李宽开题报告(最终版).doc

西南科技大学毕业设计（论文）开题报告学 院制造科学与工程学院专业班级机械1005班姓 名李宽学 号20106537题 目大口径光学元件搬运装置总体方案设计（叉运方案）题目类型设计开发选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）1、研究现状：随着制造企业生产规模扩大和自动化程度的提高，搬运设备在现代化生产过程中应用越来越广，作用越来越大，对搬运的要求也越来越高。科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使搬运设备的技术性能进入崭新的发展阶段，搬运设备正经历着一场巨大的变革。目前，主流的搬运设备为轻小型搬运车辆，轻小型搬运车辆是指以手动的搬运和装卸的工业车辆，和以蓄电池为动力的各种类型的搬运、装卸、堆垛、牵引的工业车辆(不包括蓄电池平衡重式叉车)，如:CBY系列手动托盘搬运、CTY系列手动叉车、CBD系列的低起升电动托盘搬运车、半电动和全电动插腿式叉车、轻型前移式(门架前移或者货叉前移)叉车、电动堆高机、拣选车及电动牵引车等。随着物流仓储业的飞快发展，工业车辆产品要进入车间、库房、超市等，这不仅要求车辆结构轻巧，同时提出无污染、低噪音，还有通道的宽窄、门限、屋顶货架的高度。另外，较主流的就是高速搬运机器人。高速搬运机器人是代替人类劳动，完成搬运工作的一种工业机器人，广泛用于工业生产中产品的包装与运输。此类机器人能实现单调的复合运动，但是需要一套相适应的控制系统。如现代工厂普遍采用的机械手等流水线作业机器人。2、生产需求状况：各种各样的光学元件被日益广泛地应用于雷达测距仪先进光学望远系统、高分辨率电视摄像系统、高灵敏度红外传感系统、激光制导红外探测等航空、航天和国防军事领域; 同时也广泛地应用于民用光电产品上， 例如摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤接头、医疗仪器等在上述领域的广泛应用，牵引和推动了光学元件的需求向极端口径、高精度和批量化方向发展。随着光学元件需求的发展，对光学元件（尤其是大口径光学元件）的加工制造技术要求越来越高。目前，国外较为普遍采用的光学零件加工技术主要有：计算机数控单点金钢石车削技术、光学塑料成型技术、计算机数控研磨和抛光技术、光学玻璃透镜模压成型技术、电铸成型技术以及传统的研磨抛光技术等。经过几十年的努力，我国光学行业建立了自己的光学加工工艺，研制出一系列的光学加工设备。有些设备已成为国内名牌产品，有的已出口援外或外贸出口。这些设备有Q826、Q875、Q835A、QM-80、YG367、YG368、QA8510等名牌设备，最近我们又研制出了环抛机床和下摆机床。但是我们在工艺上的研究还很浅，在光学加工方面还没有形成一个完整的工艺体系，难以大批量生产高精度、大口径的元器件。本设计正是批量生产高精度、大口径光学元件生产线中工件搬运装置的设计，针对某厂方提出的特定功能要求和特定的接口要求，设计出了一种具备不同工作区大范围的精转运功能以及目标设备内小范围的快速就位工能的大口径光学元件搬运装置3、选题目的及意义随着我国工业化和现代化的不断发展，对具有特殊功能的搬运装置的需求越来越高，特别是在高精度大口径光学元件的批量加工生产线中，设计出一款可靠性高并且能快速与生产线上其他设备匹配、对接的专用搬运装置，对整个生产线效率和可靠性的提高尤为重要，同时在这个我国还未完全成熟的领域里，也具有一定的实践意义。通过大口径光学元件搬运装置课题的设计，培养我综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化我的知识；培养我树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法；培养我树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力；培养我进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。4、主要参考文献：1杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础(第五版).北京：高等教育出版社，2007.5.2曾志新，吕明.机械制造技术基础M.武汉:武汉理工出版社，2008.1.3蒋平.工程力学基础M.北京:教育出版社，2004.5.4吴建生.工程力学M.北京:机械工业出版社，2008.1.5蒋春源.机械设计手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，1990.12.6杨黎明.机械零件设计手册.北京:国防工业出版社，1989.12.7沈其文、徐鸿本 机械制造工艺禁忌手册：机械工业出版社2000.52、 主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程1、主要研究内容：（1）设计目标研制一套适于大口径及超大口径光学元件平稳、无损、安全及可靠搬运用机械装置。 （2）光学元件搬运的工艺分析大口径光学元件的搬运工艺流程如图2-1所示，其主要包括精流转和快就位两大工艺过程。其中，精流转工艺不仅需将大口径光学元件直接转运至目标工作区（如加工、检测和存放等区域），而且需将大口径光学元件直接送达至目标设备上（如加工机床或检测仪器等设备），其主要包括大口径光学元件在在搬运装置上的转运、升降以及搬运装置与目标设备的桥接等工序；而快就位工艺则主要实现大口径光学元件在目标设备目标位置的快速、平稳放置，其主要包括大口径光学件在目标设备上的移动、导向与目标位置的升降与就位等工序。 图2-1 光学元件搬运工艺路线图（3）搬运装置接口设计要求要求光学元件放置在调平工装上，而调平工装固定在机床或检测设备的工作台上。要求有对接机构与转运小车对接，确保就位小车与导向机构的正确连接，就位小车在工作台上运动需有导向机构确保光学元件就位位置的准确性。调平工装尺寸是长宽高（/mm）为：960500100，调平工装上有4个沉台，用于避让四个光学元件支撑托块。工作台尺寸是长宽（/mm）为：1200900，其上为T型槽。搬运装置与加工机床的各部分结构接口如图2-3所示 图2-3 搬运装置与加工机床的接口示意图（4）搬运装置技术指标要求表2-1搬运装置主要技术指标序号项目指标单位1搬运元件尺寸范围400400200800400200mm2搬运元件质量范围90180Kg3转运小车升降高度1000mm4转运小车桥接长度800mm5就位小车升降高度50mm6搬运装置占地面积17001000mm 注：转运小车和就位小车见图2-4（5）设计难点1）考虑到光学元件的易脆性和面形精度的保持性，防止光学元件在固定、支托、转运、升降、桥接、就位等过程中的损伤，需要搬运装置具备高可靠性和高安全性；2）考虑到光学元件转运方位的随意性与就位位置的确定性，需要搬运装置在固定、桥接、就位等过程中具备导向定位功能；3）机床或检测设备的尺寸限制以及过重的工件质量增加了搬运装置的设计约束；4）由于是针对光学元件加工生产线上专用搬运装置的设计，为提高工作效率，搬运装置应具备操作简单的快就位功能。（6）具体设计内容1）完成整套装置的运动方案设计绘出搬运装置的机构运动简图； 2）完成搬运装置的机构的详细设计建立搬运装置整套三维模型； 3）完成搬运装置重要部位的强度设计； 4）绘制整套装置的二维装配图； 5）撰写毕业设计说明书。2、设计思想：1转运小车前车轮；2转运小车车体；3转运小车后车轮；4就位小车锁紧器；5货叉导轨1；6货叉导轨2；7就位小车后车轮；8升降丝杠；9工件托爪；10剪叉臂1；11就位小车车架；12剪叉臂2；13滑动块2；14滑动块1；15升降平台；16就位小车前车轮。图2-4 搬运装置的机构示意图 搬运装置的机构示意图如图2-4所示，其工作原理为：首先将工件放置到工件托爪9上，转运小车再用货叉导轨5将就位小车叉起并用锁紧器4将就位小车锁紧，转运小车再将就位小车及工件托运到机床或检测中心附近，转运小车升起货叉导轨5、6并展开折叠的货叉导轨6与机床对接以搭建就位小车转运的导轨“桥”，松开锁紧器4将就位小车推到机床或检测中心既定区域，调节丝杠螺母8利用剪叉升降机构8-10-12-13-14-15 将工件放到调平工装上，再利用退出机构9-15退出工件托爪，最后退出就位小车3、工作流程：（1）需求识别分析搬运装置的工艺流程，并到加工车间进行实地考察，全面思考搬运装置需具备的主要功能以及次要功能。（2）资料分析并确定设计目标从图书管或INTERNET网上大量查阅资料，寻找是否存在满足需求的产品或专利，采用QFD方法（质量功能展开法）进一步明确搬运装置的功能和性能要求，并将需求的功能具体化，明确设计目标。（3）概念设计把需要设计的目标抽象为一个或几个具体的功能，然后将功能以抽象、定性的概念来表示，并且进行功能分解，直到功能与结构之间形成一一对应的映射关系为止。（5）运动方案的选择和运动尺寸的确定综合评价和比较不同的运动方案，确定搬运装置的机构类型，通过功能循环图和设计指标确定驱动装置的参数以及机构的运动尺寸，绘制出机构的运动简图。（6）机构的详细设计完成搬运装置各部件的结构设计，并建立搬运装置的全套三维模型，完成搬运装置重要部位的强度设计，完成搬运装置的二维装配图。（7）撰写毕业设计说明书。 3、 毕业设计（论文）工作进度安排1. 开题报告: 2014年3月18日 至2014年3月30日。2. 完成初稿： 2014年3月31日 至2014年6月1日。3答 辩： 2014年6月10日 至2014年6月12日。指 导教 师意 见李宽同学通过毕业设计前期对于课题大量的文献查阅和社会实践学习，对本次毕业设计“大口径光学元件搬运装置总体方案设计（叉运方