砂带抛光机结构设计毕业论文.docx
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砂带抛光机结构设计毕业论文
摘要
随着社会生产的发展,在工农业生产中对金钢石锯片的需求量与日俱增,同时对金钢石锯片的质量精度和外观提出了更高的要求。
系列金钢石抛光机专为金刚石锯片抛光而设计。
金刚石锯片焊接或烧结后基体上会存在一些锈斑及其他缺陷,影响外观质量。
喷漆前进行抛光处理会极大地改善外观质量,增加产品竞争能力。
锯片抛光机作为金钢石锯片生产后期处理的优良设备在国外发展比较早,技术已趋成熟,形成了完善的行业生产体系。
国内发展起步较晚,但发展速度较快;已形成多系列多品种。
哈尔滨磨料磨具磨削研究所所开发生产的锯片抛光机在国内处领先地位,具有一定的代表性。
目前存在的主要问题是技术还不是很成熟,没有完善的生产工艺规程;没有形成行业性大批量生产,以单件小批量生产为主。
产品以手动控制进给为主,部分零部件有待进一步改进。
发展方向是标准化生产自动控制,高精度,高效率的产品。
针对目前国内发展现况,我们和哈尔滨磨料磨具磨削研究所修整技术研究室的技术人员共同设计、开发,改进了系列金钢石锯片抛光机。
本机采用砂带磨头抛光,安全可靠,效果极佳。
采用台式布置磁力夹紧,操作安全快捷方便,支撑盘产生的风力可自动除尘。
是金刚石锯片生产的必备设备。
关键词砂带抛光磨削金钢石锯片
Abstract
Withthedevelopmentofsocialproduction,inindustrialandagriculturalproductiondiamondssawbitisincreasinglydemanded,andthequalityofprecisionandtheroughappearanceofsawbitsethigherdemands.Seriesofroughdiamondswasdesignedforpolishingmachinesawbitpolishing.SomerustandothererrorswillexistandaffectthequalityappearanceafterDiamondssawbitweldingorsintermatrix.Finishingtreatmentbeforepaintingwillgreatlyimprovethequalityofappearance,andincreaseproductcompetitiveness.
Sawbitpolishingmachineasfinesawbitproductionequipmentforroughhandlinglatedevelopsfairlyearlyabroad.Withthematuredtechnique,theindustryformedaperfectproductionsystem.Domesticdevelopmentstartedratherlate,butitdevelopsfaster;hasdevelopedmanyvarietiesofmulti-series.SawbitpolishingmachineinvitedandproducedbyHaerbinResearchInstituteforAbrasiveandGrindingsetsleadingpositioninthedomesticDepartment,andhasacertainrepresentativedegree.Themainproblemis,becauseoftheimmaturetechnology,thereisnostatuteofperfectproductionprocesses;Noformofmassproductionindustries,mainlyinsinglesmallbatches.Productsaremainlymanualcontrolledandcomponentsneedtobefurtherimproved.ProducingStandardizedautomaticcontrolled,high-precision,high-efficiencyproductsisthedirectionofdevelopment.
Inviewofthecurrentstatusofinternaldevelopment,withthehelpofthecommontechnicalpersonnelinHaerbinResearchInstituteforAbrasiveandGrinding,wedesign,development,andimprovetheentireseriessawbitpolishingmachine.
Becauseofusingsoilpolishing,themachinegaveussafeandexcellentresults.Usingdesktoplayoutmagneticclamp,theoperationissafe,fastandconvenient.WindremovalbySupportplatecanbeautomaticallygenerated.Itisnecessaryequipmentforsawbitdiamondproduction
KeywordsSoilpolishing,Diamondssawbit,Electricalgrinding
第1章绪论
1.1概述
砂带抛光机国内外现状及发展趋势
砂带抛光机利用砂带磨削工艺对工件加工;在国外,一些工业发达国家由于各种类型砂带磨床的迅速发展,砂带磨削的功能已远远超出了用于除锈、粗磨、抛光等范围,其加工效率为砂轮磨削的5~20倍,加工质量可与一般常规的磨削方法相媲美,加工精度已接近或达到与砂轮磨削相同的水平,而机床功率的利用率却比任何金属切削机床都高,其应用范围遍及各个行业,几乎对所有材料(如木材、橡胶、各种金属)都可进行磨削工。
据有关资料介绍,美国每年的砂轮与砂带产量之比约为1:
1。
在著名的工程机械企业CaterPiller公司,砂带磨削就占有重要的地位。
在国内,一些砂带生产厂家如郑州白鸽集团(即中国第二砂轮厂)、上海砂轮厂等都相继引进了高压静电植砂新工艺,保证了磨粒在砂带表面的“定向排列”,使砂带具有良好的锋利性。
同时,随着粘结剂的发展,耐水耐油的全树脂强力砂带的出现,使砂带的磨削性能得到显著提高。
虽然目前我国各类砂带磨床的型号尚不完备,但研制和使用一些砂带磨削装置是切实可行的
1.2发展状况
作为金刚石锯片生产后期处理的优良设备在国外发展比较早,持术已趋成熟,形成了完善的行业生产体系。
国内发展起步较晚,但发展速度较快;已形成多系列多品种。
郑州磨料磨具磨削研究所所开发生产的锯片抛光机在国内处领先地位,具有一定的代表性。
目前存在的主要问题是技术还不是很成熟,没有完善的生产工艺规程;没有形成行业性大批量生产,以单件小批量生产为主。
产品以手动控制进给为主,部分零部件有待进一步改进。
发展方向是标准化生产自动控制,高精度,高效率的产品
1.3特点
系列金钢石锯片抛光机是利用砂带磨削,加工工件。
砂带磨削工艺,就是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上,在张紧的状态下,使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触,并在一定的压力作用下,以产生的相对摩擦运动(切削运动)对工件表面进行磨削加工的一种工艺方法。
砂带磨削分为轮压式和带压式两种方法。
砂带抛光原理;砂带磨削是一种高效率、低成本、多用途的磨削加工新方法,它对于各种材料及形状零件加工的适应性和灵活性远超过常规砂轮磨削工艺。
在加工工件表面时,砂带与砂轮的不同之处在于:
砂轮在磨削时处于拉应力状态,且因为热量积聚,易在工件表面磨削中产生微观裂纹和烧伤现象;而砂带具有磨削和抛光双重作用,呈压应力状态,发热少,不易烧伤,因此又称冷态磨削,且其切削性能明显高于一般的砂轮磨削。
砂带磨削的特点:
(l)砂带磨削具有“快削法”之称。
砂带磨削效率高,已达到铣削的10倍,普通砂轮磨削的5~20倍。
(2)砂带磨削还具有“冷态”磨削之称。
由于加工时摩擦生热少,且因磨粒散热时间间隔长,可有效地减少工件变形和烧伤,加工精度一般可达到普通砂轮磨床的加工精度,有的尺寸精度已达到±0.005mm,最高可达到±0.0012mm。
(3)砂带磨削具有“弹性”磨削之称。
由于砂带磨削与工件是柔性接触,具有较好的跑合和抛光作用,工件表面粗糙度可达Ra0.8~0.2μm。
(4)砂带磨削设备结构简单,制造成本低,接触轮极少磨损,可使砂带保持恒速,传动链短,机床功率利用率可达85%。
(5)辅助时间少。
工件装夹一次定位后,可多次更换砂带完成全部加工,无需象砂轮那样进行平衡及修整工作。
第2章结构及传动方案的设计确定
2.1系列砂带抛光机主要型号规格及结构参数
2.1.1系列砂带抛光机的型号规格
表2-1系列砂带抛光机的型号规格
PGJ400
PGJ600
PGJ900
PGJ1200
床身规格
800×800×700
1000×1000×700
1200×1400×700
1480×1480×700
工件
电机
型号
Y2EJ90L-6
Y2EJ90L-6
Y2EJ90L-6
功率
1.1KW
1.1KW
1.1KW
3KW
转速
910r/min
910r/min
910r/min
960r/min
砂轮电机
型号
YS8022
YS8022
YS8022
YS8022
功率
1.1kw
1.1kw
1.1kw
1.1kw
转速
2800r/min
2800r/min
2800r/min
2800r/min
导轨型号
JSA-LG35KL
JSA-LG35KL
JSA-LG55KL
JSA-LG65KL
导轨长度
400mm
500mm
780mm
840mm
加工范围
Φ105-400mm
Φ400-600mm
Φ600-900mm
Φ900-1200mm
2.2砂带抛光机介绍
2.2.1Φ1200砂带抛光机技术指标
(1)抛光范围:
Φ400-Φ600mm
(2)电源:
380/220V50/60HZ3相
(3)总功率:
3.3KW
(4)锯片转速:
300~350rpm
(5)夹紧方式:
磁力夹紧
(6)抛光磨具:
砂带25X1030,A50
(7)导轨走直线,抛光纹路同心圆
(8)外形尺寸:
1150*1150*1525mm
2.2.2机器主要组成部分:
机架部件、主轴驱动部件、张紧系列、砂带磨头部件、导轨部分、电器控制部件、刹车系统
(1)机架部分包括床身架和床身板两部分。
PGJ600床身架用热轧等边角钢63×63×10(GB9787-88)焊接而成。
床身架上部用热轧等边角钢63×63×10(GB9787-88)焊加强筋。
床身架规格:
1150×1150×800mm。
床身板为一10900×1090×13mm钢板。
中间有一Φ141mm主轴安装孔,床身板上安装导轨座、围板、除尘斗。
(2)主轴驱动部分:
主轴由电机驱动。
PGJ400、PGJ600、PGJ900工件电机采用电磁制动三相异步电动机。
(3)砂带磨头部件:
磨轮与张紧轮通用连接板和工作电机固定,要求磨轮、张紧轮、电机轮中心共面。
连接板和电机板固定,工作电机通过合页板与导轨固定。
工作时利用手柄压下磨头进行抛光。
(4)导轨部分:
导轨采用JSA-LG65KL型导轨。
安装在导轨座上,导轨座与床身板固定。
导轨上置导轨罩。
导轨安装要求直线度和水平度。
(5)电器控制部件:
控制系列要求能实现简单、方便、准确控制。
2.3传动方案的拟定及说明
机器通常有原动机,传动装置,和工作机三部分组成,传动装置位于原动机和工作机之间,用来传动运动和动力,并可用于改变转速,转矩的大小或改变运动的形式,以适应工作机功能要求,传动装置的设计对整台机器的性能,尺寸,重量和成本有很大的影响,因此应当合理的拟订传动方案。
2.3.1v带传动具有的优点:
本设计采用v带传动,带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳零件的传动,具有的优点有:
(1)能缓和载荷冲击;
(2)运行平稳,无噪声;
(3)制造和安装精度不像啮合传动那样严格;
(4)过载时将引起带在带轮上打滑,因而可防止其他零件的损坏;
(5)可增加带长以适应中心距较大的工作条件。
2.3.2电动机的选择
电动机的选择包括选择类型,结构形式,容量(功率),和转速,并确定型号。
(1)电动机的类型和结构形式选择
工业上一般用三相交流电源,无特殊要求一般应选三相异步交流电动机。
最常用的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。
其效率高,工作可靠,结构简单,维护方便,价格低,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。
由于启动性能好,也适用于某些要求较高转矩的机械。
电动机的结构形式,按安装位置的不同,有卧式和立式两类。
(2)电动机功率的选择:
原则:
工作机构要求电动机的实际输出功率
<=电动机额定功率
。
电动机实际输出功率为
,工作机所需功率为
,电动机到工作机之间的总效率为η:
(千瓦)
(千瓦)
(3)电动机的转速
:
原则依据抛光机
和传动系统各级传动比来推算电动机的转速范围。
=(8~20)54.595=436.75~1091.9
则工件电动机选用:
电动机主要参数见下表
表3-2
电动机主要参数
额定功率
2.2KW
满载时异步转速
710r/min
满载时电流
7.4
满载时效率
81%
满载时功率因数
0.76
空载振动
18
空载噪声
69
负载噪声
76
堵转电流/额定电流
6.5
堵转转矩/额定转矩
2.1
最大转矩/额定转矩
2.1
同上,砂带电机选用:
Y802-2三相异步电动机
Y802-2三相异步电动机主要参数:
表3-3Y802-2三相异步电动机主要参数
Y802-2三相异步电动机
额定功率
1.1KW
满载时异步转速
3000r/min
满载时电流
7
满载时效率
77%
满载时功率因数
0.86
噪声
76
转动惯量
9.00E-0.4
堵转电流/额定电流
7
堵转转矩/额定转矩
2.2
最大转矩/额定转矩
2.2
净重
17Kg
2.4带传动的设计计算
本设计中电机与工件主轴之间用皮带连接。
如下图所示:
=710
=343
(1)已知主轴皮带轮转速
=343r/min
(2)电机转速N=710r/mini=2.064所以n=343r/min
(3)本设计抛光机每天工作8小时
定v带型号和带轮直径
工作情况系数
由下表
工作机载荷性质
动力机(一天工作小时数,h)
I类
II类
10
10~16
10~16
>16
工作平稳
1
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
载荷变动小
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
载荷变动较大
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
冲击载荷
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
取
计算功率
选带型号B型
小带轮直径由下表
V带带轮最小计算直径
型号
Y
Z
SPZ
A
SPA
B
SPB
C
SPC
D
E
20
50
63
75
90
125
140
200
224
335
500
则取
验算带速V=
大带轮直径
选
mm
6.确定中心距
〈1〉初定中心距
初取中心距a=418mm
初算带长Ld=
带长
则基准长度
mm
求中心距和包角
确定实际中心距
小轮包角
求带根数
带速
传动比i=
=287/139=2.064782
带根数
包角系数
由插入法得
=0.956
长度系数:
单根普通V带
时传动功率的增量
=0.05KW
取Z=3
求轴上载荷
张紧力
其中q=0.17
轴上载荷
第3章轴、导轨、轴承的计算选取
3.1轴的选取
作为回转运动的零件都要安装在轴上来实现其的回转运动,大多数轴还起着传递力矩的作用。
轴要用滑动轴承或滚动轴承来支撑。
常见的轴有直轴和曲轴,曲轴主要用于作往复运动的机械中。
根据轴的承载情况可分为转轴、心轴、传动轴三类。
此外还有一种可以把回转运动灵活的传到任何位置的钢丝软轴。
它主要是用于受连续运动的场合,具有缓和冲击的作用。
3.1.1轴的材料
轴的材料主要是采用碳素钢和合金钢。
碳素钢比合金钢价廉,对应力的敏感性较小,所以应用很是广泛的。
常用的碳素钢有20—30钢,最常用的是45号钢。
为保证其力学性能,应进行调质或正火处理,不重要的或受力较小的轴以及一般的传动轴可以使用Q235---Q275钢。
合金钢具有较高的机械强度、可淬性也较好,可以在传递大的功率并要求减少质量和提高轴颈耐磨性时才用。
常用的合金钢有12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr和38SiMnMo等。
轴的材料也可采用合金铸铁或球墨铸铁,轴的毛坯是铸造成型的,所以易于得到更合理的形状。
这些材料吸振性较高,可用热处理方法获得所需的耐磨性,对应力集中敏感性较底。
因铸造不易控制,故可靠性不如钢制轴。
3.1.2轴设计的主要问题
在一般的情况下,轴的工作能力取决于它的强度和刚度,对于机床的主轴,后者更为重要,高速轴还取决于它的振动稳定性。
在设计轴时候哦,除应安工作能力准则进行设计计算或校核计算外,在结构设计上还须满足其他一系列要求,例如:
(1)多数轴上零件不允许在轴上做轴向移动,需要用轴向固定的方法使他们在轴上有确定的位置;
(2)为传递转距,轴上零件还应作周向固定;(3)对轴与其他零件(如滚动轴承、移动齿轮)见有相对滑动的表面应有耐磨性的要求;(4)轴的加工处、热处理、装配、检修、维修等都应有良好的工艺性;(5)对重型轴还须考虑毛坯制造、探伤、起重等问题。
3.1.3轴的结构设计:
(1)轴的毛坯:
尺寸较小的轴可以用圆钢车制,尺寸较大的轴则应用锻造毛坯。
铸造毛坯应用很少。
为了减少质量或结构需要,有一些机器的轴(如水轮机轴和航空发动机主轴)常采用空心的截面。
因为传递转距主要靠轴的近外表面材料,所以空心轴比实心轴在材料的利用上较经济。
当外直径d相同时候,空心轴的内直径取为do=0.625d,则它的强度比实心轴削弱约百分之18,而质量却可减少百分之39。
但是空心的制造比较费工,所以从经济和技术指标进行全面分析才能决定是否有利。
有时候为了节约贵重的合金或优质钢,或是为了解决大件锻造的困难,也可用焊接的毛坯。
(2)轴的轴肩、轴头、轴身
轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成
轴上被支承部分叫做轴颈,安装轮毂部分叫做轴头,连接轴颈和轴头的部分叫轴身。
轴颈和轴头的直径应该按规范取圆整尺寸,特别是滚动轴承的轴颈必须按轴承的内径选取。
轴颈的结构随轴承的类型及其安装位置而不同。
轴颈、轴头与其联接的配合要根据工作条件合理的提出,同时还要规定这些部分的表面粗糙度,这些技术条件对轴的运转性能关系很大。
为使运转平稳。
必要是还应对轴颈和轴头提出平行度和垂直度的要求。
对于滑动轴承的轴颈,有时候必须提出表面热处理的条件等。
从节省材料、减少质量的观点来看,轴的各横截面最好是等强度的如下图
;
但是从轴的加工工艺观点来看,轴的形状是越简单越好。
简单的轴制造时省工,热处理不易变形,并可能减少应力集中。
当决定轴的外形时,在能保证装配精度的情况下,既能考虑节约材料,又考虑便于加工和装配。
因此,实际的轴多做成阶梯形(阶梯轴),只要一些简单的心轴和一些有特殊要求的转轴,才做成具有同一名义直径的等直径轴。
(3)零件在轴上的固定
①轴上零件的轴向固定
轴上零件的轴向固定的方法有:
轴肩(或轴环)、挡圈、圆螺母、套筒、圆锥形轴头等,见下图
轴肩结构简单可以承受较大的轴向力;螺钉锁紧档圈用紧定螺钉固定在轴上,在轴上零件两侧各用一个挡圈时候,可以任意调整轴上零件的位置,装坼方便,但不能够承受大的轴向力,却钉端坑会引起轴的应力集中;当轴上零件的一边采用轴肩定位时,另一边可采用套筒定位,以便于装坼;如果要求套筒很长时候,可不采用套筒而用螺母固定轴上零件,螺母也可用于轴端;轴端挡圈常用于轴端零件的固定;圆锥形轴头对中好。
(4)参数列表
(来自:
杨可桢,程光蕴机械设计基础(第四版)高等教育出版社1998年)
(5)算轴的直径;按许用切应力计算、受转距T(N.mm)的实心圆轴,其切应力
τ
=
τ
]
写成设计公式,轴的最小直径是
d
=C
mm
其中以上所算得的轴的直径为轴段的最小值,根据经验应注意以下几点:
①对于外伸轴,由上式求出的直径为外伸轴段的最小值,对于非外伸轴,计算时应取较大的d值,算的轴径可作为安装齿轮处的直径。
②计算轴径处有键槽时,应适当增加轴径的值以补偿键槽对轴强度的削弱。
③外伸轴段装有联轴器时,外伸轴的轴径应以联轴器毂孔径相适应,外伸轴段用联轴器与电动机轴相联接时,应注意外伸轴段的直径与电动机的直径不能相差太大。
③轴的结构设计是在初算轴径的基础上进行的,为满足轴上零件的定位,竟固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆,通常将轴设计成阶梯型的轴。
轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。
(6)轴的各段直径
①轴上装有齿轮,带轮和联轴器处的直径应取标准值,而装有密封元件和滚动轴承处的直径,则应与密封元件和轴承的内孔尺寸一致。
轴上两个支点的轴承,应尽量采用相同的型号,便于轴承孔座的加工。
②相邻轴段的直径不同即形成轴肩。
当轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力时,应具有一定的高度,一般的定位轴肩,当配合处轴的直径〈80mm时,轴肩处轴的直径可取6-10mm。
用作滚动轴承内圈定位时,轴肩的直径应按轴承的安装尺寸要求取值。
如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时,两直径略有差值即可,如取1-5mm,也可以采用相同公称直径而取不同的公差数值。
③为了降低应力集中,轴肩处的过渡圆角不宜过小。
用作零件定位的轴肩,零件轴毂孔的倒角(或圆角半径)应大于轴肩处过渡圆角半径,以保证定位的可靠。
④需要磨削加工的轴段常设置砂轮越程槽,车制螺纹的轴段应有退刀槽。
应注意,直径相近的轴段,其过渡圆角,越程槽,退刀槽等尺寸应一致,以便于加工。
(7)轴的各段长度
各轴段的长度主要取决于轴上零件的宽度,以及相关零件的位置和结构尺寸。
①对安装齿轮,带
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