CA6140車床尾座體工藝工裝設計【說明書+CAD】

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Because I was limited, and it is inevitable that the article had weaknesses and deficiencies and hopes readers criticized corrected. Keywords : center C6163 machine tool design 第一章 引言 隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，越來越多的設備被運用到制造業(yè)中，而制造業(yè)也需要越來越多的設備來滿足發(fā)展。企業(yè)需要發(fā)展，就需要投入相應的設備來滿足企業(yè)的需要，但是面對眾多的新設備，這些設備的配件夜成為了我們越來越高的需求。本文我將結合CA6140車床尾座體工藝工裝設計，對原有的中心架進行修改，以設計出一臺新型的滿足一般企業(yè)需要的中心架。由于條件不足，且本人經驗和水平都還很有限，設計中一定存在許多不足之處，望各位老師給予指正。 - 17 - 1.1 機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢 　　隨著當今社會的發(fā)展機械制造行業(yè)受到了越來越多人的關注，而目前機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢有以下幾個特點 　　柔性化、靈捷化、智能化和信息化 　　一、柔性化——使工藝裝備與工藝路線能適應于生產各種產品的需要。 　　二、靈捷化——使生產力推向市場準備時間為最短，使工廠機械靈活轉向。 　　三、智能化——柔性自動化的重要組成部分，它是柔性自動化的新發(fā)展和延伸 。 　　四、信息化——機械制造業(yè)將不再由物質和能量借助于信息的力量生產出的價 值，而是由信息借助于物質和能量的力量生產出的價值，因此信息產業(yè)和智力產業(yè) 將成為社會的主導產業(yè)，機械制造業(yè)也將是由信息主導的，并采用先進生產模式、 先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織合理方式的全新的機械制造業(yè)。 　　21世紀初機械制造業(yè)的重要特征表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化以及環(huán)保 協(xié)調的綠色制造等，人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從煩瑣的計算分析等 腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動。智能化促進柔 性化，它使生產系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應能力。 　　近年來產品更迭不斷加快，各種各樣的需求不斷增加。一些發(fā)達工業(yè)國家，例 如美國、西德、瑞士等國統(tǒng)計表明，1995-1998年機械零件的種類增加了50%；80% 的工作人員不直接與材料打交道，而與信息打交道；85%的活動不直接增加產品的 附加值，產品、工藝過程、組織管理日益復雜化；設計、工藝準備等均占去為完成 用戶訂貨總時間的65%以上。另一方面，在激烈的市場競爭中，供貨期與質量往往 起著比價格更為重要的作用，靈捷化就成為擺在機械制造業(yè)面前的頭等重大課題?！? 機械制造行業(yè)是創(chuàng)造人類財富的支柱產業(yè)，但同時又大量消耗掉人類社會的有限資源，并且是造成當前環(huán)境污染問題的主要根源之一，為此，機械行業(yè)實施可持發(fā)展戰(zhàn)略已勢在必行。綠色制造正是基于這一點而產生和發(fā)展起來的，是機械行業(yè)的發(fā)展趨勢，或者說綠色制造是21世紀制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。 傳統(tǒng)制造業(yè)已不適應可持續(xù)發(fā)展的要求 ??? 傳統(tǒng)制造業(yè)一般是純粹從經濟效益的角度去實施制造過程的，在設計產品時著力考慮產品的功能與品質，制造產品時片面追求高效率與低成本。不斷涌現(xiàn)的新穎高效的先進制造技術推動了制造業(yè)的快速發(fā)展，產品更新?lián)Q代周期不斷縮短，加速了材料的消耗和工藝裝備的淘汰;同時也產生了更多的廢棄物，從而使人類賴以生存的環(huán)境不堪重負，嚴重制約了社會經濟及人類文明的可持續(xù)發(fā)展。目前在環(huán)境保護方面，制造業(yè)存在以下問題： 1.廢舊或閑置設備回收和再利用率低 ??? 近年來，由于數(shù)控機床、加工中心及FMS\CIMS的應用，大多數(shù)傳統(tǒng)機床在工廠逐步被摒棄。如何改造這些舊設備成了擺在我們面前的一大課題。 2.能源和原材料的浪費現(xiàn)象十分嚴重 ??? 目前，我國制造業(yè)工藝水平不高，多數(shù)企業(yè)缺乏環(huán)保意識。落后的制造工藝使得能源與原材料的利用率不高。且浪費也十分嚴重。 3. 產品的回收利用率極低 ??? 長期以來，傳統(tǒng)的生產模式是按照“生產一流通一消費一廢棄”的開式循環(huán)。制造業(yè)的生產基本上不考慮廢棄產品的回收利用，特別是機械制造業(yè)的回收利用率更低。 4.制造過程中產生的廢棄物得不到無公害處理 ??? 許多企業(yè)在產品制造過程中，注重的是如何以最低的成本高效地生產出產品，而很少關心加工過程中使用的工具及原材料等對環(huán)境的污染。高能耗、重污染的工藝仍然在生產中得到廣泛的應用，而先進的環(huán)保型工藝由于成本較高而被擱置，企業(yè)不愿在治理廢棄物方面有所花費。這樣一來，在企業(yè)獲得較高利潤的同時，人類生存的環(huán)境卻遭到了前所未有的破壞。 隨著這總形式的嚴峻發(fā)展，一個新的課題又擺在了我們的面前：如何在目前的基礎上改造我們的機械制造業(yè)，使我們的制造業(yè)逐漸走向綠色、健康、環(huán)保的大道。 1.2 綠色健康的制造業(yè) 工業(yè)革命以來，人類社會經過100多年的快速發(fā)展，目前已經面臨社會發(fā)展與環(huán)境和資源之間的深刻矛盾。在人類對自己長期以來采用較為粗放的、大規(guī)模工業(yè)發(fā)展模式及由此而引起的資源枯竭、環(huán)境惡化等問題的反思之后，如何選擇一條適合該國國情的可持續(xù)發(fā)展道路，實現(xiàn)人與自然的和諧相處，成為世界大多數(shù)國家的共識。這種共識的代表就是1972年在瑞典斯德哥爾摩召開的“聯(lián)合國人類環(huán)境會議”通過的《人類環(huán)境行動計劃》，1992年聯(lián)合國在巴西里約熱內盧召開的“世界環(huán)境與發(fā)展大會”通過的《關于環(huán)境與發(fā)展的里約熱內盧宣言》、《21世紀議程》，以及2002年聯(lián)合國在南非約翰內斯堡召開的“可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議”通過的《關于可持續(xù)發(fā)展的約翰內斯堡宣言》與《可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議實施計劃》，其核心是提出了應建立社會、經濟、資源和環(huán)境相協(xié)調的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 ??? 作為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要標志，是使子孫后代擁有與當代人相同，甚至比當代人還多的人均財富和生存發(fā)展空間。這就要求當代人要有對歷史和子孫后代負責的精神，切實地改變現(xiàn)在傳統(tǒng)的發(fā)展思維模式以及由這種思維模式而產生的生產、生活和經濟發(fā)展方式，特別是在這么一個經濟快速增長、人口眾多、人均資源不到世界平均水平1/2的發(fā)展中國家更是如此。應該看到，由于中國經濟基礎薄弱，技術相對落后，發(fā)展大部分是通過以自然資源和勞動力為主要的投入手段所推動的，是一種粗放型的經濟增長方式。這種發(fā)展的結果，是現(xiàn)在面臨越來越嚴重的資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化問題。 ??? 經濟發(fā)展必須有利于資源的良性利用，有利于生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，有利于改善和提高人民的生活水平；而不能以浪費資源、破壞生態(tài)環(huán)境和降低人民生活質量為代價。黨中央提出了“要樹立以人為本，實現(xiàn)全面、均衡和可持續(xù)的科學發(fā)展觀”，這體現(xiàn)了中國政府在國家經濟發(fā)展基本模式上觀念的進步。作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，以綠色設計和綠色制造為主要特征的綠色浪潮正在席卷全球。通過綠色設計和綠色制造，人們希望實現(xiàn)對資源的循環(huán)利用、降低能源消耗和最大程度地減小產品制造和使用對環(huán)境的影響，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。 ??? 下面，從機械產品設計理念的角度，討論綠色設計理念對機械設計的影響。 ??? 機械產品綠色設計的概念 ??? 有關機械產品綠色設計概念方面的研究，國內近年來進行得比較多。機械產品綠色設計的概念可歸納為：機械產品綠色設計是一種基于產品整個生命周期，并以產品的環(huán)境資源屬性為核心的現(xiàn)代設計理念和方法，在設計中，除考慮產品的功能、性能、壽命、成本等技術和經濟屬性外，還要重點考慮產品在生產、使用、廢棄和回收的過程中，對環(huán)境和資源的影響。 ??? 其基本的內涵有： ??? (1) 在產品設計的全過程中，產品的基本技術性能屬性與環(huán)境資源屬性、經濟屬性并重，且環(huán)境資源屬性優(yōu)先。 ??? (2) 在設計階段應充分考慮產品在使用廢棄后的可拆性和回收利用性。 ??? (3) 提出了產品設計者和生產企業(yè)在環(huán)境保護、節(jié)約資源方面應承擔的社會責任。即對大宗工業(yè)產品，企業(yè)不但要生產產品，同時，還應在可能的范圍內，承擔產品回收和再利用的義務。 ??? (4) 它是對傳統(tǒng)設計方法、設計理念的發(fā)展和創(chuàng)新，體現(xiàn)了人類對機械產品設計學科認識的深化。 ??? 傳統(tǒng)的機械產品設計側重的是產品的性能、質量、成本等產品的基本技術與經濟屬性，對產品的考慮最多到產品使用報廢為止。按傳統(tǒng)的機械產品設計理念，在產品使用報廢后，就成了一堆廢鐵和垃圾，與制造企業(yè)也沒有任何關系，報廢產品金屬零件的回收利用主要采用回爐冶煉方式，很少直接利用因而是一種“從搖籃到墳墓”的過程。 ??? 所以，綠色設計與傳統(tǒng)設計的根本區(qū)別在于：綠色設計要考慮產品的整個生命周期，從產品的構思開始，在產品的結構設計、零部件的選材、制造、使用、報廢和回收利用過程中對環(huán)境、資源的影響，希望以最小的代價實現(xiàn)產品“從搖籃到再現(xiàn)”的循環(huán)。 ??? 綠色設計理念對現(xiàn)代機械產品設計的影響 ??? 想法決定生活，理念決定設計。理念或觀念的進步對社會發(fā)展有巨大的推動作用，理念雖然不是具體的方法，但理念可以為具體方法的研究指引方向，而具體的設計方法，是建立在一定的設計理念之上的，理念是具體方法的基礎?？v觀人類機械產品設計理念和產品設計技術的進步歷程，不難看出，設計理念的進步給產品設計帶來的巨大影響。從機械設計學科的角度，近代設計方法學的發(fā)展主要體現(xiàn)為： · “功能思想”的提出； · “人機學”思想的形成； · “工業(yè)設計”學科的發(fā)展和成熟。 ??? 在這三項近代機械設計學科的核心技術中，對后來機械產品設計的影響，都首先體現(xiàn)在由于它們出現(xiàn)而帶來的設計理念的進步，其次才是具體的方法，所有先進的具體設計方法如：優(yōu)化設計、可靠性設計、CAD等等，都是為實現(xiàn)設計理念服務的。 ??? 例如：以美國人麥爾斯“顧客購買的不是產品本身，而是產品所具有的功能”為標志的“功能思想”的提出，并逐步為人們廣泛的理解和接受后，使設計者認識到：可以采取不同的原理、結構來實現(xiàn)同樣的功能，它所帶來的是人們在設計思想上的一次革命，大大地拓展了設計人員的視野，在此之前，人們在設計時，更多的是用數(shù)學、力學的方法來研究機械的設計，用更合理的結構設計去完善已能完成某種功能的機器，忽視了作為產品本質的“功能”的研究。正是在功能思想的指導下，涌現(xiàn)出了大量采用新的功能原理的產品，如電子手表、激光打印機、噴墨打印機以及現(xiàn)在的數(shù)碼相機等。 ??? 綠色設計作為一種新的設計方法，出現(xiàn)的時間并不長，還遠沒有達到完善的程度，很多具體的方法還有待研究，但綠色設計作為一種新的設計理念，它的出現(xiàn)，使人們看到了過去設計思想方法的不足，意識到了在過去長期的設計活動中，所忽視的產品設計與環(huán)境資源之間的關系和產品設計對環(huán)境、資源的影響。綠色設計理念的提出，是機械設計學科發(fā)展歷史上一個重要的里程碑，是機械設計理念的一次革命和飛躍，它對現(xiàn)代機械設計學科所帶來的革命性影響主要表現(xiàn)為： ??? (1) 第一次從人類整體利益的高度，強調了設計者、生產企業(yè)在人類社會可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境資源保護方面應該承擔的社會責任。這種責任一方面可以通過國家法律的形式強制企業(yè)承擔，如汽車尾氣的排放法規(guī)、鍋爐的尾氣排放法規(guī)、工業(yè)廢水的排放法規(guī)等，而更重要的是作為設計者和生產企業(yè)，必須主動意識到自己應承擔的社會責任，在企業(yè)的產品開發(fā)、生產和企業(yè)發(fā)展過程中，能進行自我約束，不能僅僅為了實現(xiàn)自己企業(yè)商業(yè)利益的最大化，而置社會利益于不顧。當今所面臨的環(huán)境污染和資源短缺等問題，并不是由于個別企業(yè)或某一行業(yè)的行為造成的，而是整個社會在一段時間內共同行為的累計結果。所以，綠色設計理念反映了人們對現(xiàn)代生產方式和生活方式所引起的生態(tài)和環(huán)境破壞的反思，從道德層面上提高了對設計師和企業(yè)素質的要求，代表了一種新的設計文化，反映了人類道德認知水平的提高，這種提高和認識的深化，必將從更高的層次上，推動社會文明的進步和實現(xiàn)所追求的人類社會可持續(xù)發(fā)展的理想。綠色設計所代表的是“以人為本，實現(xiàn)人與自然和諧相處”的現(xiàn)代設計文化。所以，如果說“功能思想”的提出是在技術層面上推動了設計學科的進步；而“綠色設計理念”的提出是在人的思想道德和設計文化的層面上推動了設計學科的進步，它體現(xiàn)了：“地球環(huán)境與資源保護是大家的共同責任”的崇高思想。 ??? (2) 對機械產品來講，設計是源頭。今天所面臨的主要由工業(yè)設備、工業(yè)產品制造與使用所造成的環(huán)境污染、資源浪費等問題，除受當時時代的科學技術發(fā)展水平的限制，對可能引起的問題預見、認識不夠有關外，還在很大程度上與一些傳統(tǒng)落后的產品設計理念有關。例如：在過去的設計理念中，幾乎不考慮環(huán)境問題，也不考慮產品的回收利用問題，并將煙囪林立、濃煙滾滾、污水橫流、機器轟鳴等看成是工業(yè)化的標志就是最典型的代表。對所制造和銷售的產品與企業(yè)和設計人員的關系，現(xiàn)在很多設計人員仍認為“產品過了保修期就與自己和企業(yè)沒有關系了”。所以，必須改變產品設計的傳統(tǒng)觀念，要樹立“今天的產品，就是明天的廢品”的產品設計理念，從產品的性能、材料選擇、制造、使用、合理的產品壽命、報廢回收的整個過程來看待現(xiàn)在正進行的產品設計，尤其是考慮產品報廢后的回收性，進行綜合平衡和決策，樹立全新的綠色產品設計理念。 ??? (3) 對報廢產品的重新認識。當今社會，科學技術發(fā)展很快，新產品層出不窮，產品的有效壽命周期明顯縮短，很多產品不是因為不能使用，而是由于性能落后或僅僅由于外觀老舊而報廢。雖然可以花錢買新的，但被廢棄的不僅是報廢的產品，而且還有廢棄產品中所包含的資源。所以，綠色設計強調對“物理報廢”和“性能報廢”產品的回收和再利用。為此，要在產品設計的各個環(huán)節(jié)上綜合考慮對產品整個壽命周期的影響，對產品技術的發(fā)展有科學的預測，在現(xiàn)有產品、儲備產品和研發(fā)產品之間有合理的技術繼承和聯(lián)系，充分考慮由于產品款式、技術升級等因素引起的產品報廢，使產品具有合理的使用壽命，而不一味地追求產品的經久耐用。同時，在設計中，廣泛運用現(xiàn)代的設計技術，如采用系列化、模塊化和標準化設計技術，在產品設計中考慮產品零部件的技術和結構的繼承性[8]，為產品在報廢后的再制造奠定技術基礎。運用面向拆卸的設計技術，注意考慮產品的裝拆結構設計，方便裝拆。同時，還應考慮對一些產量大、使用時間長的產品，在技術進步后，如何對已銷售的產品進行合理的、較為經濟的改裝，以提高產品使用性能的設計方法，例如像家用空調、電冰箱等產品就是屬于這種情況。由于技術進步，現(xiàn)在產品的耗電量較前幾年已經明顯降低，如前幾年普通電冰箱24h耗電量為1kWh左右，但現(xiàn)在可以達到0.4kWh左右，與現(xiàn)在新的節(jié)能型電冰箱相比，大量還在使用的老電冰箱就像電老虎一樣每天都在大量地消耗寶貴的電力。但由于這些老冰箱不能以較為方便的方式和用戶能接受的價格實現(xiàn)節(jié)能方面的改裝，依然會在若干年內繼續(xù)使用這些棄之可惜的冰箱，并為它們多使用的電付錢，造成社會資源的巨大浪費。從政府的角度講，如何在政策上大力鼓勵和扶持對報廢產品的再制造是值得研究的。 1.3 課題來源 面對目前提倡的綠色制造特有這樣的想法：利用有限的資源以及現(xiàn)有的技術設計出一種CA6140車床尾座體，使其制造成本降低、實用度提高、且容易制造。 下面一章我將對我的設計作出具體的闡述。 第二章 設計介紹 2．1材料的選用 根據(jù)中心架的特點以及對材料的要求，所以我選用的材料為：35＃、45＃Q235A、HT150以及ZQSnCu6-6-3。 2．2 中心架總成 圖一 如圖一所示本中心架最大夾件直徑為φ350，其主要配件為：圓銷、特厚螺母、活結螺栓、墊圈、銷軸、螺母、法蘭、螺釘、錐銷、絲桿、軸承、套筒、定位銷、軸、擋圈、錐銷鎖緊擋圈。其中部分利用現(xiàn)有的標準配件，如：GB 68－85、GB 117－86、GB 6170－86等，具體的配件位置件裝配總圖。 2.3 部件組織的注意點 焊接件上體，筋板焊前周邊加工，點焊后連續(xù)焊接，焊后應無焊接缺陷如圖二 圖二 所有需要熱處理的工件，熱處理必須達到要求，嚴格按照熱處理工藝進行處理。 謝 辭 這次設計的完成，無疑地需要很多人的幫助。首先要感謝的是指導老師，他不但幫助我解決有關調研方面遇到的棘手問題，還幫我解決了許多以前課程學習時就沒有搞清的問題。當然我還要感謝許多給過我?guī)椭耐瑢W們，沒有他們的熱心協(xié)助，我是無法完成這次設計任務的。 最后我也要向相關老師致謝，沒有他們的諄諄教導，我就沒有一定的理論基礎，更不用說能夠搞好這次設計。 再次感謝諸位！ 參 考 文 獻 1.呂惠瑛等編·機械設計基礎·上海：交通大學出版社，2001 2.王廣生等編·熱處理手冊·第三版·北京：機械工藝出版社，2001 3.曾正明主編·機械工程材料手冊·第六版·北京：機械工藝出版社，2003 4.王文斌等編·機械設計手冊·新版·北京：機械工業(yè)出版社，2004 5.陳宏鈞主編·實用機械加工工藝手冊·第二版·北京：機械工業(yè)出版社，2003