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景德鎮(zhèn)陶瓷學院
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
中文題目：真空練泥機的設(shè)計
英文題目: THE DESIGN OF THE VACUUM MUD TRAINING MACHINE
姓 名： 莊蓓誼
學 號：201110310435
指 導 教 師： 高文杰
班 級：機設(shè)（4）班
院 系： 機電學院
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
開 題 時 間 ：2014年10月16號
開題報告填寫要求
1、開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2、開題報告內(nèi)容必須打印，字體為宋體小四，行距固定值20，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導教師簽署意見；
3、參考文獻應(yīng)不少于8篇（不包括辭典、手冊）；
4、有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。
5、開題報告論述內(nèi)容有去處的必須標注所引用的參考文獻，參考文獻標號
作為上標標在所引用內(nèi)容右上。如在當前頁內(nèi)內(nèi)容填不下可以加頁。
文摘：隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，自動化程度迅速提高，在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域中，真空練泥機在近幾十年發(fā)展迅速。真空練泥是為了將用于滾壓的泥料攪拌均勻，讓水分分布均勻，抽出泥料中包裹的空氣，讓壓制的產(chǎn)品更加勻?qū)?。真空練泥機由加料部分、出料部分、真空室和傳動裝置等組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)上的不同，真空練泥機可分為單軸式和多軸式兩類。本文根據(jù)任務(wù)書給定的設(shè)計數(shù)據(jù)，確定電機功率、減速器速比等相關(guān)參數(shù)，并進行相應(yīng)的驗算。對某部分零件權(quán)衡利弊加以改進，改變參數(shù)，通過計算和驗證確定新數(shù)據(jù)的準確性。通過Autocad畫圖軟件將所設(shè)計的參數(shù)通過電腦，展示出來，從三維的角度來觀察真空練泥機，并對某些部分加以受力分析，驗證其合理性。
關(guān)鍵詞：工業(yè)生產(chǎn)、真空練泥機、受力分析
1、課題研究的目的和意義
伴隨中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)制造業(yè)迎來發(fā)展的春天。陶瓷制造業(yè)也在發(fā)展的春天里，現(xiàn)如今陶瓷制品的優(yōu)劣主要取決于2大方面：1、制造陶瓷的技術(shù)；2、泥料的優(yōu)劣。在這2大方面里泥料的優(yōu)劣又顯得尤為重要，因此工人在制作陶瓷時總是希望能夠取用優(yōu)質(zhì)的泥料。真空練泥機的出現(xiàn)正好彌補了泥料各組分的分布不均勻和含有大大小小氣泡等缺陷。陶瓷工業(yè)用的泥餅是泥漿經(jīng)壓濾后得到的。由于過濾工藝本身的原因，泥餅中各組成的分布往往是不均勻的，泥漿中的大顆粒受重力作用沉集在泥餅下部，中心附近的泥料比靠近濾布處的泥料含水量要高。此外，在泥餅中還含有一定數(shù)量的氣泡，使泥餅存在著分層現(xiàn)象，同時泥餅的形狀也不適合成型之用。為消除泥料的這些缺陷，一般用真空練泥機對泥料進行練泥加工，以得到更加致密、均勻性好、可塑性高、空氣含量低、能適合成形工藝需要的泥段。因此，真空練泥機是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中重要的機械設(shè)備之一[1]。人們?nèi)绾卧u價一臺真空練泥機的好壞呢？查閱參考資料可知真空練泥機作為一種關(guān)鍵設(shè)備，在電瓷行業(yè)中早已受到人們的重視，但是如何評價一臺真空練泥機，迄今還沒有一個確切的方法和標準。當今，看一臺真空練泥機的優(yōu)劣，除了制造質(zhì)量外，主要看其操作是否簡便，能否順利地擠出泥料和真空度有沒有達到規(guī)定的要求等。至于擠制泥段質(zhì)量，則一概用生產(chǎn)過程合格率衡量。明顯前面幾點只是最基本的要求，而沒有量化的指標。因此也可能因人因地的得出不同的結(jié)論。其次，擠制質(zhì)量作為真空練泥機的關(guān)鍵項目之一，只用于整個生產(chǎn)過程各工序都有關(guān)的制造過程合格率來衡量，這顯然是不確切的。因為很容將胚料特性和生產(chǎn)過程的其他因素所引起的質(zhì)量好壞與練泥機本身的問題混在一起，很難對真空練泥機的質(zhì)量做出正確評價。這里提出兩個方面來評價真空練泥機：第一，真空練泥機本身所具有的技術(shù)經(jīng)濟指標—產(chǎn)量（平均產(chǎn)量、比產(chǎn)量、輸送效率和產(chǎn)量波動）、能耗（實測功率和單耗）及機重（重量和單重）；第二，真空練泥機本身所決定的擠制質(zhì)量—擠制泥料性能的均勻性、擠出泥料的溫升、真空度和擠出泥料中的空氣含量以及擠出極端的結(jié)構(gòu)缺陷[2]。
對任何東西的研究和設(shè)計不能總是一成不變，有創(chuàng)新才會有進步，有改進才會有提升。目前，工廠使用的多為雙軸式真空練泥機。但是，目前的真空練泥機還不是一種理想的混合設(shè)備，泥料經(jīng)真空練泥機加工后，往往會在干燥后出現(xiàn)S形的裂紋和螺旋形裂紋，嚴重影響了陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。因此，在對真空練泥機設(shè)計的同時，還要想著新的突破，通過對文獻的閱讀，我們得知可以利用新觀念、新技術(shù)、實現(xiàn)新突破。比方說：1、擠出螺旋速度變化有新突破2、在降低維護管理費用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上有了新的突破3、在減少“回轉(zhuǎn)泥”、增大泥料的擠壓能力，提高擠制品質(zhì)量方面有了新突破4、在提高產(chǎn)量、節(jié)約能源方面有新突破5、合理設(shè)計、努力將擠制品的發(fā)熱量降至最低[4]。當然了，設(shè)想是一回事，實踐出來又是另一回事了，而我們目前還沒有這個能力去創(chuàng)新，只能從基礎(chǔ)開始。真空室、真空泵和真空管道都是真空練泥機的重要組成部分，而真空室的真空度則大大影響了泥料的脫氣效果。陶瓷泥料的配方、含水率、顆粒級別及其級配比例等是否適宜，真空練泥機的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，真空泵的選型是否適宜，真空管路的密封是否符合陶瓷泥料真空脫氣處理的工藝要求以及真空練泥機、真空泵的操作使用、維修保養(yǎng)工作是否規(guī)范等都是造成真空練泥機真空度降低的原因[5]。除了真空度的問題，真空練泥機最關(guān)鍵的另一部分自然是練泥部分了，通過文獻的查詢可以得知，陶瓷泥料經(jīng)真空練泥機處理后，其物料分布趨于均勻，結(jié)構(gòu)更為緊密，可塑性得到提高，并成為具有一定形狀尺寸能夠制造產(chǎn)品的泥段。因此，真空練泥機擠出泥段的質(zhì)量直接影成型坯體的質(zhì)量。然而，目前練泥機生產(chǎn)效率低下，擠出的泥段存在著螺旋紋結(jié)構(gòu)，泥段縱斷面上的拋物線結(jié)構(gòu)和顆粒的定向排列等結(jié)構(gòu)缺陷，導致了成形坯體額密度不均勻、分層、螺旋紋、扭曲、變形、開裂等缺陷，影響了成形坯體的質(zhì)量。據(jù)調(diào)查，可塑法成形產(chǎn)品的缺陷有60％是由泥段的上述缺陷造成的。在電瓷行業(yè)，為了減少下一道工序的加工量，降低生產(chǎn)成本，精密擠出已經(jīng)成為電瓷產(chǎn)品成型中不可更改的發(fā)展趨勢[6]。由此可見練泥的過程是十分復雜的，而我們也不會在此做過多討論。為了加深對真空練泥機的認識，我們通過查詢文獻了解了使用真空練泥機應(yīng)該注意的事項以及造成某些問題的原因。針對真空練泥機的操作、真空系統(tǒng)的密封性能及維修保養(yǎng)提出使用真空練泥機時應(yīng)注意的問題：熟練掌握開機、關(guān)機程序；泥料的含水率應(yīng)均勻一致，約為20％；采用抽氣量和功率偏大的真空泵。分析了產(chǎn)生真空室堵塞、泥料產(chǎn)量低，泥段發(fā)熱、泥段表面粗糙和泥段結(jié)合不緊密的原因。提出了解決方法，如：清理篩板上的雜物，確保泥料快速通過；調(diào)整泥料含水率；發(fā)現(xiàn)機械傳動部分磨損時，補焊兵打磨拋光，或更換新的配件；檢查真空系統(tǒng)的密封性能，發(fā)現(xiàn)漏氣，及時檢修[7]。真空練泥機的真空室一旦堵塞，一方面，上部攪泥部分的陶瓷泥料不能進入到真空室中去，即加料室不能喂入陶瓷泥料；另一方面擠泥螺旋軸空轉(zhuǎn)，不能迫使陶瓷泥料擠入到輸泥管中去，有無陶瓷泥段擠出。須立即停機，待人工清除真空室內(nèi)的陶瓷泥料后，再次起動真空練泥機后，才能正常工作。所以說真空練泥機的真空室堵塞后，造成真空練泥機空轉(zhuǎn)既無陶瓷泥段擠出，又迫使陶瓷泥料發(fā)熱反而惡化陶瓷泥料的塑性成形工藝性能，并嚴重降低真空練泥機的產(chǎn)量，產(chǎn)品質(zhì)量以及增加操作工人的勞動強度等[8]。
本設(shè)計的意義在于鍛煉學生的設(shè)計能力，使學生在對有關(guān)資料的消化吸收基礎(chǔ)上，靈活綜合運用所學基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，熟練掌握畢業(yè)課題設(shè)計的過程。通過對真空練泥機的設(shè)計，培養(yǎng)學生綜合運用本專業(yè)所學知識分析問題、解決問題的能力。
2、課題所涉及的內(nèi)容在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀綜述
自從練泥成型方法用于生產(chǎn)以來，對于高質(zhì)量和高效率的追求從未停止地。人們通過不斷改進工藝和設(shè)備，以高質(zhì)量為前提來提高生產(chǎn)率。幾乎產(chǎn)量占練泥制品份額很大的制品擠出速度在不斷提高。德國直徑為了130mm的平行螺桿練泥產(chǎn)量達1200kg/h；美國的直徑為169mm的平行雙螺桿練泥的產(chǎn)量在2000kg/h；奧地利的92錐形雙螺桿練泥產(chǎn)量達1100kg/h。
近年來，高速擠出已經(jīng)帶來了生產(chǎn)效率的大幅度提高。高速、高效、智能化一直是擠出成型設(shè)備的發(fā)展方向。平行雙螺桿擠出機總扭矩大為提高，廣泛用于高填充混合、泥土、反應(yīng)擠出等工藝。螺桿轉(zhuǎn)速趨向于高轉(zhuǎn)速，國外螺桿轉(zhuǎn)速可達600-1200r/min。增大長徑比是雙螺桿擠出機發(fā)展的另一個特點。以往的雙螺桿長徑比為30左右，在新型、高效的混合和反應(yīng)擠出中，螺桿的長徑比已發(fā)展為40以上，美國Welding Engineers公司的雙螺桿擠出機的長徑比為48-72。影響擠出生產(chǎn)線經(jīng)濟性能的重要因素是產(chǎn)量。20世紀70-80年代，用平行雙螺桿擠出機生產(chǎn)的線速度為1-2m/min，但是到90年代中期，產(chǎn)量急速增長，由于模頭和定型技術(shù)的發(fā)展，線速度從2m/min增加到4m/min，這時擠出機的螺桿直徑約為110mm，長徑比為20-23，產(chǎn)量在150-350kg/h。到1995年擠出機的螺址直徑發(fā)展為130mm產(chǎn)量在450-500kg/h。為了繼續(xù)滿足市場的需求，Kuauss-Maffei公司開發(fā)了螺桿直徑為160mm，長徑比為26的新一代平行雙螺桿擠出機，產(chǎn)量增加到1000kg/h。
擠出成型技術(shù)的進步集中體現(xiàn)在擠出速度的提高上。目前管材的擠出速度已經(jīng)達到單腔6m/min以上、雙腔4m/min。在雙向拉伸技術(shù)方面，雙向拉伸薄膜機械的生產(chǎn)速度已經(jīng)達到452m/min以上，膜幅寬達到10m，而且可以多層共擠出。
在設(shè)備革新方面，除了增大練泥機螺桿直徑和長徑比之外，為提高產(chǎn)量，還采取加大裝機扭矩、提高螺桿轉(zhuǎn)速和增加比驅(qū)動能等措施。同時為提高制品的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，各練泥機廠家還在擠出生產(chǎn)線的自動化控制、在線檢測和驅(qū)動系統(tǒng)的精確同步化方面進行技術(shù)上的創(chuàng)新。
可以預料，未來擠出成型技術(shù)的發(fā)展方向是，①減少勞動力和材料消耗，主要體現(xiàn)在盡量縮短更換產(chǎn)品的時間，盡可能在生產(chǎn)過程中更換以及自動更換；②通過增加設(shè)備的塑化能力，加大齒輪扭矩，進一步加大螺桿的長徑比來提高生產(chǎn)效率；③突破冷卻限制。在擠出成型中，冷卻一直在限制中生產(chǎn)率的提高。多腔和多線擠出成為提高產(chǎn)量的重要方法；④在擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中為不斷應(yīng)用感測技術(shù)、控制技術(shù)人工智能技術(shù)，使制品的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性得到進一步的提高。
3、本課題有待解決的關(guān)鍵問題
真空練泥機的真空室堵塞，一方面，上部攪泥部分的陶瓷泥料不能進入到真空室中去，即加料室不能喂入陶瓷泥料；另一方面擠泥螺旋軸空轉(zhuǎn)，不能迫使陶瓷泥料擠入到輸泥管中去，有無陶瓷泥段擠出。須立即停機，待人工清除真空室內(nèi)的陶瓷泥料后，再次起動真空練泥機后，才能正常工作。所以說真空練泥機的真空室堵塞后，造成真空練泥機空轉(zhuǎn)既無陶瓷泥段擠出，又迫使陶瓷泥料發(fā)熱反而惡化陶瓷泥料的塑性成形工藝性能，并嚴重降低真空練泥機的產(chǎn)量，產(chǎn)品質(zhì)量以及增加操作工人的勞動強度等[8]，以此如何有效的防止練泥機真空室堵塞，是本次設(shè)計需要解決的主要問題。
4、解決課題要求以及應(yīng)用前景的分析（包括解決關(guān)鍵問題所需要的核心技術(shù)以及管道技術(shù)）
為使機器擠制產(chǎn)品達到優(yōu)質(zhì)低耗的目的，該機設(shè)計時采用了如下的先進技術(shù)：
（1）采用小螺旋角打光螺旋表面，通過減小螺旋角和摩擦角降低輸入功率，增大軸向推力，即對泥料的擠壓能力，靠減少“回轉(zhuǎn)泥”和“死泥”提高機器工作效率，降低功耗。對擠制產(chǎn)品質(zhì)量而言，采取了這一措施以后，進一步增大了擠壓密度，也減少了干硬泥的形成條件，從而使擠出泥段質(zhì)量得到提高。
（2）采用了間斷螺旋，間斷處設(shè)置打泥棒。目的在于使擠壓螺旋供泥均勻，減小臥式練泥機擠制偏心缺陷。
（3）采用水冷真空室，并在真空室內(nèi)消滅浮泥死角。保證真空室內(nèi)壁平整，在所有開設(shè)窗口處無凸起或凹入，設(shè)置真空閥門適時關(guān)閉；真空室下部墊不銹鋼板，采用上述措施后可以有效的防止真空室內(nèi)產(chǎn)生干硬泥的現(xiàn)象，使得該擠出產(chǎn)品基本不存在夾帶干硬泥塊的缺陷（加料時帶入的除外）
（4）采用氣動離合器、電磁操縱，欠壓自動保護措施，是離合器操縱方便，工作安全。
（5）、所有法蘭采用“O”型密封圈，裝卸方便，密封可靠。
（6）、采用常用合金鋼硬齒面齒輪傳動及主要構(gòu)件較小的安全系數(shù)，使設(shè)備體積造價壓縮到最小限度。
5 ，真空練泥機的市場研究
經(jīng)過查閱相關(guān)文獻資料，到社會上調(diào)研其使用價值及其銷售狀況，對真空練泥機市場研究如下：
一、市場分析
隨著中國加入WTO，中國經(jīng)濟高速健康發(fā)展，全國GDP平均年增長8%，中國與時間的差距越來越小，人民生活水平大大提高。相應(yīng)的購買力越來越強，同時健康也成為人們關(guān)注的焦點。隨著全球經(jīng)濟技術(shù)水平的發(fā)展，技術(shù)變革對各行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力也越來越大。當今技術(shù)的發(fā)展，特別是通信.運輸技術(shù)中的顯著進展，為企業(yè)展現(xiàn)了無窮的前景和更合理的成本。
二、消費者分析
陶瓷制品現(xiàn)已成為國民普遍擁有的產(chǎn)品，而不同年齡的人卻有著不同的選擇。
大部分人將其作為玩物、珍藏品、日用品、工業(yè)用品等?，F(xiàn)代人不光注重外表美，更加注重材質(zhì)、生產(chǎn)標準及其內(nèi)涵等。因而從消費者的角度分析，人們也希望擁有先進的制造設(shè)備。
三、生產(chǎn)商分析
伴隨消費者消費水準的不斷提升、生產(chǎn)商之間激烈的競爭。每個生產(chǎn)商都盼望陶瓷行業(yè)的蓬勃發(fā)展。陶瓷行業(yè)的發(fā)展又靠生產(chǎn)設(shè)備為支承點，因而生產(chǎn)商也在不斷的激烈企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)部在不斷的研究更加科學更加合理的真空練泥機。因而從生產(chǎn)商的角度分析，真空練泥機的發(fā)展也必將日新月異。
綜上所述，真空練泥機的發(fā)展依托市場、消費者和生產(chǎn)商三者形成合力，不斷推動其向著科學、高效的方向發(fā)展。
6 ，研究內(nèi)容及目標
1、研究內(nèi)容
隨著社會主義經(jīng)濟建設(shè)和制造業(yè)的發(fā)展，特別是經(jīng)過20年的改革開放、改組改造、真空練泥機發(fā)展很快。因此設(shè)計出結(jié)構(gòu)更加合理的真空練泥機顯得尤為重要。本課題對真空練泥機整體的結(jié)構(gòu)進行了研究與設(shè)計。本文主要在圍繞真空練泥機涉及到的減速器、電機、齒輪葉片進行設(shè)計。具體包括：
1) 真空練泥機總體方案的設(shè)計、分析及確定；
2) 主要零部件的設(shè)計計算與強度校核；
3) 通過對真空練泥機整體模型的構(gòu)建，并對某些部分加以受力分析，驗證其合理性。
2、設(shè)計目標
本設(shè)計通過學生完成Φ350真空練泥機的設(shè)計，熟悉畢業(yè)設(shè)計的過程，包括撰寫開題報告、查閱文獻資料、方案論證、設(shè)計計算、圖紙設(shè)計等，培養(yǎng)學生綜合運用本專業(yè)的所學知識分析問題、解決問題的能力。提高學生閱讀本專業(yè)外文資料的能力。
7 ， 初步研究方案
1、查閱國內(nèi)外關(guān)于真空練泥機的相關(guān)資料。
2、了解真空練泥機的分類、工作原理和組成。
3、根據(jù)任務(wù)書給定的設(shè)計數(shù)據(jù)，確定電機功率、減速器速比等相關(guān)參數(shù)，并進行相應(yīng)的驗算。，對某部分零件權(quán)衡利弊加以改進，改變參數(shù)，通過計算和驗證確定新數(shù)據(jù)的準確性。
4、通過Autocad畫圖軟件將所設(shè)計的參數(shù)通過電腦，展示出來，從三維的角度來觀察真空練泥機，并對某些部分加以受力分析，驗證其合理性，將圖形打印出來。
8 ，參考文獻
[1] 真空練泥機真空系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理分析 王玉平 陶瓷科學與藝術(shù) 2002-10-30
[2] 真空練泥機的評價問題 沈光漢
[3] 真空練泥機的結(jié)構(gòu)改進和設(shè)想 李靈鳳
[4] ZL800/M型真空練泥機的研制 王新 錢林 魏伏秋
[5] 真空練泥機真空度降低的原因及其解決途徑 蔡祖光
[6] 真空練泥機中陶瓷泥料擠出過程的研究 張柏清 裴佳宏 湯國興 趙竟成
[7] 使用真空練泥機應(yīng)注意的問題 蔡祖光
[8] 真空練泥機真空室的堵塞及其解決途徑 蔡祖光
9 ，指導老師意見
1． 對“開題報告”的評語
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預測
10， 所在專業(yè)審查意見
負責人：
年 月 日