EA系列发动机缸体气动翻转机设计【含14张PDF图纸+CAD制图+文档】
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毕 业 设 计 开 题 报 告课题名称EA系列发动机缸体气动翻转机设计课题来源 东风汽车设备专用厂 (21厂)专 业机械设计制造及其自动化班 级T913-5学 号20090130531学生姓名熊静静指导教师 赵国华完成日期 2013.3.10一、 课题来源、目的、意义1 课题的来源 本课题针对东风汽车设备专用厂制造EA系列发动机缸体装配线中的翻转机构,从而实现在装配过程中,通过翻转机对发动机缸体的翻转,实现每个面的装配、加工等工作。2 本课题研究目的 通过对本课题的研究,可以在装配过程中,减少人工翻转工件的劳动强度和危险,提高工作效率。翻转机采用气压动力完成工序所需的翻转动作。翻转角度较为精确,提高产品的市场竞争优势。3本课题研究的意义 随着企业装配作业自动化程度的提高,气动系统以其轻巧、价廉、无污染,电气操作简便、快捷、省力的独特优势,正越来越被重视与推广。EA系列发动机缸体在装配过程中,需要实现将缸体由水平放置向垂直方面翻转90的翻转操作。原先此操作均由人工完成,既费时又费力。目前,设计一台由气动系统控制的发动机缸体翻转机,以便自动完成发动机缸体的搬运和翻转。二、 国内外概况、预测和文献综述 众所周知,工业化的基础是机械化、自动化,并随着社会科技的发展,信息化也逐渐成为了工业化不可缺少的组成部分。在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展,而它的发展趋势可以归纳为“四个化”:柔性化、灵捷化、智能化、信息化。即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要,能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗、人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器智能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。为了上能力,上水平,十年前东风公司由美国康明斯公司引进了先进的柴油发动机B系统4B和6B产品及技术,并引进了先进的摩抹滚轮装配线。据说,在美国康明斯公司该装配线上的关键设备-180翻转机格外抢眼,它是一个跨线体龙门式的庞然大物,结构复杂,制造精良,外部罩有钢丝网罩,并悬挂着“禁止拍照”的牌子,价格十分昂贵。摩擦滚轮装配线是全套引进转换设计,而发动机总成翻转机却是自引开发设计,要自引开发设计这一关键设备与先进的洋装配相匹配,确实有难度,参看我们的汽油发动机的翻转,或许能得到些许启发。EQ140汽油发动机的装配工艺方式不同,装配线形式也有别,翻转机结构对柴油机装配线不适合,要么结构不良,故障多,还常掉总成;要么占地面积大,噪声高,用户不中意。再看看外地的柴油机厂家的情况吧,因品种多,批量不是很大,没有适合大批量的专用翻转机,只有结构简易的通用翻转架,全靠人工翻来转去。随着发动机装配线转化设计的全面深入,对翻转机的压力更大了。时间紧,难度大,缺参考,少借鉴,反复阅读装配工艺流程和技术协议书,细心研读6B和4B产品总成图以及相关产品零件图,找出相关尺寸及4B和6B两个产品在空间所占位置和翻转运动时所需空间,确定两个产品翻转运动不能发生干涉的最小范围,既要考虑4B和6B产品能通用,又要照顾到90翻转机能最大限度的通用。尤其是当时的环境,用户提供不了食物产品的情况下,绞尽脑汁,从构思草图到初步方案,从焊接结构到铸造结构,加之用户本身吃不透的多次变更,经多次磋商和讨论,通过加班加点、废寝忘食,最终开发出了立柱横梁式柴油机发动机总成180翻转机。180立柱横梁式翻转机首轮开发设计制造并一举调试成功,同时也较成功地派生出了90柴油发动机总成的翻转机。而且为后来的许多项目提供了模式或借鉴翻版。先后为专用设备厂和社会各用户增添了不少有形或无形效益,也为汽车行业的发展做出了自己的贡献。据悉,美国180翻转机很复杂,很高大,精度很高,占地面积大,价钱昂贵,而我们的180翻转机结构较简单,较小巧灵活,占在地面积小,造价低,很能解决问题。三、系统设计方案及可行性分析1.课题分析随着汽车工业的蓬勃发展,各汽车厂总装线不断进行技术改造。汽车发动机在装配式,需要上下、内外各面装配,于是发动机翻转机已成为不可缺少的重要设备。发动机翻转机,其原理是气缸夹紧,电机驱动翻转,气缸松开,电机驱动滚轮转动,使缸体移出翻转机构。以上是机械动作,所有动作均通过PLC来控制。要求在装配过程中,减少人工翻转工件的劳动强度和危险,提高工作效率。2.系统方案设计本课题的系统设计方案为发动机翻转机设计。课题要求当发动机装在托盘上,在生产线上进行流水作业时,为了完成各个面的加工、装配工作,需要在某个工位将其翻转至需要的角度;当托盘带着发动机运动至一特定位置时,采用传感器测量,通过气动翻转机开始实行自动化翻转。方案一:发动机的提升靠翻转机上的提升气缸带动,该提升气缸带动横梁,从而提起发动机。其方案图2.1如下所示:垂直导向杆横梁顶部框架提升气缸 图2.1 方案一的方案图方案二:在翻转工位布置一举升定位装置,这样可简化翻转机的机构,取消其夹紧机构部分有上升、下降功能。其方案如图2.2所示。 图2.2 方案二的方案图3. 可行性分析方案一:(1)该装置是通过翻转机上的垂直移动气缸,通过两个垂直导向杆,带动横梁上下移动。从而带动扩架,最终带着发动机上下移动。(2)翻转机的气压系统中气压缸设置了双向缓冲装置,采用了同步动作回路,使翻转机翻转平稳,提高系统的安全性和可靠性;方案二:在装配线上,为了使与之相配的单机能高效准确地对发动机进行装配工作,提高生产效率,这就对发动机的二次定位提出了较高的要求;同时为简化翻转机的机构,该举升定位装置就是为满足这一要求而设计的。举升定位装置应用于发动机装配输送线中,其功能是将托盘精确定位、举升脱离线体后,协助单机完成对发动机进行工作。该设备主要由动力装置(举升气缸)、举升机构、导向机构、定位机构等几部分组成。该方案工作原理: 当托盘(放置有发动机)运行到举升定位装置上方时,该工位处的占位接近开关向举升气缸发出占位信号,由举升气缸上的磁性开关控制举升气缸动作,通过举升机将内装托盘举升到位。在此过程中,定位机构可准确地对内装托盘进行定位,并使内装托盘脱离线体;同时由导向机构保证举升动作的平稳性。举升到位后,举升气缸上的磁性开关向翻转侧移机发出举升到位信号,翻转机工作,完成既定动作后,并将该信号通过接近开关发给举升气缸,由磁性开关控制举升气缸动作,使举升机构下降将内装托盘放回到输送线体上,此时托盘已脱离举升回转装置,由输送滚轮将内装托盘传送到下一个工位。举升回转装置在原始位置等待下一个托盘。以此循环往复。该方案械设备特点:一般翻转机在夹紧单元夹紧工件后,要提升一定高度,使工件与托盘拉开一定距离,留出翻转空间。夹紧单元的提升是利用电机加齿轮、齿条的方式实现。夹紧单元整体的侧移也是利用电机加齿轮、齿条的方式实现,工件的翻转是利用伺服电机加齿形带的方式实现的。本翻转机有以下几点特点:取消了翻转机上的提升动作,改由举升定位装置实现。而举升定位装置采用气缸举升,没有提升电机,使翻转侧移机结构得到简化;翻转动作采用旋转气缸加液压缓冲器及机械挡块控制翻转前后位置,结构简单,调整方便、可靠;垂直夹紧缸采用带锁气缸,夹紧安全可靠;全部结构采用气缸加直线导轨的方式,结构紧凑,重复精度高;没有齿轮、齿条的加工,机械加工成本降低;没有电机,特别是没有伺服电机,使电器控制难度及电器成本大大降低;使用费及维护成本得到降低;全部电磁阀装在一个集装板上,避免了电磁阀因数量较多而产生凌乱现象。难点:整体动作复杂,动作程序需要合理考虑;如何在有限的空间内合理布置各气缸;垂直夹紧单元的同步问题需要解决;两翻转气缸的同步问题需要解决。综上,两种方案都能实现发动机在生产线上的翻转,但方案二中的该种翻转机一般采用龙门结构,机械结构复杂,加工难度高,行走装置及提升重量较大,外购件成本高,电器控制难度大,维修调试困难。故综合比较下选择方案一.4、 预计达到的要求及预计的关键技术1.预计需达到要求、技术指标 在发动机装配过程中,通过翻转机对发动机缸体的翻转,从而实现每个面的装配、加工等工作,以减少人工翻转工件的劳动强度和危险,提高工作效率。翻转机由人工完成工件的进出,采用气压动力完成工序所需的翻转动作。翻转角度较为精确。2.预计的关键技术1)保证发动机翻转的各点位位置精度,保证翻转角度误差小。2)如何保证各步骤有序工作的控制技术。五、课题研究进展计划序号设计(论文)各阶段名称日 期1熟悉、分析毕业设计的具体技术要求;调研、查阅相关文献资料和设备;初步制定课题方案完成开题报告。14/1-10/32确定课题总体方案。进行方案的优劣分析、比较;最终选择确定应用方案.11/3-24/33翻译与专业相关外文资料一份;进行具体的设计、计算、数据处理,最后完成总体设计的总图。25/3-14/44进行传动系统设计、计算;进行主要零部件的设计计算。15/4-28/45整理设计资料;撰写完成毕业设计论文。29/4-12/56整理、检查、汇总毕业设
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