机械制造与装备自动化Word下载.docx
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1.3新型电动工具系列化设计的步骤：
系列化设计的理论依据是系统工程和相似原理。
其具体做法是采用成组技术和模块式结构，将零件按成组技术分组的要求分为几个部分，即不同规格的标准单元或模块，通过可互换的部件，将这些标准单元做不同的组合、扩展，形成不同规格的系列化产品。
下面以格雷开发的新型电动工具为例，说明系列化设计的步骤。
第一步：
划分功能模块、标准件、通用件。
各功能模块的划分主要根据其与整机的匹配及在整机中的功能进行。
第二步:
针对具体每个功能模块内容进行优化设计。
第三步：
根据优化结果进行模型组合，从而产生新产品。
1.4模块化的定义：
模块是模块化产品的基本元素，是一种实体的概念，如把模块化定义为一组同时具有相同功能和相同结合要素，具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但能互换的单元。
模块化一般是指使用模块的概念对产品或系统进行规划设计和生产组织。
模块化设计的设计理念是在生产部门希望快速响应市场，同时降低产品开发成本，缩短设计周期的要求提出来的。
一种解释：
模块化设计是综合考虑系统对象，把系统按功能分解成不同用途和性能的模块，并使之接口标准化，选择不同的模块以迅速组成各种要求的系统的一种方法。
另一种解释：
产品的模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能结构分析的基础上，划分并设计出一系列模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。
1.5机械产品模块化的特点：
1.5.1互换强，便于维修
模块化机械产品是由一些具有互换特性的标准化模块集合而成的，可直接更换模块，大大简化产品的维护和修理，可提高产品的维修速度，节约修理费用，提高效率。
1.5.2质量高，成本低，能解决多品种、小批量和大批量加工之间的矛盾。
在模块化产品中，模块是具有特定功能的标准化部件单元，可安排专人负责设计，并通过对设计模块进行试验研究，不断完善模块的性能和提高模块的质量，从而提高产品的质量。
因为各种模块可集中在专门工厂进行专业化批量加工，可使单件小批量生产变为相当批量的规模生产，传统的以产品为单位组织生产的方式将变为以部件为单位组织生产，解决了了多品种小批量和大批量加工之间的矛盾，而且还便于采用先进的加工设备、加工工艺及CAD/CAM等技术，提高生产效率，减少废品率。
同时，由于模块化产品的设计周期短，设计成本也大大降低。
1.5.3有利于企业采用先进技术改造旧产品，开发新产品
随着竞争的日益加剧，企业需要不断增强对市场要求的快速应变能力，靠传统的设计与制造方法显然是困难的。
利用模块化设计制造方法，可以不断地采用新技术，革新那些在结构上或技术上已经陈旧的模块，并在不断改变其他模块的基础上集合成先进的产品，使产品不断保持先进性，从而增强企业对市场变化的适应能力。
1.5.4有利于缩短产品的设计、制造和供货期限
不同用途的机械，是通过相应层次和功能的模块集合而成的，而非各个单一零件的组合装配，因为产品的更新周期短。
这是因为：
一是在产品的系列化设计时，因为系列化中存在很多通用模块，设计周期较传统方法的短；
二是当进行模块化设计之后，便可采用全部现成模块或添加少量专用模块来集合成用户所要求的品种；
三是可以从基型模块化产品，派生出若干变型产品来；
四是模块化设计的产品，是按功能模块组织生产的，由于同一层次、同一功能的模块，其加工的木模、工艺流程及工艺装备都是定型的，故产品的制造周期比传统的制造周期短。
因此，产品的短周期设计与制造，导致其供货周期缩短，从而满足市场的要求。
1.6抽油机模块化设计的步骤：
一般模块化设计分为两个不同层次。
第一个层次是系列产品研制过程，第二个层次是选择及组合过程。
抽油机是一个相对比较成熟的产品，有完善的标准系列，因而模块化设计主要是选择和组合。
对于一个抽油机生产企业，抽油机的模块化设计应遵循一下步骤。
1.6.1市场调研
市场调研是模块化设计成功的前提。
必须清楚目标市场对抽油机各种型号的需求数量和比例，分析用户的具体要求，综合各方面情况，判断模块化设计的可行性。
对市场需求量少，设计与制造费用高的产品型号，不必在模块化系统设计中考虑。
1.6.2产品选型
根据市场调研情况，按照企业产品发展战略，合理确定模块化设计所覆盖的产品型号和规格。
规格型号多，则适应范围广，市场反应快，有利于占领市场，但设计难度大，工作量大；
反之，则适应范围小，市场反应速度受到影响，但设计相对容易，便于提高产品性能和针对性。
这里主要是一个经济性的权衡问题，应结合企业的设计能力、制造能力、市场开拓能力综合考虑。
再此基础上形成抽油机模块化设计的目标任务书，指导下一步的工作。
1.6.3参数规划
在选定产品型号范围的基础上，抽油机模块化设计的参数规划主要是四连杆机构尺寸规划。
1.6.4模块规划
按照传统的抽油机部件划分方法和企业的惯例，将抽油机划分为悬绳器、吊绳、驴头、游梁、横梁、连杆、减速器、底座、支架、刹车、轴承座、电机、传动装置等部分。
每个部分设计一定数量的模块，以满足所有选型的要求，但须力求模块数量少，材料总耗量少。
这里应权衡各型号抽油机所占的比例，考虑部件之间的连接方式，目标用户的特殊要求等。
模块规划是模块化设计的关键。
1.6.5模块设计
有些模块有几种可能的组合方式，因此设计时要考虑到接合部件的适应性，应做到加工合理、装配合理。
模块设计过程应尽量采用标准化的结构，充分考虑零件的标准化。
应先设计型号比例较高的产品模块，以此为基础，其他模块中零件应尽量借用。
应考虑工艺装备的通用性，充分利用已有的工艺装备，降低制造成本。
2、组合夹具、随行夹具、可调整夹具、成组夹具设计时应着重考虑的因素是什么？
简述它们各自的应用范围。
2.1组合夹具
组合夹具是机床夹具元件通用化、标准化、系列化的基础上发展起来的新型夹具。
它是由预先制造好的标准化组合夹具元件，根据被加工工件的工序要求组装而成的。
因此组合夹具具有通用性和专用性双重性质，即组成夹具的元件是通用性元件，而一旦组装成成套夹具即为专用夹具。
组合夹具结构灵活多变，元件长期使用。
使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；
另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可以随时更换夹具定位易磨损件。
2.1.1组合夹具设计时应考虑的因素：
a）由于组合夹具是由能重复使用的标准化元件组装而成的夹具，故元件之间联接时应注意定位准确、联接可靠、装拆方便等因素。
b）根据被加工工件的精度、刚度要求，在设计组合夹具元件是要考虑夹具元件的精度、刚度影响，同时要考虑组合夹具的结构，要易于安装和拆卸，要便于提供某些工件的基准点等。
c）组合夹具的设计，图样工作量很少，只有在特殊情况下需要设计专用件。
设计工作的重点是在熟悉工件的工序图、工序内容和要求之后，选择定位元件、夹紧元件、导向元件及基础元件等，要花费较多精力去构思夹具总体方案和结构，要仔细拟定组装方案。
由于夹具是组装的，各个元件间的位置尺寸、位置精度是通过调整来获得的。
因此在构思夹具方案时要考虑拟定相应的位置检测方法。
d）设计总装配图时，应以组内最大和最小尺寸的零件为依据，分别画出相应的定位、加紧元件，确定调整的范围和选定调整的方式，然后确定夹紧机构、夹具体和其他装置的布局。
e）总体布局完成后，应先计算夹具体的精度，而且要满足组内精度要求最高零件的要求，在进行正式总图设计。
否则应重新选择结构方案，验算精度，直至达到要求。
若反复更换仍不能满足，则从组内删除该零件。
f）正式组装组合夹具时，要按确定方案以一定的顺序组装。
此时要注意各功能合件、元件间的定位和固定，保证有足够的刚度和精度。
g）组合夹具组装后，定位元件之间、定位元件与导向元件之间、导向元件间、定位元件与对刀元件间的位置精度，须经仔细的检测，达到精度要求才行。
否则应再调整，直至合格。
2.1.2组合夹具的应用范围：
因此，其主要元件比其他形式的夹具零件具有高精度、高强度、高硬度、高耐磨性的特点，但各元件功能多样，并有完全互换性。
所以，组合夹具适用于多品种小批量生产类型，以及新产品的试制等任务。
对于成批生产类型的机械加工，亦可利用组合夹具补充专用夹具数量之不足，提高其工艺装备系数。
组合夹具还可以满足各种不同几何形状的工件，在车、铣、刨、镗、钻、磨等机械加工以及检验和装配使用中。
在加工尺寸大小方面，组合夹具设有大型、中型、小型三种系列。
当前中型系列应用最为广泛，它用于加工长度在30-500mm、重量在50kg以内的工件。
组合夹具加工工件的精度，主要依靠组合夹具原件精度保证，一般可达IT7级精度。
2.2随行夹具
2.2.1随行夹具设计时着重考虑的因素：
1）.定位精度。
随行夹具是箱体零件自动化机械加工系统中的重要部件。
通常用几个夹压元件将装有工件的随行夹具夹紧，夹压元件必须保证随行夹具的位置（定位位置）无论在夹紧时或加工时保持不变。
但在许多情况下不能达到这个要求，以致使定位误差增大。
定位误差由随行夹具的基准误差和夹紧误差所构成。
夹紧误差包括：
1、夹紧随行夹具时，在产生变形前由于随行夹具的位移和回转而引起的误差；
2、由于随行夹具与固定夹具结合面接触变形而引起的误差；
3、由于随行夹具和固定夹具变形而引起的误差。
以上三项误差，第二项误差与结合面处压力的大小、夹紧力的大小和各接触表面的质量有关。
因为固定夹具和随行夹具基准表面都经过精加工，而当多次夹紧随行夹具时接触变形主要是弹性变形，所以这项误差不大。
第三项误差很小，可忽略，因为随行夹具和固定夹具的刚性足够。
a.每个随行夹具伴随着工件加工的全过程，设计时首先要考虑的就是它的工作可靠性,还要考虑到工件的定位和加紧及要考虑到夹具与加工设备的加紧和定位。
b.要考虑它的操作便捷性，以方便工人操作，提高生产效率；
在此基础上，也要顾及它的的通用性，以便于夹具管理和降低成本。
c.工件装在随行夹具上,通过输送带送到自动线的各个机床工位上,实现有节拍的加工。
随行夹具在各个机床上的定位一般采用一面两销定位（一个平面,一个能伸缩的圆柱销和一个能伸缩的削边销），在这里两销与随行夹具底板是间隙配合，同时为了输送带带动随行夹具通过各个机床,两销在机床固定夹具上必须做成伸缩式,两销与固定夹具的配合也是间隙配合。
因此,随行夹具在各个工位上的定位误差计算时必须把销与固定夹具的配合间隙也考虑进去。
d.考虑随行夹具在工作时在流经不同的工序过程中需要满足相应的工艺要求。
随行夹具属于专用夹具范围，其装夹工件部分需按工件形状和工艺要求设计。
为了满足多台机床设备能同时加工并在加工区外装卸和储备工件的要求﹐同样的随行夹具要製造一定的数量﹐并保证互换性。
2.2.2随行夹具的应用范围：
切削加工中随带安装好的工件在各工位间被自动运送转移的机床夹具。
随行夹具主要是在自动生产线、加工中心、柔性制造系统等自动化生产中，用于外形不太规则、不便于自动定位、夹紧和运送的工件。
工件在随行夹具上安装定位后，由运送装置把随行夹具运送到各个工位上。
随行夹具一般以其底平面和两定位孔在机床上定位，并由机床工作台的夹紧机构夹紧，从而保证工件与刀具的相对位置。
当工件加工精度要求较高时，常把随行夹具的底平面分开成为定位基面和运输基面，以保护定位基面的精度。
随行夹具属于专用夹具范围，其装夹工件部分需按工件外形和工艺要求设计。
2.3可调整夹具
专用夹具是针对某一零件的某一工序的加工而设计的。
可调整夹具则是为几个零件的相同工序设计的。
这几个零件可能是不同品种的产品零件，它们具有尺寸、结构和工艺相似的特点。
可调整夹具在结构上可分为基础部分和可调整部分。
基础部分是指使用中固定不变的、通用的部分，如夹具体、夹紧结构和操作机构等。
可调整部分是指不同零件加工时需要调整或更改的元件，如定位元件、导向元件和夹紧元件等。
2.3.1可调整夹具设计时应考虑的因素：
a结构简单紧凑，调整方便；
b调整件装拆迅速，所需时间应争取在几分钟以内，愈快愈好；
c能保证要求的加工精度；
d最好能有一定的通用性和继承性。
1）.可调整夹具的适用范围：
可调整夹具分为通用可调整夹具和专用可调整夹具。
通用可调整夹具是一种应用于一组工件加工的新型夹具。
该类夹具以成本低、投产快、适用范围广等特点，显示了它的强大生命力。
通用可调整夹具依据工件之相似原则实现工件成组，以此指导通用可调整夹具的结构设计。
这种夹具由通用部分和可调整部分组成。
对现已定型的可调整夹具，其基础部分是不变的，而其可调部分，则是针对成组工件中每一个工件的具体形状专门设计。
根据上述原则，结合新产品试制和多品种、中小批量生产的特点。
采用可调整夹具可获得如下的技术经济效果：
a.对小批量的零件为之设计制造专用夹具在经济上是不合理的，不用夹具靠划线，不仅生产率低，同时又不易保证质量。
采用可调整夹具，无异扩大了零件的批量，就可以完满的解决这一问题；
b.由于减少了专用夹具的制造，不仅节约了大量专用夹具的设计、制造工时，还节约了大量的金属材料也节约了仓库中存放夹具的面积；
c.因为可调整夹具可用于一组或者一族零件的加工，就有可能采用高效率的机械化的气动液压夹具，这样虽然夹具的成本提高了，但可由提高劳动生产率得到补偿，同时又减轻了工人的劳动强度；
d.当使用专用夹具或组合夹具时，更换工件就需要在机床上重新更换和调整夹具，而是用可调整夹具只须将部分夹具元件用很少的时间调整一下就可以了，因此也节约了调整时间；
e.应用“成组工艺”和可调整夹具，更有利于新产品的投产和缩减生产准备周期及费用。
2.4成组夹具
成组夹是在成组技术指导下，为实现成组工艺而设计的夹具，在零件分组的基础上，针对一组（或几组）相似零件的一道（或几道）工序而设计的夹具。
它具有一定的柔性，经过一定的调整，可以实现同一组工件在同一生产单元内完成同一工序的加工。
具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围内变化的适应性，它能使产品多品种、中小批量生产达到大批量生产的效果。
2.4.1成组夹具设计时应考虑的因素：
成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似，但具有一定的针对性，它是为加工某些几何形状相似、工艺过程和定位加紧相似的零件而设计的。
设计时仍然需要选择合理的定位基准、定位元件；
选择合适的夹紧力、夹紧元件；
设计好合理的基体件。
a成组夹具设计时结构应尽量紧凑，有足够的刚性和寿命，且具有合理的经济性，操作方便，安全可靠；
b调整方法应力求简便，调整后的定位、夹紧、导向元件等应确保加工精度及有关工艺要求；
c设计成组夹具应尽量可能采用高效夹紧装置，缩短辅助时间，减轻工人的劳动强度；
d成组夹具不仅要满足现有零件的加工要求，而且还应具有良好的工艺继承性，以求得最大的经济效益。
1）.成组夹具的应用范围：
专用夹具是根据某一零件某道工序的加工要求专门设计制造的夹具，具有结构紧凑和刚性强等特点。
但是，专用夹具具有只能为某一零件的加工所专用的狭隘性，且其设计制造周期长、劳动量大。
成组夹具由基础部分和调整部分组成。
基础部分是成组夹具的通用部分，一般包括夹具体、夹紧机构和传动装置等。
此部分结构主要是根据零件组中各零件轮廓尺寸、夹紧方式和切削力大小等因素来确定的。
调整部分采用一定的调整方式以适应零件组各零件的安装。
此部分一般包括一些定位、夹紧和导向元件的可换件、可调件。
成组加工工艺应用于机械制造业中，是将多种零件按其工艺的相似性分类以形成零件组，成组夹具是按成组技术的原理，通过工艺分析，把形状相似、尺寸相近的各种零件进行分组，编制成组工艺，在零件分组基础上，针对一组（或几组）相似零件的一道（或几道）工序设计的夹具。
它具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围变化的适应性，尤其适用于多品种小批量的生产。
3、机械加工自动线设计的原则及考虑的主要因素。
机械加工自动线是一组用运输机构联系起来的由多台自动机床（或工位）、工件存放装置以及统一自动控制装置等组成的自动加工机器系统。
在自动线的工作过程中，工件以一定的生产节拍，按照工艺顺序自动地经过各个工位，不需要工人直接参与操作，自动地完成预定的加工内容。
3.1机械加工自动线设计应遵循的原则：
3.1.1生产线的设计首先应保证产品的加工质量，稳定地达到产品图样上规定的各项技术要求，并且加工成本较低。
3.1.2在保证产品加工质量的基础上，生产线应满足生产纲领的要求，并留有一定的生产潜力。
3.1.3根据产品的批量、可持续生产的时间，生产线应有一定的柔性。
即使是大量生产条件下，也避免采用完全刚性的生产线。
3.1.4生产线的设计应尽量减轻工人的劳动强度，给工人提供一个安全、舒适和宜人的工作环境。
3.1.5生产线的设计应有有利于对资源和环境的保护，实现清洁化生产过程。
3.2机械加工自动线设计应考虑的因素：
3.2.1工件的几何形状及外形尺寸
工件的形状对生产线运输方式有很大的影响。
外观规则的箱体件，如气缸体、气缸盖等都具有较好的输送基面，可采用直接输送方式。
工件外形尺寸较小，为减少机床的数量，可在一个工位上同时加上几个零件，如气缸体、气缸盖的端面加工的生产线，多采用双工位顺序加工。
对于无良好输送基面的工件，可采用随行夹具式生产线，如传动叉、转向节、连杆等。
3.2.2工件的工艺及精度要求
完成平面加工的生产线较孔加工的生产线复杂得多，对生产线的结构影响很大。
有时为了实现多个平面的粗、精加工，工件需多次翻转，从而增加了生产线的辅助设备。
同时，为保证铣削工序与其他机床的节拍相同，要增加铣削的工件数，或采用支线形式，使生产线的结构复杂。
当工件加工生产率较高时，为减少生产线停车调整时间，常需要采用备用机床在生产线内平行排列。
有时由于生产率的需要，还采用平行排列的备用精加工工段。
3.2.3工件材料
工件材料决定了加工中是否采用切削液，因而对排屑和运输方式有很大影响。
例如，钢件不能很好地断屑是影响生产线正常工作的一个重要因素。
对于质地较软的有色金属，即使有合适的输送基面，为避免划伤，也要采用随行夹具式生产线或带抬起输送带的生产线。
3.2.4要求的生产率
生产率对生产线的配置形式和自动化程度都有较大的影响。
工件批量大时，要求生产线能自动上下料；
为平衡生产线的工作节拍，有时要在某些工段采用并行支线形式；
为平衡个别工序的机动时间，要采用不同步距的输送带、增加同时加工的工件数。
如果工件的批量不大，则要求生产线有较大的灵活性和可调性，以便进行多品种加工。
对一些批量不大，但加工工序很多的箱体件，为提高利用率，在工序安排允许的情况下，让工件几次通过生产线，实现全部工序的加工。
3.2.5车间平面布置
车间的平面布置对生产线配置形式有很大的影响。
对于多工段组成的较长生产线，受车间限制有时可改为折线形式。
生产线的配置方案还应考虑前后工序的衔接，毛坯从哪个方向进入车间，加工好的工件往哪里运送，都决定了生产线的流向。
切屑的排出方向与车间总排屑沟的布置，车间的电源、压缩空气管道以及下水道总管道的位置、方向，对生产线电气、气动管路及排除冷却水等都有影响，再设计生产线时这些问题都必须注意。
3.2.6装料高度
生产线的装料高度应与车间原有的滚道高度一致，或与用单位协商决定。
根据组合机床通用部件的配置尺寸要求，一般装料高度为850mm。
当采用从下方返回的随行夹具生产线，或工件外形尺寸较小时，装料高度可适当加高。
地源热泵热泵的技术经济性评价
摘要：
针对地源热泵钻井费昂贵、初投资比普通供暖空调高的问题，利用经济评价方法，以哈尔滨地区供暖面积10000平方米为计算对象，分析比较了地源热泵3种驱动源（电动机、燃气机、柴油机）、3种辅助热源（电锅炉、油锅炉、燃气锅炉）、共计9种系统组合的经济参数（初投资、年经营成本、年总成本、净现值、净现值率以及投资回收期），分析计算得出燃气机驱动、190kw辅助燃气锅炉的地源热泵系统为最佳的结论。
关键词：
地源热泵；
供暖；
供冷；
技术经济性
Abstract:
Consideringtheveryhighcostofdrillingandtheinitialcapitalcostofgroundsourceheatpump（GSHP）ishigherthanthatofconventionalheatingandairconditioningsystem,theinitialcapitalcostsfor9differentsystemconfigurationsofGSHPofthreedrivingforces:
electormotor,dieselengineandgasturbineandthreesupplementalheatsources:
electricboiler,oilboiler,andgasboiler,areanalyzedandcomparedintermsofinitialcapital,annualoperatingcost,annualtotalcost,netpresentvalue,netpresentvalueratioandstaticrecoveryperio
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