[機械設計自動化] 藥筒環(huán)焊縫自動檢測裝置數(shù)字樣機設計 畢業(yè)論文任務書與開題報告

1、畢業(yè)設計任務書學 院、系：機械工程與自動化學院 機械工程系專 業(yè)：機械制造及其自動化學 生 姓 名：學 號：設計題目：藥筒環(huán)焊縫自動檢測裝置數(shù)字樣機設計起 迄 日 期: 2011年2月21日 2011年6月20日設計地點:機械工程與自動化學院指 導 教 師:系 主 任:發(fā)任務書日期: 2011年2月21日任務書填寫要求1畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在系的負責人審查、系領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生；2任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書

2、寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；3任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領導審批后方可重新填寫；4任務書內有關“學院、系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號（如0201140102,為10位數(shù)），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894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“2004年3月15日”或“2004-03-15”。( 1 )藥筒焊縫超聲檢測的意義（2）超聲自動檢測的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢（3）機械設計技術

3、（工具）的發(fā)展（數(shù)字樣機）（4）參考文獻畢 業(yè) 設 計 任 務 書1畢業(yè)設計課題的任務和要求：該同學承擔“藥筒環(huán)焊縫自動檢測裝置數(shù)字樣機設計”的任務。設計要求：能實現(xiàn)藥筒環(huán)焊縫相對于探頭做周向掃描運動，超聲的耦合采用水浸耦合方式。2畢業(yè)設計課題的具體工作內容（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：具體工作內容：（1）制定總體方案；（2）設計三維裝配圖；（3）選取步進電機及驅動電源；（4）設計重要非標零件；（5）翻譯外文資料。技術要求： 根據(jù)產(chǎn)品線設計要求（1）年生產(chǎn)任務6萬件（2）年有效工作天數(shù)為250天（3）每班有效工作小時為6小時設計檢測系統(tǒng)節(jié)拍為：每班產(chǎn)品量60000/250240件，每

4、小時生產(chǎn)產(chǎn)品為240/6=40件，則每個產(chǎn)品生產(chǎn)時間3600/4090秒為此設計系統(tǒng)的檢測速度為：90秒/件。設每件產(chǎn)品的輔助檢測時間為：30秒，直焊縫最大長度為：600mm，則每秒檢測速度為20mm/秒。被檢工件：圖1 工件運動方式：探頭相對與工件旋轉耦合方式：水浸耦合，要考慮防銹問題。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書3對畢業(yè)設計課題成果的要求包括畢業(yè)設計、圖紙、實物樣品等)：（1）三維裝配圖 1張（2）二維工程裝配圖 1張（3）零件工程圖 5張（4）設計說明書 1份（5）英文翻譯資料 1份 4畢業(yè)設計課題工作進度計劃：起 迄 日 期工 作 內 容2010年1月22日 3月01 日3月0

5、1日 3月30 日4月01日 5月31 日6月01日 6月10 日6月 11日 6月20 日收集資料，學習相關知識撰寫開題報告，確定技術方案完成具體設計撰寫設計說明書畢業(yè)設計答辯學生所在系審查意見：系主任： 年 月 日 畢業(yè)設計開題報告學 生 姓 名：學 號：學 院、系：機械工程與自動化院專 業(yè)：機械設計制造及其自動化設 計 題 目：藥筒環(huán)焊縫自動檢測裝置數(shù)字樣機設計指導教師: 2011 年 3 月 10 日開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)設計答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計工作前期內完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報告

6、內容必須用按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）。文中應用參考文獻處應標出文獻序號，文后“參考文獻”的書寫，應按照國標GB 771487文后參考文獻著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；4學生的“學號”要寫全號（如0201140102），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5. 有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894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“2004年3月15日”或“2004-03-15

7、”；6. 指導教師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告1結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1.1藥筒焊縫超聲檢測的意義由于大口徑自行火炮用藥筒的技術要求高，設計難度大，使藥筒的使用環(huán)境更為惡劣，以至于西方國家另辟溪徑尋找藥包替代藥筒，但是這種方式又給火炮的密封等諸多環(huán)節(jié)帶來了難以克服的技術難題，致使火炮發(fā)展舉步艱難。由于我國基礎工業(yè)薄弱，在火炮的密封技術上，關鍵密封件難以達到設計使用壽命要求，同時傳統(tǒng)的引伸藥筒的制造技術難以達到火炮對藥筒的技術要求而止步。一段時期使系統(tǒng)研究陷于停滯狀態(tài)，制約

8、了系統(tǒng)的研制，影響了系統(tǒng)的總體進度。經(jīng)過幾年的方案論證和試驗，最終又以焊接鋼質藥筒取代了藥包的裝填方案。焊接鋼質藥筒作為現(xiàn)代炮彈藥筒家族中的重要組成之一，由于其在制造上的優(yōu)良特點：焊接鋼質藥筒是一種不需要大型的壓力設備，制作工藝比較簡單的鋼質藥筒，成本低，效益好，最適宜大中口徑高膛壓火炮的彈藥的應用。 1 但是因為技術操作等原因，在焊接時難免會出現(xiàn)這樣或那樣的焊接缺陷，如出現(xiàn)氣孔、橫裂紋、焊偏、虛焊等瑕疵。而這些表面完好的內部瑕疵很難被人們發(fā)現(xiàn)。然而，在炮彈發(fā)射時，藥筒主要承擔了閉氣、承壓等功能，焊縫中的疵病可能導致炸殼、開裂等嚴重的后果。在過去，面對這樣的問題我國工作人員只能通過抽樣檢測的方

9、法，將炮筒沿焊縫鋸開來檢查炮筒是否符合，這種檢測方法效率低，同時還有很大的可能漏檢。因此，我們需要一種高效，高質的焊縫檢測裝置，來保證我們的生產(chǎn)要求。而水浸超聲檢測正是符合生產(chǎn)線自動批量檢測的低成本檢測方法。1.2 超聲檢測的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢無損檢測(Nondestructive Testing , NDT ) 是指不破壞和損傷受檢物體，對其性能、質量、有無內部缺陷進行檢測的一種技術。無損檢測技術是提高產(chǎn)品質量，促進技術進步不可缺少的手段，特別隨著新材料、新技術的廣泛應用，各種結構零件向高參量、大容量方向發(fā)展，不僅要提高缺陷檢測的準確率和可靠性，而且要把傳統(tǒng)的無損檢測技術和現(xiàn)代信息技術相結合，實

10、現(xiàn)無損檢測的數(shù)字化、圖像化、實時化、智能化 2 。工業(yè)上常用的無損檢測方法有五種：超聲檢測(UT)、射線探傷(RT)、滲透探查(PT)、磁粉檢測(MT)和渦流檢測(ET)。其中超聲檢測是利用超聲波的透射和反射進行檢測的。超聲波可以穿透無線電波、光波無法穿過的物體，同時又能在兩種特性阻抗不同的物質交界面上反射，當物體內部存在不均勻性時，會使超聲波衰減改變，從而可區(qū)分物體內部的缺陷。因此，在超聲檢測中，發(fā)射器發(fā)射超聲波的目的是超聲波在物體遇到缺陷時，一部分聲波會產(chǎn)生反射，發(fā)射和接收器可對反射波進行分析，精確地測出缺陷來，并顯示出內部缺陷的位置和大小，測定材料厚度等 3 。Sokolov于20世紀3

11、0年代提出了超聲波檢測的早期研究,在40年代出現(xiàn)的脈沖回波探傷儀器成為超聲波檢測技術的重要標識。20世紀50年代初,真正用于醫(yī)學診斷的超聲裝置問世。60年代末,由于電子技術、計算機技術和信號處理技術的飛速發(fā)展，聲成像研究恢復了生機。70年代形成了幾種較成熟的方法，大量商品化設備上市，在醫(yī)學診斷中得到極其廣泛的應用，在工業(yè)材料超聲檢測中也逐漸得到應用 4 。當今世界很多國家都越來越重視無損檢測技術在國民經(jīng)濟各部門中的作用，超聲無損檢測成像技術大多有自動化和智能化的特點，超聲成像是定量無損檢測的重要工具，在各種探傷手段中，應用超聲手段來檢測缺陷是目前各國正在探索的一個重點。目前，人們仍在致力于很多

12、方面的研究，如聲逆散射理論、新成像機制、神經(jīng)網(wǎng)絡、模式識別等信號處理理論、優(yōu)質超聲探頭和其他超聲成像元件等。而超聲無損檢測技術伴隨材料與工業(yè)技術的發(fā)展而發(fā)展，并隨著人們對產(chǎn)品質量與安全性的不斷重視而得到進一步提高 5 。1.3 虛擬設計與數(shù)字樣機近年來，為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，人們提出了各種各樣的制造模式。計算機技術的發(fā)展為這些制造模式的應用提供了有力的支持，“虛擬現(xiàn)實”(Virtual Reality，簡稱VR)技術的引入更是加快了各種敏捷制造模式的實現(xiàn) 6 。虛擬現(xiàn)實技術與已經(jīng)高度發(fā)展的CAX(CAD、CAM及CAE等)系統(tǒng)的有機結合,為產(chǎn)品的創(chuàng)意、變更以及工藝優(yōu)化提供了虛擬

13、的三維環(huán)境。設計人員借助于這樣的虛擬環(huán)境可以在產(chǎn)品的設計過程中，對產(chǎn)品進行虛擬加工、裝配和評價，進而避免設計缺陷，有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和制造成本。越來越多的人已經(jīng)認識到這種技術是一種可靠的、行之有效的輔助設計技術。初步的實踐證明：這項技術對產(chǎn)品的概念設計、裝配設計和人機工程學評價特別有益。目前，人們對這項技術的界定不很一致，命名方法也不盡相同，一般文獻稱其為“虛擬設計” 711 。虛擬設計系統(tǒng)大體可分為兩大類，增強的可視化系統(tǒng)和基于虛擬現(xiàn)實的CAD系統(tǒng)。增強的可視化系統(tǒng)，用現(xiàn)行CAD系統(tǒng)進行建模，在對數(shù)據(jù)格式進行適當?shù)霓D換后輸入虛擬環(huán)境系統(tǒng)。在虛擬環(huán)境中便可利用三維

14、交互設備(如數(shù)據(jù)手套，三維顯示監(jiān)視器等)在一個“真實”的環(huán)境中對模型進行不同角度的觀察。增強的可視化系統(tǒng)通常采用空間球、飛行鼠標等進行導航，并采用帶有光閘眼鏡的立體監(jiān)視器來增強產(chǎn)品的真實感?；谔摂M現(xiàn)實的CAD系統(tǒng)：利用這樣的設計系統(tǒng)用戶可以在虛擬現(xiàn)實中進行設計活動。與純粹的可視化系統(tǒng)相反，這種系統(tǒng)不再使用傳統(tǒng)的二維交互手段進行建模，而直接進行三維設計。它們提供各種輸入設備(數(shù)據(jù)手套、三維導航裝置等)與虛擬環(huán)境進行交互。另外，它們也支持其他的輸入方法，如語音識別、手勢跟蹤等。這樣的虛擬設計系統(tǒng)不需要進行系統(tǒng)的培訓就可以掌握，一般的設計人員稍加熟悉后便能成功地利用這樣的系統(tǒng)進行產(chǎn)品設計。前投入使

15、用的虛擬設計系統(tǒng)大都屬于增強的可視化系統(tǒng)，這是因為基于虛擬現(xiàn)實的建模系統(tǒng)還不夠完善，相比之下現(xiàn)行的CAD建模技術比較成熟，可以利用 12 。而數(shù)字樣機作為虛擬設計中的一門新興的綜合性技術，是現(xiàn)代新產(chǎn)品數(shù)字化設計與管理的重要手段之一，受到了國內外的普遍重視與應用。隨著社會的進步和科學技術的高速發(fā)展，經(jīng)濟全球化已成為世界經(jīng)濟發(fā)展的主潮流，同時這也意味著企業(yè)面臨著日趨激烈的市場競爭；產(chǎn)品消費結構向多元化和個性化方向發(fā)展；多品種小批量生產(chǎn)已逐漸成為企業(yè)主要的生產(chǎn)模式，這就使得傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)過程無法滿足不斷變化且難以準確預測的市場需求。在產(chǎn)品設計初期，特別是對于那些復雜程度大，成本高的產(chǎn)品，一旦出現(xiàn)難以

16、彌補的設計缺陷，往往需要重新建立一個等同于真實產(chǎn)品的物理樣機，重新進行各種試驗，這導致了研發(fā)成本的增加并延長了設計周期，不利于企業(yè)的市場競爭。作為現(xiàn)代數(shù)字化開發(fā)技術核心的數(shù)字樣機（Digital MockUP，DMU）技術，并不是要取代傳統(tǒng)的物理樣機，而是要減少物理樣機的數(shù)量和過程。根據(jù)全球優(yōu)秀企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使用數(shù)字樣機技術平均可以縮短開發(fā)周期58天，降低制造成本46%，且DMU技術有助于企業(yè)提升產(chǎn)品的研發(fā)能力，快速響應市場多變的需求，提高企業(yè)的市場競爭力。 1315 參考文獻：1 何清 焊接鋼制藥筒設計理論與研究 中北大學博士學位論文 2005-7-5 2 陳文革，魏勁松 超聲無損檢測的應

17、用研究與發(fā)展 J . 無損探傷，2001(4) : 133 朱曉恒，高曉蓉，王黎，王澤勇，周小紅，彭建平 超聲探傷技術在無損檢測中的應用A . 測控技術，20104 劉超 超聲層析成像的理論與實現(xiàn)D . 杭州：浙江大學，2002.5 李小娟，王黎，高曉蓉，王澤勇 超聲無損檢測成像技術A . 西南交通大學：光電工程研究所，20106 張茂軍 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)M . 北京：科學出版社，2001. 1107 王成國 鐵道車輛虛擬樣機技術的應用研究C . 北京：氣象出版社，2001. 13168 林忠欽，連軍 薄板類產(chǎn)品制造偏差建模C . 北京：氣象出版社 ,2001. 49569 楊曉光，段海波 航空推

18、進系統(tǒng)轉子結構虛擬設計系統(tǒng)研究C . 北京：氣象出版社；2001. 828710 雷雨成 知識工程與汽車虛擬設計 C .北京：氣象出版社，2001. 11912411 童志遠等 虛擬工程在 “挑戰(zhàn)者” 車型開發(fā)中的應用C .北京:氣象出版社，001. 13313912 袁名松，遲毅林，張淼 虛擬設計發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向A . 昆明理工大學學報，2002. 513 李佳新，張翔 數(shù)字樣機與模態(tài)分析T . 機電技術2009年增刊，200914 譚建榮，劉振宇 數(shù)字樣機：關鍵技術與產(chǎn)品應用M . 北京：機械工業(yè)出版社，2003：7-815 高利，遲毅林，曾謝華 虛擬產(chǎn)品開發(fā)中的虛擬樣機技術和數(shù)字樣

19、機技術J . 機械研究與應用，2005，18(5)：6-7 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 設計任務與技術要求承擔課題：“藥筒環(huán)焊縫自動檢測裝置數(shù)字樣機設計” 設計要求：能實現(xiàn)藥筒環(huán)焊縫相對于探頭做周向掃描運動，超聲的耦合采用水浸耦合方式。2.2 設計方案2.2.1 方案一由已給題目及設計要求，我設計了如下設計方案：送貨板兩個：送貨板1、送貨板2，可向右抬起；擋板兩個：擋板1、擋板2，可向左抬起；轉輪兩個，上導軌一條進貨出貨步驟：（1）：初始藥筒為于最左端，送貨板1位于“一”號位；擋板1落下鎖死；送貨板2位于“二”號位，落下鎖死；擋板2落下鎖死；轉輪不斷轉動（2）：擋板2解鎖抬起；送貨板2右移至“三”號位；（3）：擋板2落下鎖死；擋板1解鎖抬起；送貨板1右移至“二”號位，將藥筒推至轉輪上直至擋板2；（4）：轉輪轉動帶動藥筒轉動，超聲焊縫檢測裝置開始檢測環(huán)焊縫；擋板1落下鎖死；