1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 水钻磨抛机机架结构改进设计 1、 水钻生产设备研发的背景及意义 2010年是全面完成我国玻纤行业“十一五”规划目标，谋划“十二五”发展的关键的一年，也是巩固扩大应对金融危机成果，促进经济平稳较快发展的重要一年。当前我们正处在一个复杂的经济环境中，我们要抓住机遇迎接挑战。而水钻行业作为新兴行业，有着他的旺盛的活力和长远的发展前景。 改革开放以来，我国经济持续增长，人民生活水平逐年提高，消费水平也相应提高，首饰消费从追求金银的保值转向了追求时尚装饰和体现身份和品位。 由其是女性朋友们对饰品的需求增长迅速。水晶钻石饰品正适应大部分消费者的需求。但是据我国权威机
2、构对中国女性饰品市场的调查，我国女性饰品人均占有率不足 5，而东京 68 2、新加坡 48、香港 54、韩国 68、马列来西亚为 47，泰国为 68。可见我国女性饰品市场的需求量还是很大的 1。并且随着国内经济的不断发展和国民收入的高速增长，女性对饰品的需求与俱增。 近年来，我国内地钻饰市场发展很快，钻饰在整个黄金珠宝市场偏冷静氛围中，成为热销品种。据戴比尔斯在中国太陆 25个城市 (包括成都、绵阳 )所作的调查 ，在消费者所喜欢珠宝中，天然钻石居首位，成为消费者喜欢的宝石 2。对于钻石它拥有坚硬无比、洁净璀璨、光彩夺目的品性，被人们赋予各种美好的寓意，特别是以铂金镶嵌，更是相映生辉，品位不凡
3、，成为结婚、生日、情人节等喜庆日子的纪念物或馈赠珍品，受到青睐 3。但由于钻石资源的奇缺，让我们很苦恼。我们希望可以有很多的钻石来装饰，可是这样的话也需要很昂贵的开销。所以我们尽量能寻求一种可以代替物来满足我们的需求。然而水钻是我们最为理想的一替代品。 水晶是石英家族的成员，是最常见的矿物质之一，它和普通的砂子是“同 出娘胎”的一种物质。通常形成于火成岩、变质岩和沉积岩中，化学式 SiO2，莫氏硬度为 7，晶体端部呈菱形六面体柱形或角锥形，晶面通常有条纹与玻璃光泽，内含物丰富。水钻 水晶钻石，是以 8以下的水晶玻璃珠打磨成型并抛光而成 4。成品的水钻（也有人称冰钻），质细透明，外形仿天然钻石，
4、以菱形十几面体居多 5。这样的替代物就很经济，同时视觉效果上又有钻石般的夺目感觉。因此很受人们的欢迎。 在水钻的生产中使用手扶式磨抛机价格低，在水钻业发展的初期人工成本低的情况下非常实用 6。但随着中国经济的不断发展 ，人工成本（包括工资、各种社会保险、企业管理费用等）也在不断提高，从而也提高了生产使用成本，加工的水钻质量不稳定，表面平整度低，表面光泽度和生产效率低。 所以说对水钻加工设备进行改进，对于未来水钻市场来说是提高自身市场竞争力的有力支柱。 2、 水钻磨抛机国内外发展现状 创新性技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标和依据。随着我
5、国水钻市场的迅猛发展以及对水钻要求的不断提升，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外 水钻生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。 面对着中国这么一庞大并且饥饿的市场。应该说，不论是在经济稳定发展时期还是在经济形势萧条时期，水钻的市场需求量也在不断地向高攀升。这是因为水钻产品低廉的价格使得这个行业具有规避金融危机或经济危机的有利条件 因为水钻足够便宜使得人们在水钻衍生产品的消费上不会因为收入减少而出现明显的降低消费意愿的现象。再说钻石有“宝石之王”的美称。它是一种稀少、珍贵的高档宝石。在世界珠宝贸易额中钻
6、石首饰占 80以上 7。近几年来，我国钻石首饰市场迅速发展，已成为当今首饰消费的热点。据中国市场监测中心统计数据表明：目前水钻产品的年产销量还不足饰品行业或水钻衍生品行业需求量的50%8。因此，水钻行业的发展空间十分广阔。这也说明了为什么在中国短短的几年时间内这个行业就出现了这种“趋之若鹜”的经济现象。 多年前，饰品对中国人来说，还属于一个模糊的概念，但在短短的几年时间中，饰品市场已经从无到有、从小到大、从弱到强地成长起来了，中国也成为世界上最大的饰品生产、消费和出口国。 普通水钻的生产是用许多化工原料熔炼成高铅 晶质玻璃圆坯型后，再经过磨削抛光生产成的一种仿钻型产品，是目前最普遍的饰品挂件。
7、一般的水钻生产工艺过程是： 1.熔炼； 2.胚珠成型； 3.磨钻；4.清洗； 5.检验； 6.分筛； 7.吸膜； 8.化学镀； 9.脱膜； 10.清洗将水钻清洗干净； 11.检验分筛； 12.包装； 13.储存 9-10。据资料显示：中国的饰品产销量已占到全球产销量的 75%11。应该说，水钻类饰品承载着女性对美的追求，也体现了国家经济、社会和文化发展层次的提高 一个由水晶珠胚、水钻和水钻衍生产品（指水钻类饰品及水钻装饰品等）构成的产业长链将在中 国工业经济领域激情挥舞，水钻行业在中国国民经济的地位将日益凸显。 目前，水钻的生产不能满足市场需求。仅国内服饰业的需求缺口，主要以江浙沪及珠三角服装
8、业发达的地区较为显著。虽上海、浙江、广东、江西等地已有多家企业在满负荷生产，并且不断增加设备，但仍难扭转当前日益增长的市场需求。究其原因，一是磨轮磨料的匹配问，二是题机械设备问题。这是阻碍水钻生产的两大绊脚石。但在生产出来后还是会有一些缺陷比如说磨损、额外瓣面、小缺口、白点、拋光线、磨损痕、粗糙腰围、断尖、炸裂等缺陷 12。有些可能可以经过修改后可以再 利用，但一些就变成废品不能回收利用了，这就造成了浪费。 生产水钻首先选择好理想的磨料 13。有了理想的磨料，才能依据磨料和被磨削对象的特征制作磨具。有了合适的磨料、磨具，又确定了磨削对象，才能确定加工设备的结构设计。 由于水钻加工的利润一直较高
9、，且短期内很难出现市场供求的基本平衡，并且随着人民生活水平的日益提高，水钻的需求仍将继续增大。基于这种判断，水晶加工行业的企业也跃跃欲试，催促着生产水晶加工设备的企业也开始生产水钻加工设备，意涉足水钻加工。有的水晶加工企业甚至自己动手，直接闭门造车。他们凭着传统的水晶工艺品加工经验，还用着传统使用的磨料 金刚砂，制定电镀磨轮，自制机器，试水生产。现在金华、温州、宁波等地已有五家机械制造企业开始制造水钻加工设备，但设计的思维都以金刚砂磨轮为先决条件去定位设备的结构设计 14。可以想象，以硬度为 10的金刚石磨轮，磨硬度不足 7，粒径在 8以下的脆性玻璃珠，硬度悬殊和磨轮动能冲击，多么难保水钻的不
10、蹦、不碎、不划伤，从而实现高产、高效。操作时，磨抛表面形成过程是决定加工表面质量的重要因素。表面形成与磨抛运动、磨盘直径、磨具形状、粒度及磨料切削分布状态、工件 材质等因素有关，磨快在磨抛过程中与板材的接触面积，对磨料切入板材的能力 (切除率 )和磨快的磨损有很大的影响 15。磨轮线速度快了，施磨时会碰碎部分原珠；慢了，会挤碎；进刀轻了，磨削太慢；重了，会有深深的划伤，很难操作，效果不佳。还有就是磨抛机的框架整体刚性对磨抛质量也有较大的影响，必须对支撑框架的横截面进行改进，使支撑强度得到明显提高 16-17。工作台底座与地面的紧固方式、工作台本身的平面度和刚性等也会影响加工质量。 然而像国外的
11、生产设备性能方面还是比我们好很多，比如说美国 Buehler公司研制生产的 vanguard 型全自动 磨抛机 从粗抛到最后精抛整个过程全自动完成 18，可以设置 50 个常用工作程序，操作界面友好，彩色液晶显示，触摸式操作，整个过程的每个工序之间都进行夹持器和样品的清洗与烘干 19，充分保证了样品制备的高效与高制性，操作过程的全自动化模式，节省了人工并提高了效率与质量。可以看出国外的磨抛机自动化程度是比我们的要高，所以我们要抓紧去完善我 们的设备与技术。尽量减小我们与发达国家的生产设备间的距离。 本次设计主要方向是围绕机械方面的问题加以研究设计。水钻磨抛机机架作为抛磨机的基本框架，承载着整个
12、磨抛机械本体，也影响着磨抛的精度。所以说对水钻磨抛机机架的设计是很有必要的。 3、 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 3.1 水钻磨抛机研究的的主要内容 （ 1） 在阅读文献以及深入企业实习的基础上，了解水钻磨抛机的特点及工作原理。 （ 2） 提出水钻磨抛机的改进设计方案，完成水钻磨抛机机架的结构设计和分析计算。 （ 3） 完成装配图以及零件图。 （ 4） 完成设计计算说明书。 3.1 研究设计的技术路线 （ 1） 查阅相关文献了解水钻磨抛机的加工生产原理。 （ 2） 进行车间调研，对本企业的水钻磨抛设备的结构、工作原理、特点进行详细的了解，找出现有机械中
13、存在的问题，提出改进措施。 （ 3） 通过计算校核设计并制定出磨抛机机架的各个机构部件的尺寸。 （ 4） 绘制出机架的装配图和零件图。 （ 5） 编制机架设计计算说明书。 3.2 设计难点 在设计中的难点是，在要求高强的刚度和稳定性的前提下，机架的重量也会相应的提高。也就是制造机架的成本也相应的要增加，这是一个相互矛盾的问题。还有就是在各个部件的计算上，要求 应力和刚度满足要求的最优化解。但在这次的设计中我一定要克服这一难点，将机架的可靠性和经济性调节到一个平衡点上，实现物尽其用。 3.3 设计预期目标 完成水钻磨抛机机架的改进设计并绘制出机架的装配图和零件图。写好机架设计计算说明书。 4、
14、研究工作详细工作进度和安排 (1) 03-05 03-25：完成水钻磨抛机总体设计方案。 (2) 03-26 04-30：完成水钻磨抛机机架设计计算和设计图纸。 (3) 05-01 05-12：整理毕业论文资料，完成毕业论文的初稿。 (4) 05-13 05-20: 毕业论文 的修改和完善。 (5) 05-21 05-26: 毕业论文答辩准备工作。 (6) 05-27 05-29: 毕业论文答辩。 5 参考文献 1楼晓靖 .义乌饰品业核心竞争力分析 J.东方企业文化 ,2007,(5):76-77. 2李曜 .茗钻坊在钻石饰品零售市场的营销策略研究 D.上海：复旦大学， 2006. 3http
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