒng)（FMS）[3-5]。DMS 是在部分產(chǎn)品要求產(chǎn)量高，能持續(xù)生產(chǎn)，而且這部分產(chǎn)品不會改變時使用。FMS 是在所需的數(shù)量相對較低，這部分產(chǎn)品在設(shè)計中的有許多可預(yù)見的修改，或多個類型的產(chǎn)品在一個生產(chǎn)線上生產(chǎn)時使用。定制生產(chǎn)的一個創(chuàng)新方法，被稱為可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）[6]。對于一部分產(chǎn)品的零部件來說，這種新方法的主要優(yōu)點是系統(tǒng)的定制靈活性比 FMS 投資成本低。RMS 的心臟[7]具有一組核心特征：模塊化，可擴展性，可積性，可兌換性，定制和診斷能力。在生產(chǎn)線上，一個典型的 RMS 包括傳統(tǒng)的靈活機和被稱為可重構(gòu)機器（RM）的新型機器。通常，一般 DMS 是圍繞一個大規(guī)模生產(chǎn)的特定產(chǎn)品所使用而設(shè)計的專用機。它的設(shè)計具有高可靠性、可重復性和高生產(chǎn)率，因此是相對簡單，成本較低。而使用 FMS 設(shè)計的機器，可以以靈活的方式執(zhí)行大多數(shù)操作。這些靈活的機器是用計算機控制（CNC），通過改變自己的計算機程序，可以完成許多不同的操作。由于大規(guī)模生產(chǎn)線黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 2 頁 的要求機器具有高可靠性，可重復性和高生產(chǎn)率，所以為大批量生產(chǎn)而設(shè)計的靈活機器都比較昂貴。相比之下，RM 是可以設(shè)計定制靈活性，而這部分靈活性也正是這部分特殊產(chǎn)品零部件所需要的[7]。RM 可以執(zhí)行為特殊零部件預(yù)先設(shè)計的一套具有高可靠性，可重復性和高生產(chǎn)力的操作。所以由 RM 設(shè)計定制的靈活性，可以降低投資成本。另一方面，RM 對產(chǎn)品的變化響應(yīng)速度快，這都代表經(jīng)濟效益。RMS 和它的六個核心特征的創(chuàng)新理念，最初是為大規(guī)模生產(chǎn)線而提出的。因為設(shè)計RM 要求 RMS 理論體系不斷完善，所以新的設(shè)計原則的也不斷發(fā)展。這些機器上使用RMS，從而延長 RMS 概念，即從系統(tǒng)水平到機器水平。在文學上，幾個機械設(shè)計的一般原則已經(jīng)被提出和討論。例如，Doubbel 提出了具體化設(shè)計的原則，如：原則劃分為任務(wù)，動力源和能量傳輸，以及安全性和可靠性等原則[8]。Norton 定義工程設(shè)計原則為 “提供各種方法技巧的程序和典型機器的科學設(shè)計原則，這些程序或系統(tǒng)要足夠的詳細，保證它能被了解”，而且還介紹了設(shè)計過程的各個階段 [9]。SUH 對工程使用的數(shù)學工具的設(shè)計進行深入的討論，并舉出機器設(shè)計的例子[10]。他提出了有關(guān)的功能要求矢量 {FR}、設(shè)計參數(shù){DP}和載體使用的矩陣[A]的設(shè)計方程。他使用這種方法去研究冗余設(shè)計和理想設(shè)計等不同的情況。其他研究人員的研究則主要集在用于制造業(yè)的機器的設(shè)計原則。 Altintas 提出設(shè)計數(shù)控機床的基本原則[11]。它包括驅(qū)動電機選擇標準，物理結(jié)構(gòu)的配置和伺服控制的建模。Koren 詳細介紹了數(shù)控機床的設(shè)計原則[12]。[13]對加工系統(tǒng)的設(shè)計原則，以及一個可升級的多主軸 RM 的設(shè)計原則進行了討論。在 [14]中，研究了 RM 設(shè)計理念，對“模塊化可重構(gòu)機器”的目標進行研究與探討。正如機械的模塊化設(shè)計的主要特點，主要集中在分解，標準化和互換性。根據(jù)[15] ，RMS 的設(shè)計是基于建筑套件的原則，使其能夠通過增加或去除機器系統(tǒng)去適應(yīng)新的生產(chǎn)要求。一個設(shè)計可重構(gòu)機床（RMT）的的綜合方法[16，17]，通過輸入的功能要求和流程計劃，可以生成滿足給定的要求規(guī)格的 RMT。在[18]中，對具有 RMS 的機床的可擴展性進行深入研究和討論。目前的研究重點是提高區(qū)域管理隊的動態(tài)設(shè)計能力[19] 和對 RMT 的伺服軸建模的模塊化方法[20]。 RMT 的伺服軸的設(shè)計和控制，可用于派生的機床模型。當生產(chǎn)高容量的部分時，需要一個用于測量幾何尺寸公差以及表面質(zhì)量的檢測設(shè)備，但它應(yīng)該具有響應(yīng)快和成本低的特點。通常情況下，高精度和高重復性設(shè)計專用量具是昂貴的，而且這些量具只能針對單一的產(chǎn)品[21]。因此，制造商更傾向于使用柔性三坐標測量機（CMM），可以測量許多不黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 3 頁 同的零件[22]。通過一般的設(shè)計原則，SUH [10]提出了一個有趣的的方法，可以應(yīng)用機械零件的檢驗選擇測量系統(tǒng) [23]。利用這種方法，作者可以通過選擇合適靈活性的CMM 系統(tǒng)去完成自己的任務(wù)。本文的目的是介紹和解釋 RM 的設(shè)計原則。遵循這些設(shè)計原則的前提下，提出的RMS 理論的概念和發(fā)展[6，7] ，并介紹一套完整實用的設(shè)計原則。這些設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，設(shè)計了幾個 RM。本文列舉了機器的設(shè)計加工，檢驗和裝配業(yè)務(wù)的三個例子。我們解釋什么樣設(shè)計原則能體現(xiàn)在每一臺實際設(shè)計的機器上。金屬切削，測量和裝配代表不同的制造業(yè)務(wù)，然而，類似的設(shè)計原則已被用于設(shè)計這些操作的 RM。兩個全規(guī)模的RM 原型建造（第 3 和第 4 條） 。這些客戶經(jīng)理進行了實驗測試，以評估他們的可重構(gòu)特性以及其功能的表現(xiàn)。本文簡要介紹了一些這些研究結(jié)果，希望讀者能對我們的這些研究成果加以完善。第 2 節(jié)介紹并解釋了 RM 的設(shè)計原則。第 3，第 4 和第 5 分別描述了每個在第 2 節(jié)中所討論設(shè)計原則的基礎(chǔ)上設(shè)計的 RM。首先是機器的簡要說明，然后，在設(shè)計階段的設(shè)計原則以及研究，并為每一臺機器的應(yīng)用進行了討論。第 6 節(jié)總結(jié)本文，并提出結(jié)論性意見。2 設(shè)計原則RM 是一個專門用來處理一些特殊產(chǎn)品零部件的變型機。一個 RM 好的設(shè)計是使得它精通操作的變化，并簡化了轉(zhuǎn)換過程。RM 的設(shè)計原則遵循了可重構(gòu)制造系統(tǒng)的理念。RM 的設(shè)計主要應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。而且 RM 是為允許定制靈活性、經(jīng)濟效益生產(chǎn)和檢查這些零部件而設(shè)計的。如果一臺機器的設(shè)計遵循必要的原則和幾個主要原則如下文所述，它將被列為一個RM。必要的原則：1、可重構(gòu)機床是為特定產(chǎn)品零部件而設(shè)計的。主要原則：可重構(gòu)機床可以定制靈活性。3、可重構(gòu)機床可以方便和快速的變換其結(jié)構(gòu)。4、可重構(gòu)機床具有可擴展性：允許增加或刪除元素，提高生產(chǎn)力或運作效率。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 4 頁 5、 可重構(gòu)機床的可以在生產(chǎn)線的幾個地點使用相同的基本結(jié)構(gòu)通過重新配置的機器結(jié)構(gòu)來執(zhí)行不同的任務(wù)。6、可重構(gòu)機器的設(shè)計應(yīng)采用模塊化概念，即使用常見的“積木”和通用接口。闡明備注：1、第一個原則是一臺機器定義為一個 RM 必要的條件。其他五個原則是關(guān)鍵原則，他們指定的是 RM 的本質(zhì)。2、在原則 1 中產(chǎn)品零部件是一組具有類似特征的零件。一個特點是區(qū)分性質(zhì)，例如材料，幾何尺寸，形狀或顏色。但相似性根據(jù)性質(zhì)難以衡量。兩部分可能有一組屬性類似，但換一種思維，它們就存在其他不同點。當一些機械零件經(jīng)過檢查，合格品的幾何形狀是相同的。不同發(fā)動機的缸蓋可能會被認為是同一類零部件。同樣，幾種類型的發(fā)動機缸體的也可能是同一類零部件。然而，發(fā)動機缸蓋和缸體都相同的發(fā)動機可能不屬于同一類零部件。在[24]中可能找到零部件的嚴格的定義和討論。一類零部件在我們的上下文中的定義是廣泛的，讓每一個制造企業(yè)定義其自己的零部件，并設(shè)計一個根據(jù)其具體零部件所需要的 RM。3、原則 2 中所提到的定制靈活性，這意味著一臺機器僅擁有有限數(shù)量的靈活性，這些靈活性是設(shè)計說明書根據(jù)其功能所要求的。一般的靈活性是指一個單一的靈活機可以處理很多種類的產(chǎn)品，如在計算機數(shù)控（CNC）機床和通用坐標測量機（CMM） 。4、第三個原則是“容易和快速變換” ，要求其結(jié)構(gòu)可以容易并快速的改變，可以快速增加或移除元素和快速設(shè)置時間。設(shè)計者應(yīng)事先設(shè)計機器的快速重構(gòu)方法。他或她應(yīng)該決定如何快速找到緊固件和連接器，如何為不同的機器上設(shè)計幾個可選擇的位置，以及如何在自動化的控制過程中，不但速度在提高，而且保持它的精確性。5、原則 5 是指一個 RM 的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，即為了放置在沿生產(chǎn)線的不同位置可以允許其結(jié)構(gòu)配置進行變換。各個配置的 RM 將在每個位置執(zhí)行該位置的特定任務(wù)。換言之，原本相同的 RM 可能包括不同的結(jié)構(gòu)，如主軸，傳感器或夾持器以及不同的軟件配置（硬件） 。6、模塊化設(shè)計是一個廣泛的原則，一般好的機器設(shè)計慣例都用了這種做法。在我們的情況下，模塊化應(yīng)該讓機器具有高效的可重構(gòu)性。標準的電氣，機械，控制和軟件接口應(yīng)該可以快速整合共同的元素，或事先設(shè)計或選擇的“基石” 。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 5 頁 3 可重構(gòu)機床（RMT）ERC/ RMS 的研究人員提出機床的創(chuàng)新概念[25]和發(fā)展研究 RMT 的幾個概念。其中兩個已經(jīng)建成，他們目前已經(jīng)用于研究[26，27]。在本文中，我們將只集中在一臺機器上，即“弓型 RMT”[27]。3.1 弓型 RMT的簡要說明圖1 弓型 RMT弓型 RMT 的，如圖1a 所示，圍繞一個產(chǎn)品零部件的傾斜的表面，例如在一些汽車發(fā)動機的缸體或缸蓋。它為傾斜面的銑削和鉆孔的大規(guī)模生產(chǎn)線而設(shè)計。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 6 頁 機床可沿三個方向控制其自由度，沿主軸、沿紡錘軸和沿表軸。有一個額外的被動運動的主軸，根據(jù)在不同的傾斜面的加工角度，將主軸的角度位置可以分為五個預(yù)先設(shè)計的位置重新配置。因此，弓型 RMT 的是一種非正交的機器，每個機器的配置可能有不同的特點。根據(jù)這樣一種方式，該機器可以設(shè)計成垂直于傾斜表面，然后再進行鉆和磨。3.2 RM的設(shè)計原則，在弓型 RMT的應(yīng)用原則1 弓型 RMT 可以完成 V6和 V8汽車氣缸頭等帶有傾斜面零件的加工，如圖 2所示。這些部件的制造過程中需要鉆孔，攻絲或銑傾斜面。目前，典型的專用生產(chǎn)線，是專為一個特定零件的大規(guī)模生產(chǎn)。專用生產(chǎn)線上運行的機器，即是建立在一個特定的角度，執(zhí)行的的單一操作，如銑或鉆。弓型 RMT 的引進將改變專門的生產(chǎn)線為可重構(gòu)生產(chǎn)線，這個生產(chǎn)線將完成不同的傾斜角度零部件的生產(chǎn)，而且無需更換機器。圖2 RMT 部分廠家的2個汽車汽缸頭：V—8（左）和 V—6（右）原則2 弓型 RMT 的建成只是定制的靈活性。它的傾向角度可能從-15度開始，一次增加15度，直到最大45度，如圖 1b 所示。原則3 弓型 RMT 的主軸從一個角度到另一個角度快速、便捷的變換，是通過機械化手段來控制，以保證其固定在準確的位置。當電機帶動來主軸轉(zhuǎn)動到所需的位置時，主軸定位塊由螺栓附加到拱板，使其停止時更好的結(jié)構(gòu)剛度和精度。原則5 在生產(chǎn)線一個位置，弓型 RMT 能夠在磨一個傾斜的表面，并在另一個位置，它可以對該平面進行銑，鉆孔或攻絲。3.3 弓型 RMT的設(shè)計研究和驗證RMT 的設(shè)計階段，我們主要關(guān)注的是將主軸從水平位置移動到45度的位置時，對機床的動態(tài)穩(wěn)定性和性能有什么樣的影響。機器制造好之后，RMT 的動態(tài)特性要經(jīng)過錘擊試驗和切削試驗的驗證[18]。這些實驗結(jié)果經(jīng)過分析后表明，機床的頻率響應(yīng)函數(shù)（法國法郎）的主頻來自刀架總成，在600赫茲以上，無論主軸角位置。圖3a 顯示在0黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 7 頁 和45度切割時機床的穩(wěn)定性曲線。點“A”代表穩(wěn)定條件下的切削，點“B”不穩(wěn)定的狀況。我們用點“A”和“B”表示參數(shù)，已經(jīng)進行了切割實驗。圖3b 顯示，切削進給方向為水平方向時，穩(wěn)定的加工過程中力量的快速傅立葉變換（FFT） 。圖3c 顯示 FFT在水平方向切削進給時不穩(wěn)定的情況下的力量。不穩(wěn)定的切削過程中，約在650Hz 時我們得到了一個清晰的信號，這個頻率正對應(yīng)著刀架的頻率。在45度的傾角，重復類似切削實驗結(jié)果表明有類似的特征。有趣的是，這些結(jié)果表明在機械結(jié)構(gòu)進行重新配置，不影響弓型 RMT 的穩(wěn)定性。圖3 RMT 動態(tài)特征除了在水平位置，弓型 RMT 是作為一個非正交機床的設(shè)計的。在設(shè)計階段，設(shè)計理念和與此相關(guān)的控制問題進行深入研究[28]。有人提出一個新型的交叉耦合控制器。通過對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了研究，再模擬不同類型的控制器進行比較。弓型 RMT 的是專為快速和便捷的變換而設(shè)計的。移動主軸從-15的傾斜角度到45度，黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 8 頁 是對它能否固定在一個精確的位置進行了測試。在實驗室中，它只需不到5分鐘就完成的重新配置過程。弓型 RMT 在生產(chǎn)線的一個位置，可以在45度的傾斜表面上鉆孔；而在另一個位置，另一臺類似的弓型 RMT 的只是以不同的配置，就能夠銑一個-15度的傾斜面。在設(shè)計階段，有計劃引入模塊化的特點，通過使用標準接口，以便弓型 RMT 能夠更容易變換主軸的位置。我們在這方面的努力沒有成功，因為它需要和主軸供應(yīng)商密切合作。在[15]中，機床主軸的接口模塊化設(shè)計是一個突出的例子，其中的主軸有標準接口：電源，媒體，數(shù)據(jù)，對齊方式和工具的變化，這些都利用了 “多耦合”的概念和模塊化原則。4重構(gòu)檢查機（RIM）4.1 簡述可重構(gòu)檢驗機（RIM）是為一些缸蓋類零部件加工時，可以快速檢查其性能而設(shè)計的。RIM 最初開發(fā)時是用于測量幾何特征，如發(fā)動機缸蓋的頂面、結(jié)合面的平面度，平行度和輪廓度 [29-31]。根據(jù)不同的配置，不僅可以對幾何特征進行檢查，RIM 也可以對缸蓋表面的毛孔和其他表面紋理缺陷進行檢查。RIM 使用了商業(yè)激光傳感器和高清晰度的線掃描相機，并結(jié)合計算機視覺技術(shù)和其他市場銷售的非接觸式傳感器的非接觸式測量方法。RIM 的原型如圖4a。在伺服驅(qū)動單軸運動階段，通過配備了1微米的高精度線性規(guī)模的傳感器沿直線軸視察的部分動作。按照議案階段所需的采樣密度和檢驗周期，以及探頭采樣頻率進行檢查。議案階段沿軸向線性位置的每個測量點，檢測速度變化對零件表面的精確度影響的映射記錄。RIM 一般在工業(yè)環(huán)境中使用。它位于相鄰的加工生產(chǎn)線，包括部分轉(zhuǎn)讓的加工生產(chǎn)線，總周期時間一般被認為是大約40秒。無線電頻率（RF）技術(shù)在實驗室用于讀取位于零件的夾具上射頻標簽并加以進行評估，以確定特定的零件編號。在完成測量和功能評價后，將評價結(jié)果存儲在射頻標簽和 RIM 的數(shù)據(jù)庫。博克圖的 RIM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 9 頁 圖 4 可重構(gòu)檢查機黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 10 頁 圖 5 RIM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2 RM的設(shè)計原則，在 RIM的應(yīng)用原則1，RIM 是圍繞一個發(fā)動機缸蓋，在大規(guī)模生產(chǎn)的需要進行檢查的部分零部件。屬于這部分零部件的典型零件如圖6。不同類型的發(fā)動機，它們的缸蓋由不同的公司生產(chǎn)。然而，他們都有共同的特點，如平面的精密加工和一系列棱柱形狀的螺紋孔。原則2， RIM 只有定制的靈活性。機器是能夠測量各種規(guī)格的氣缸頭的各種功能，但是它的設(shè)計不是用來衡量其中的一部分的所有功能，或來衡量是不相同的零部件的功能。圖6 部分廠家的發(fā)動機氣缸頭原則3，RIM 可以快速和方便的變換其結(jié)構(gòu)，在需要時，可以通過添加傳感器或者通過改變現(xiàn)有傳感器的位置，來達到同一零件的不同部位或不同的功能的檢查的要求。原則4，RIM 被設(shè)計成具有可擴展性的，即允許不同的探頭安裝在不同的地點?？蓴U展性可以高效測量不同的功能。原則5，RIM 是能夠在沿生產(chǎn)線的一個位置測量的表面平整度；在另一沿線的位置，黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 11 頁 測量兩個功能之間的中心距離，如圖7。圖7 RIM 的綜合生產(chǎn)線4.3 RIM設(shè)計的研究和驗證在本節(jié)中，我們展示了 RM 的設(shè)計原則及其對 RIM 設(shè)計的影響。此外，RIM 作為一種非接觸式檢驗機進行了實驗驗證?？芍貥?gòu)檢查機設(shè)計中心正如我剛才解釋的發(fā)動機汽缸頭的零部件。為了檢測每個缸頭，設(shè)計和使用了不同的裝置。為了獲取每一個缸頭的所有性能，激光傳感器的位置，以及視覺系統(tǒng)的位置都被重新配置。RIM 可以測量立體幾何的功能如：兩個表面之間的平行度，表面之間的邊緣距離和相關(guān)的三維特征之間的距離和表面平整度。然而，RIM 的設(shè)計不能測量零件的圓柱度，因為氣缸蓋不檢查圓柱度。我們已經(jīng)用實驗的方法測試了 RIM 的測量的質(zhì)量。表1列出RIM 的重復性實驗測量參考的一部分測試結(jié)果。測量結(jié)果表明 RIM 的可重復性好。表1 重復測量的部分參考值檢查編號 寬 度 平行 平坦結(jié)合面 平坦覆蓋面1 118,975.1 9.3 9.5 9.32 118,975.1 8.7 8.7 8.83 118,975.2 8.8 8.7 8.74 118,975.1 8.5 8.4 8.55 118,975.1 10.1 9.3 9.5平均值 118,975.1 9.1 8.9 9.0重復性 (行) 0.1 1.5 1.1 1.0單 位 是 μm. (重復性定義為每行5個測試點所測得最大值和最小值之間的差值。 )目前，坐標測量機（CMM） ，是工業(yè)的加工零件的檢查標準工具。它采用了0.5至2.0毫米直徑的球做觸摸探頭。RIM 利用 ConoProbe 的傳感器，它的激光束具有典型的20μm 的直徑。因此，人們可能期待使用這兩種類型的傳感器與非完美的加工表面時出黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 12 頁 現(xiàn)不同的讀數(shù)。為了比較 RIM 和坐標測量機（CMM）的測量結(jié)果， “虛擬球”的方法被開發(fā)和實施[32]。它詮釋了非接觸式激光測量，仿佛他們已通過 CMM 接觸式探針進行測試。[33]中比較 RIM 和 CMM 測量和可重復性的結(jié)果。圖4b 顯示了一個典型的的 RIM 結(jié)構(gòu)的固定裝置和可以自由變換的設(shè)計。設(shè)計包括一系列的螺紋孔，允許快速和容易的搬遷檢查所需的各種傳感器和配件。為了測量不同類型的缸蓋的不同特點，我們已經(jīng)改變傳感器的裝置和位置的許多次。當對不同缸蓋進行測量師，一個典型的傳感器改變其結(jié)構(gòu)和位置所需的時間不到一個小時。傳感器的校準過程后，RIM 的重新配置過程 [34]在實驗室中成功地完成。圖8 機器表面的孔為了證明該系統(tǒng)的可擴展性，RIM 的測試用了不同數(shù)量的傳感器。我們開始用兩個黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 13 頁 激光傳感器檢驗面平整度，后來我們增加了四個激光傳感器進行測量 [35]。我們也在用機器視覺系統(tǒng)的行掃描相機的基礎(chǔ)上，并用4 K 和8萬像素版本。我們可以使用的每個類型的傳感器，單獨或共同在缸蓋表面進行掃描。視覺系統(tǒng)的一個重要的應(yīng)用是測量表面缺陷，如鑄造加工表面的毛孔[36]。如圖8是一個典型的缸蓋表面的毛孔。圖8a顯示了的邊緣的一個孔，而圖8b 有一個“孤立的孔隙” 。對于每個孔，我們可以分析其大小和位置與給定的資料的相比較?；谖覀兊目紫堵蕶z測的研究，一個 ERC/RMS 工業(yè)合作伙伴，目前正在建設(shè)一個全面的機器生產(chǎn)線來取代目測的缸蓋生產(chǎn)線。5 可重構(gòu)裝配機5.1 簡述本文中所描述的可重構(gòu)裝配機（RAM）是研究汽車熱交換器（散熱器）[37]的組裝機。Mehrabi 博士和他的研究生進行了 RAM 的研究和概念設(shè)計。熱交換器是長方矩陣，包括管和鰭頭和側(cè)面，如圖9所示。裝配過程，開始喂食管和鰭片核心建設(shè)者面積的。管是在棧的形式而鰭中包含每個散熱片所需數(shù)量的托盤提供核心建設(shè)者喂。機器，然后把一個一個從各自的來源和過程迭代，直到達到所需數(shù)量的鰭和管翅片管。收集管和松散一起舉行的鰭被稱為“松散矩陣” 。這種松散的基質(zhì)，然后轉(zhuǎn)移到總裝區(qū)，在那里與方頭封頂后，被壓縮到正確的尺寸和對齊檢查。管被壓入提供的插槽，保證他們的對齊是相當重要的。被命名為“核心”從總裝地區(qū)收到成品。之前的核心可以從裝配區(qū)中刪除，它是使用黃銅框架。一個框架的目的是要執(zhí)行任務(wù)放置到裝配夾具頭和方支持。重構(gòu)新框架設(shè)計，導致在最后的裝配時間大幅減少。在圖10提出的概念設(shè)計的核心?，F(xiàn)有的組裝機在各種產(chǎn)品之間幾何特征的相似之處。在管與鰭片間組裝數(shù)量大的熱交換器需要一個更大的寬度在45到60秒之內(nèi)。RAM 的設(shè)計目標是減少裝配時間到30秒，并允許利用可重構(gòu)的設(shè)計原則屬于相同的零件種類組裝各類熱交換器。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 14 頁 圖9 熱交換機圖10 核心建設(shè)者5.2 RM的設(shè)計原則，在 RAM中的應(yīng)用原則1 設(shè)計了不同尺寸和不同數(shù)量的 RAM。這是一個組裝機，供汽車散熱器生產(chǎn)廠家使用。許多不同類型的散熱器，可以通過內(nèi)存組裝，鑒定和分類三個組定義“零件種類”[37]。本主題將在下一節(jié)中進一步解釋。原則2 本機是專為靈活性定制的，因為它只能執(zhí)行一些有關(guān)這些熱交換器的組裝任務(wù)。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 15 頁 原則3 RAM 是專組裝不同尺寸的熱交換器。如更換、回升和夾緊夾具，讓不同類型和尺寸的產(chǎn)品組裝。第6原則是 RAM 設(shè)計允許不同部位使用不同模塊集成裝機。熱交換器的大小不同，拾取設(shè)備和模塊化設(shè)計元素也不同。5.3 RAM設(shè)計的研究和驗證以客戶需要為出發(fā)點，RAM 團隊已經(jīng)研究出了典型的核心技術(shù)。該小組負責研究這一核心技術(shù)的功能，試圖了解它的局限性，并加以改進。這項研究得出的結(jié)論是由于轉(zhuǎn)換時間的升高和周期的限制，因此，目標就是盡量減少轉(zhuǎn)換時間，從而減少系統(tǒng)閑置狀態(tài)。轉(zhuǎn)換時間的影響，可以有效解決，使機器重構(gòu)。如前所述，RMS 是專門處理零件種類變化的一種設(shè)計，其模塊化設(shè)計大大有助于減少轉(zhuǎn)換時間。模塊的互換，不需要許多調(diào)整，裝配不同的產(chǎn)品時，RAM 更換減少。RM 設(shè)計的第一步是確定零件種類。使用產(chǎn)品目錄，進行分類和分組，對產(chǎn)品功能進行研究，以建立一個與產(chǎn)品特性之間的關(guān)系。這些研究資料包括產(chǎn)品的功能，如型號，長度，寬度，高度，行數(shù)。利用這些關(guān)系來定義零件種類的特點，機器架構(gòu)。這些關(guān)系得出的結(jié)論在最大程度上影響，長度和寬度是最重要的參數(shù)。表2 RAM 的部分零部件子組 長 寬 產(chǎn)品總數(shù)1 20 20 272 20 20-32 1003 20-30 1/2 20 219次品 45作為這項研究的結(jié)果[38]，三種主要的子組定義 RAM 的一類零件，一些不合格產(chǎn)品在表2中列出。與新結(jié)構(gòu)的一零件種類，所需模塊的數(shù)量已減少到三個，其中每一個需要照顧的一個子組，但仍超過90％的產(chǎn)品范圍覆蓋。如果模塊的設(shè)計是根據(jù)這零件而定義的，由此產(chǎn)生的問題，無需轉(zhuǎn)換所有產(chǎn)品子組內(nèi)的變化，如果零件種類變化，轉(zhuǎn)換將 成另一變化模塊。因此，可避免延長轉(zhuǎn)換時間，導致大量的停機時間。這是一個很好的例子，改變整個零件的設(shè)計。RAM 的設(shè)計原則和研究沒有實驗驗證。6 總結(jié)和結(jié)論本文概述了 RMS 設(shè)計原則的重要性?；诒疚奶岢龅脑O(shè)計原則，RMT 及 RIM 專利也黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 翻 譯 ） 第 16 頁 得以實現(xiàn)[25,29]。RMS 的每一種功能都依賴于不斷的測試實驗，以及完善的操控功能。本文就是以此作為研究的平臺。本文主要貢獻如下：- RMS 表明 RMS 的設(shè)計原則可以應(yīng)用到機械設(shè)制造系統(tǒng)。- 這些原則一般應(yīng)用在各種生產(chǎn)領(lǐng)域，如加工，裝配和計量。- RMS 驗證上述設(shè)計原則的重要性。- 研究表明 RMS 可重構(gòu)性和良好的性能，用于 RMS 的設(shè)計原則。研究表明得出以下結(jié)論：- RMS 代表一種用于大批量生產(chǎn)的新型機器。它彌補靈活機及專用機之間的不足。致謝筆者想感謝 Y.Koren 教授及參加 RMT、RIM 和 RAM 研究項目的研究員和畢業(yè)生們，感謝他們提供的相關(guān)資料。本論文在編寫過程中，參考了 V. Duphia 和 Dr. P. Spicer博士的研究成果和評論，以及美國密歇根大學 NSF 可重構(gòu)加工系統(tǒng)工程研究中心提供的財政資助（NSF 資助 EEC95-92125） ，編者在此對他們一并表示感謝。黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表課題名稱 JP6 型建筑垃圾破碎機設(shè)計課題來源 教師擬訂 課題類型 AX 指導教師 薛東彬?qū)W生姓名 楊繼坤 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學 號 080105067一、調(diào)研資料的準備根據(jù)任務(wù)書的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關(guān)的資料有：機械制圖、機械設(shè)計、機械制造工藝學、建筑材料、機床設(shè)計手冊、CAD 繪圖相關(guān)資料、畢業(yè)設(shè)計指導以及與設(shè)計相關(guān)的手冊等相關(guān)資料。二、設(shè)計的目的與要求 畢業(yè)設(shè)計是大學教學中最后一個實踐性教學環(huán)節(jié)，通過該設(shè)計過程，可以檢驗學生所學的知識，同時培養(yǎng)學生處理工程中實際問題的能力，因此意義特別重大。通過實習調(diào)研搜集資料，運用所學知識，并借助 CAD 軟件，設(shè)計建筑垃圾破碎機的總體方案，并完成機械部分的設(shè)計。三、設(shè)計的思路與預(yù)期成果 1、設(shè)計思路了解國內(nèi)外建筑垃圾破碎機發(fā)展和應(yīng)用的情況，分析結(jié)構(gòu)類型和功能特點。結(jié)合國內(nèi)建筑行業(yè)的實際情況擬定建筑垃圾破碎機的總體方案，并對總體方案進行分析比較，最后確定總體方案。本設(shè)計傳動部分采用帶傳動將轉(zhuǎn)矩由電動機傳到主軸，破碎部分采用立軸甩錘式結(jié)構(gòu)，破碎合格的碎塊通過篩選后排出。2、預(yù)期的成果1) 寫出 3000 字以上文獻綜述；2) 翻譯外文科技資料，不少于 3000 漢字；3) 完成開題報告，填寫開題報告表；4) 畢業(yè)設(shè)計說明書一份，內(nèi)容與字數(shù)都不少于規(guī)定的任務(wù)量；5) 設(shè)計建筑垃圾破碎機總體、傳動系統(tǒng)部分裝配和主要零件圖；6) 包含本次設(shè)計的所有內(nèi)容的光盤一張。四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排1 周——2 周 收集設(shè)計資料并完成開題報告；3 周——4 周 完成英文資料翻譯并寫出文獻綜述； 5 周——6 周 進行總體設(shè)計和部分零部件的選擇與設(shè)計；7 周——10 周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書；11 周 修改整理，準備答辯。 五、完成設(shè)計（論文）所具備的條件因素已修完機械設(shè)計、機械制圖、液壓與氣壓傳動、機械制造工藝學、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)與畢業(yè)設(shè)計指導等課程，借助圖書館的相關(guān)文獻資料，以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源。指導教師簽名： 日期： 課題來源：（1）教師擬訂；（2）學生建議；（3）企業(yè)和社會征集；（4）科研單位提供課題類型：（1）A—工程設(shè)計（藝術(shù)設(shè)計） ；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報告（2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題要求（1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 1 頁 錘式破碎機設(shè)計文獻綜述摘要：本文介紹了現(xiàn)在市場常用破碎機的種類，并詳細介紹了錘式破碎機的工作原理及其發(fā)展趨勢，分析了錘式破碎機的結(jié)構(gòu)特點和每個結(jié)構(gòu)在破碎機工作時所起到的作用。通過對市場破碎機的進一步了解分析，對我畢業(yè)設(shè)計中立軸式錘式破碎機的主要結(jié)構(gòu)進行初步確定。關(guān)鍵詞：錘式破碎機 發(fā)展趨勢 結(jié)構(gòu)特點 結(jié)構(gòu)設(shè)計1.錘式破碎機的原理、現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢破碎機械通常可以分為 6 類，除了其中的錘式破碎機和輥式破碎機 2 類外，砂石場常見的破碎機械還有復擺顎式破碎機、圓錐破碎機、反擊式破碎機和立軸沖擊式破碎機（VSI）等 4 類。下面主要介紹錘式破碎機。1.1 錘式破碎機的工作原理錘 式 破 碎 機 主 要 是 靠 沖 擊 作 用 來 破 碎 物 料 的 。 破 碎 過 程 如 下 ， 物 料 進 入 破碎 機 后 ， 遭 受 到 高 速 回 轉(zhuǎn) 錘 頭 的 沖 擊 而 破 碎 ,破 碎 了 的 物 料 ， 從 錘 頭 處 獲 得 動 能 ，而 高 速 沖 向 架 體 內(nèi) 擋 板 和 篩 條 ,與 此 同 時 物 料 之 間 也 有 相 互 撞 擊 。 遭 到 多 次 破 碎后 ， 小 于 篩 條 間 隙 的 物 料 ， 從 間 隙 中 排 出 ， 個 別 較 大 的 物 料 ， 在 篩 條 上 再 次 經(jīng)錘 頭 的 沖 擊 ， 研 磨 ， 擠 壓 而 破 碎 ， 最 后 物 料 被 錘 頭 從 間 隙 中 擠 出 ， 從 而 獲 得 所需 粒 度 的 產(chǎn) 品 。1.2 錘式破碎機的現(xiàn)狀目前，生產(chǎn)中使用的錘式破碎機根據(jù)其傳動形式分為兩大類，功率在 250 kW以下的通常采用皮帶輪傳動，250 kW 以上的大功率破碎機采用減速器傳動。國產(chǎn)破碎機與國外同類產(chǎn)品的差距主要集中在 250 kW 以上的大功率破碎機上。由于國產(chǎn)破碎機使用壽命較短，零配件質(zhì)量不穩(wěn)定，設(shè)計經(jīng)驗缺乏，加工、檢測手段落后，加之其體積重量均較大，用戶對這種大功率機型在井下的維護保養(yǎng)難度大大增加，所以進口的同類產(chǎn)品占有優(yōu)勢。另外，由于使用時間短，對大功率破碎機的認識和了解還處在較低的層面上，要對其進行設(shè)計改進從而得到可靠性高的定型產(chǎn)品，必 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 2 頁 須進行長時間的生產(chǎn)實踐，充分暴露故障隱患，有針對性地進行改進更新，逐步縮小與國外產(chǎn)品的差距。1.3 錘式破碎機的發(fā)展趨勢細碎、粉碎和高效節(jié)能是破碎機的整體發(fā)展趨勢。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，破碎機也向自動化方向邁進(如國外產(chǎn)品已實現(xiàn)機電液一體化、連續(xù)檢測，并自動調(diào)節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規(guī)模的擴大，破碎機也在向大型化發(fā)展，如粗碎旋回破碎機的處理能力已達 6000t／h。至于新原理和新方式的破碎 (如電、熱破碎)尚在研究試驗中，暫時還不能用于生產(chǎn)。對粗碎而言，目前還沒有研制出更新的設(shè)備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機和旋回式破碎機，主要是利用現(xiàn)代技術(shù)，予以改進、完善和提高耐磨性，達到節(jié)能、高效、長壽的目的。2.錘式破碎機的結(jié)構(gòu)錘式破碎機一般是由機殼，轉(zhuǎn)子，篦條，托板和傳動裝置等幾部分組成。2.1 機殼機殼由下機體、后上蓋、左側(cè)壁和右側(cè)壁組成，各部分用螺栓連接成一體。上部開一個加料口，機殼內(nèi)壁全部鑲以錳鋼襯板，襯板磨損后可以更換。下機體由 20和 40 毫米普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板焊接而成，兩側(cè)為了安放軸承以支持轉(zhuǎn)子，用鋼板焊接了軸承支座。機殼和軸之間，如果沒有防護措施，漏灰現(xiàn)象是十分嚴重的。為了防止漏灰，在機殼上通常都會安置一種叫軸封的裝置。機殼的下部直接安放在混泥土的基礎(chǔ)上，并用地腳螺栓固定。為了便于檢修調(diào)整和更換篦條，下架體的前后兩面均開有一個檢修孔。左側(cè)壁、右側(cè)壁和后上蓋，也都用鋼板焊接而成。為了防止漏灰，和下機體一樣，在與主軸接觸的地方，兩側(cè)壁也都設(shè)有軸封裝置。為了檢修時更換錘頭方便，兩側(cè)壁對稱地開有檢修孔。2.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是錘式破碎機的主要工作部件，由主軸，錘架組成。錘架上用錘頭銷軸將錘頭分了兩排懸掛在錘架之間，為了防止錘架和錘頭的軸向竄動，錘架的兩端用壓緊錘盤和鎖緊螺母固定。轉(zhuǎn)子支承在兩個滾動軸承上，軸承用螺栓固定在下機架的支座上，除螺栓外，還有兩個定位銷釘固定著軸承的中心距。此外，為了使轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中儲存一定的動能，在主軸的一端裝有飛輪。2.3 篦條 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 3 頁 錘式破碎機的篦條的排列方式是與錘頭運動方向垂直，與轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)半徑有一定的間隙的圓弧狀。合格的產(chǎn)品可以通過篦條縫，大于篦縫的物料由于不能通過篦條縫而在篦條上再受到錘頭的沖擊和研磨作用繼續(xù)被破碎，如此循環(huán)直至體積減少到可以通過篦條縫。篦條和錘頭一樣，受到很大的沖擊和磨損，是主要的容易磨損的零件之一。篦條受到硬物料塊或金屬塊的沖擊，容易彎曲和折斷。2.4 托板和襯板錘式破碎機用錘頭高速錘打礦石，在瞬間礦石具有了極大的速度，為了防止機架的磨損，在機架的內(nèi)壁裝有錳鋼襯板。由托板和襯板等部件組裝而成了打擊板。托板是用普通鋼板焊接而成的，上面的襯板都是高錳鋼鑄件的，與錘頭和篦條的材質(zhì)相同。組裝好后用兩根軸架于破碎機的架體上，其進料的角度，可用調(diào)整絲杠進行調(diào)整，磨損嚴重時可進行更換，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。2.5 過載保護裝置金屬物對錘式破碎機是極大的威脅，為了防止金屬物進入破碎機造成事故，一般錘式破碎機都有安全保護裝置。在錘式破碎機的主軸上裝有安全銅套，皮帶輪套在銅套上，銅套與皮帶輪則用安全銷連接，當錘式破碎機內(nèi)進入金屬物或過負載時，銷子即被剪斷而起保護作用。2.6 密封防塵裝置密封的目的在于防止灰塵，水分等進入軸承和相對運動的部件之間，如齒輪滾子齒嚙合處，同時又起到防止?jié)櫥土魇У淖饔?。密封的好與壞直接影響到滾動軸承和齒輪滾子的使用壽命，從而影響到整臺機器的工作效率。由于錘式破碎機工作環(huán)境的惡劣，需要采用密封好的密封裝置，傳統(tǒng)的毛氈式密封裝置已經(jīng)不能滿足使用要求了，現(xiàn)在市場上一般采用的是迷宮式的密封方法，軸向間隙為 2.5 毫米，徑向為 0.5 毫米，并在迷宮通路內(nèi)壓入油脂，以提高密封效果。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 4 頁 立式錘式破碎機結(jié)構(gòu)示意圖1—大帶輪；2—蓋；3—反擊板（襯板）；4—甩子；5—筒體；6—支座；7—小帶輪；8—電機支架；9—電機；10—電機底座3.錘式破碎機的特點本次設(shè)計對象主要是電動機下置式立式錘式破碎機，在此分析立式錘式破碎機的特點。（1）立式破碎機破碎比大，屬于細碎型破碎設(shè)備，可滿足中小型選礦廠使用，對于大型選礦廠還不能勝任，需進一步研究。（2）以多碎少磨為原則，達到了節(jié)能降耗的目的，每年能夠為選廠節(jié)約３０萬元左右。（3）立式破碎機密封性好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；維護方便。 （4）對于粘性大的物料、水分大的物料，立軸式破碎機使用時不太理想；干性物料，使用效果很明顯。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 5 頁 在立式破碎機中，電動機下置使得破碎機整體結(jié)構(gòu)顯得緊湊，更有利于進料。但是電動機下置時，主軸上的飛輪在出料口附近，需要保護起來，避免與物料接觸，而且出料時不方便。另外，當皮帶或帶輪損壞時更換不方便。4.小結(jié)經(jīng)過一段時間的資料收集和整理，我對現(xiàn)有市場已有錘式破碎機有了一定的了解，同時我也進一步的認識了它的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，將這些資料聯(lián)系本次設(shè)計任務(wù)書的設(shè)計要求，分析后初步形成了本次設(shè)計的設(shè)計思路，明確了設(shè)計方向。根據(jù)已知參數(shù)6噸每小時的生產(chǎn)率，通過采取類比已有產(chǎn)品的方法來確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，甩錘排數(shù)和個數(shù)，每只甩錘的重量，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電動機的功率和類型，從而完成整個破碎機的設(shè)計。我相信這次資料的規(guī)整對我今后的設(shè)計工作意義重大，希望在以后的工作中完善并開拓思路，爭取完成一份完美的成果。參考文獻1.吳宗澤，羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.3 版. 北京：高等教育出版社 20062.孫恒，陳作模.機械原理.7 版. 北京：高等教育出版社 20063.濮良貴，紀名剛. 機械設(shè)計.8 版. 北京：高等教育出版社 20064.邵曉榮 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