宽砂带去毛刺专用设备设计毕业论文2.doc

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1、宽砂带去毛刺专用设备设计毕业论文2 重庆大学本科学生毕业设计论文摩擦片表面去毛刺机床设计学 生学 号指导教师助理指导教师专 业机械设计制造及其自动化二OO九年六月摘 要本文针对摩擦片表面去毛刺的加工现状着重对砂带磨削机床进行了相关研究与设计根据设计任务的要求运用专用机床设计方法通过各种计算校核运用制图表达等最终实现机床的这一功能可以很好的完成摩擦片表面去毛刺这一加工任务本文的主要内容包括1介绍目前摩擦片表面去毛刺的加工现状和国内外砂带磨床的发展现状和发展趋势以及砂带磨床设计的简介2砂带磨床总体方案的确定主要是确定机床的总体布局各功能模块的实现方案以及主要技术参数的选择与确定和传动链的计算3砂带

2、磨床的各功能模块的详细设计主要是主轴磨头工作台进给系统的详细设计包括各部分的结构装配以及功能分析关键词摩擦片去毛刺砂带磨削机床ABSTRACTIn this paper the friction surface of the processing status of deburring abrasive belt grinding machine tool focused on a related research and design According to the design of tasks the use of Special Purpose Machine design meth

3、odology verification through a variety of computing such as the use of cartographic expression and ultimately the function of machine tools can be a very good surface friction of the completion of the processing task of deburring The main contents of this article include 1 Introduced friction surfac

4、e to the current processing status of burr abrasive belt grinding machine at home and abroad of the status quo and development trend of development as well as a brief introduction of abrasive belt grinding machine design2 Abrasive belt grinding machine to determine the overall program the main tool

5、is to determine the overall layout of the realization of the function modules as well as the choice of main technical parameters and the identification and calculation of transmission chain3 Abrasive belt grinder features of the detailed design of modules mainly spindle grinding head table into the

6、detailed design of the system including the part of the structure assembly and functional analysisKey wordsFriction plate Deburring Belt grinding Machine Tool目 录中文摘要ABSTRACT1绪论1 11 摩擦片去毛刺的加工现状1 12 砂带磨床介绍1 com床发展背景介绍1com 砂带磨床的发展现状与趋势1 com床的设计介绍42总体方案设计7 21工件加工工艺分析7 22机床总体布局7 23机床主要技术参数的确定83磨头设计931磨削分

7、析与计算以及磨头结构设计9 com的理论计算9 com率计算9 com紧力计算10 com构的尺寸设计10 com寸选择与计算11 com削过程中的受力分析11 com构及快换操纵机构和调偏机构12 32主轴设计12 33带轮设计184工作台设计21 41涡轮蜗杆传动设计21 42丝杆螺母传动设计225进给系统设计24 51经给系统驱动电机选择24 52传送带设计256机床功能分析26 61磨头功能分析26 62磁性工作台功能分析2663进给系统功能分析277结论29致谢30参考文献31 绪论11 摩擦片去毛刺加工现状本课题中研究解决摩擦片表面去毛刺的解决方法由于摩擦片属于薄板平面零件在其经过

8、一系列加工过程后表面总会产生一些飞边毛刺为了到达其使用要求必须将表面毛刺去除以达到其工艺标准目前工业生产中薄板平面零件除毛刺工艺虽然有很多种但大多采用机械去毛刺方法去毛刺动作过程及原理适用范围各不相同总的来说有以下几种手工去毛刺工艺滚筒去毛刺工艺震动光饰去毛刺磨削去毛刺喷射去毛刺等由于在薄板平面零件生产中有些零件必须去毛刺后才可以转入后续加工或进入产品装配交付用户使用从经济合理的角度考虑不同的此类零件应选用各种不同的去毛刺工艺以确保产品质量好生产效率高成本低2本课题从这些方面考虑将选用磨削去毛刺工艺来解决本课题问题在磨削去毛刺工艺中采用电动砂轮机和砂布带轮手工修理虽然工时费用低但工人操作安全性

9、较差工作效率不高而砂带磨削拥有一次磨削宽度大磨削效率高系统振动小且稳定性好等特点由于摩擦片属于加工易变形的厚度不大的平板类零件且批量生产数量较多因而选用砂带磨削设备能很好的解决本课题问题即设计摩擦片表面去毛刺砂带磨削机床12 砂带磨床介绍com 砂带磨床发展背景介绍砂带磨床是一种既古老而又新兴的工艺近30多年来 粘满尖锐砂粒的砂布或砂纸制成一种高速的多刀多刃连续切削工具用于砂带磨床之后 砂带磨削技术获得了很大的发展这种砂带磨削技术远远超越了原有的只用来加工和抛光的陈旧概念现在砂带磨床的加工效率甚至超过了车铣刨等常规加工工艺加工精度已接近或达到同类型机床的水平机床功率的利用率领先于所有的金属切削

10、机床应用范围不仅遍及各行各业而且对几乎所有的材料无论是金属还是非金属都可以进行加工3长期以来不大引人注意的砂带磨削工艺现在正进入现代化发展的新阶段com床的发展现状与趋势砂带磨削在世界各国特别是美国和西德的应用非常广泛从日用的汤匙到宇航器具的蜂窝夹层结构各行各业无不竞相采用 美国美国是在世界上最早研制砂带磨床的国家第一台砂带磨床用于加工木材随后广泛用于加工金属据美国对全国金属加工设备调查表明70 年代美国的砂带磨床已突破4 万台到90 年代每10 台磨床至少有一台砂带磨床而抛光机床中每3 台就有 1 台是砂带抛光机在美国注册砂带磨床的公司和工厂多达53 家著名的工厂有哈蒙德公司希尔艾克米公司泰

11、姆塞费斯公司等它们主要生产运输带式平面砂带磨床无心外圆砂带磨床大平面宽砂带磨床在美国砂带磨床的应用遍及所有行业随着砂带制造工艺的不断改善机床结构刚性的加强机床功率的增加自动化程度的提高使机床金属切削率逐年增加加工精度有了大幅度的提高同时加工范围和对象也不断扩大 西德西德从50 年代就开始研究砂带磨削各型砂带磨床都有生产瓦德里希科堡厂 W aldrich2 cobnrg 和文得令登 vander linden 厂都是生产大型机床的著名工厂他们利用长期生产大型机床的经验利用导轨磨床的部件如静压导轨道龙门结构大型真空吸附高精度工作台等设计和制造了大量的宽砂带平面磨床 日本日本自行生产砂带磨床的工厂主

12、要有松下电机厂东芝机械厂等已生产各类型平面砂带磨床无心外圆砂带磨床80 年代东芝机械厂制成了55L -V K 型超小气动砂带机突破以前无法用砂带加工小沟槽的这一难题值得注意 国内国内的砂带磨削技术是在20世纪70年代末才得以真正发展随着国内的改革开放砂带磨削技术日益引起了各行业研究单位和企业的重视加之砂带制造技术的提高及品种的增加使得砂带磨削设备的研究和生产也得到了较大的发展目前国内的砂带制造厂家有郑州白鸽等数十家企业等砂带磨削设备的生产厂家有重庆三磨海达磨床公司等十来家企业研究单位有郑州三磨所华侨大学广东工业大学湖南大学东北大学重庆大学等多家科研院所和高校砂带磨床的应用应用范围大型平面的厚板

13、中等厚板薄板特别是耐热难加工材料如不锈钢板钛合金板等大量生产的平面零件如电子工业的印刷板变压器硅钢片齿轮箱体等型面加工各种大小尺寸的复杂型面特别是发动机叶片如采用直径小于 25mm 的砂轮进行加工砂轮会很快磨损而且也无法确保精度而砂带磨床则能以稳定的速度工作精度粗糙度精度效率都很高用砂轮磨床加工大型容器大尺寸棒料管料时砂轮直径要大于125mm 如改用砂带磨床效率至少可提高一倍对于直径大于 25mm 的长内孔进行磨削抛光尤其是薄壁内孔最为适用砂带磨削的加工精度砂带磨床的一般精度最高可以保证在01005mm 美国森斯特兰 Sundstrand 厂的H i-Grind砂带平面磨床加工直径为380mm

14、 的汽车发动机铸铁缸盖不平度已达到0001mm砂带磨床的生产效率在加工效率方面砂带磨床远高于砂轮磨床一般约为 4 倍美国的H i- Grind砂带平面磨床每分钟切除每立方英寸的金属切屑所需功率仅为立式平面磨床的1 3砂带磨床用于切除金属的功率可高达其输入功率的96 几乎全部转换为有用功加工成本砂带磨床高速发展的原因之一是经济效果十分显著日本曾就砂带磨削的生产成本进行了详细的分析认为砂轮磨床的成本比砂带磨床高砂带磨床要比铣床的生产成本低例如以切除铸铁工件每一立方英寸切屑计用砂带磨床比用砂轮磨床成本低 25砂带磨床的发展A 继续提高生产效率提高磨削速度和增大机床功率长期以来砂带磨床的砂带工作速度一

15、直停留在 20ms 30ms据美国制造工程学会研究报告说 100ms 的高速砂带磨床已在试验在过去较长一个时期机床功率从每一平方英寸砂带面积 44kW 75kW 到了 70 年代已提高到 185kW 26kW 机床功率现如今为200kW以上的已屡见不鲜为提高金属切除率机床的功率必将增大发展宽砂带磨削扩大宽砂带磨床的使用范围目前最大宽度的砂带磨床可磨削 49m 宽的平面据报导宇航器具大型舰艇高能物理的研究和应用都要大量使用高精度高粗糙度精度的板材提高板材加工效率的途径就是要发展宽砂带磨床提高加工精度西德瓦德里希科堡厂在砂带磨床上大量采用高精度常规磨床的结构美国森斯特兰厂的砂带磨床按照砂带磨削工作

16、的特性设计相应的专用部件以便提高机床的加工精度但就砂带磨床本身来说砂带制造精度的提高同样是很重要的延长砂带寿命延长砂带寿命是降低砂带磨床加工成本最为关键的一个因素目前使用寿命已从 2h 4h 提高到 8h12h 为进一步延长砂带寿命除改善磨料粘结剂基底之外国外还从砂带磨损的机理上解决延长寿命的问题砂带磨损主要粘盖和磨钝特别是粘盖现象最为严重一旦出现粘盖砂带就无法继续使用因此美国最近在制造砂带中已加添抗粘盖的化学添加剂提高自动化程度多头砂带磨床运输带式或回转台式砂带磨床都是实现自动化的一些手段至于数控砂带磨床早在 1973 年在西德就开始使用西德的 FBSA 800 FBSA - 1000mm

17、大平面砂带磨床也早已开始应用扩大万能性和适应性一机多能一机多头机床上下表面同时加工的机床磨完工件上表面后工件自行翻身再磨下表面的机床连续加工而工件自动退回的机床机电一体化的各种砂带磨床随着工业发展已相继问世和投入使用砂带磨床的万能性适应性今后还会进一步发展使砂带磨床在工业生产中无所不能com 砂带磨床的设计介绍砂带磨削是根据工件形状用相应的接触方式及高速运动的砂带对工件表面进行磨削和抛光的一种新工艺随着汽车建材装饰工业模具工业及其它轻工业的进步和发展对金属和非金属材料特别是难加工材料如塑料皮革橡胶不锈钢陶瓷等表面机械加工质量生产率及劳动环境提出了越来越高的要求用一般传统的切削加工方法已难以满足

18、这些要求在过去的五六十年内砂带磨削作为一种新工艺在这些加工领域发挥着越来越大的作用砂带磨床主要用来作为粗磨去毛刺大余量磨削精磨细磨装饰抛光无心磨以及成形磨削之用在现代工业中砂带磨削技术以其独具的加工特点被视为是一种很重要的加工方法国外有专家曾把砂带磨床比未来的巨人来加以评述砂带磨削原理实现砂带磨削加工的主要方法有砂带自由张紧法带有接触轮的转动砂带法和接触板法最常用的是带有接触轮的转动砂带法如图 1 所示砂带套在传动轮接触轮的外表面上并使砂带张紧和高速运动根据工件形状和加工要求以相应接触方式和适当磨削参数对工件进行磨削或抛光砂带磨削的基本部件有 主轴传动装置有单速或具有较大灵活性的变速传动有时装

19、有可逆电动机以改变砂带的运动方向皮带速度为 10 50m min 通常取16 30mmin 主传动装置的功率在每10mm 宽的砂带上是030 7kWB 砂带张紧装置保持磨削及导向时砂带的适当张力在砂带磨削过程中起到重要作用它影响到砂带的切削性能和加工零件表面粗糙度当增加砂带拉力时可提高金属切除量但同时也提高表面粗糙度值和磨料覆盖层的消耗量经试验表明砂带的张力在68N mm 范围内在逆磨削时每次行程能切出最大的金属量拉紧机构有各种形式从简单的机械或弹簧方法到宽砂带与重负载磨削机床用的气动及液压拉紧装置同时为了获得最大的生产率必须使更换砂带的时间最少通常操作者能在1min 之内更换砂带 砂带导向装

20、置砂带工作时 惰轮或张紧轮应当可以调整使砂带定位及对中根据砂带的宽度这一装置可以手动或自动砂带宽度大于 200mm 时通常使用自动导向装置使接触轮与张紧轮之间的砂带自动对正 接触轮接触轮在磨削点上支承砂带其本体是用铝或钢制成轮上覆盖橡胶纤维毛毡或其它材料制造的弹性圈 厚度为315mm 根据需要可制成各种密度橡胶轮轮的表面制成交错开槽式或平滑式使用各种橡胶化合物作为接触轮的覆盖面以满足一定的磨削要求这些化合物包括氯丁橡胶乙烯树脂硅酮橡胶氯硫酸化聚乙烯合成橡胶 若在砂带后面安装一块型板 钢硬质合金或铸铁平板 来代替接触轮则可完成磨边四边形端面平面及精磨工作保证零件的平面度或直线性此外还有吸尘系统等

21、砂带磨削特点砂带与易损坏的工具如用于单刃车削铣削砂轮磨削等工具相比具有下列特点A 加工效率高经过精选的针状砂粒采用先进的静电植砂法使砂粒均匀直立于基底且锋口向上定向整齐排列等高性好容屑间隙大接触面小具有较好的切削性能应用这一多刀多刃的切削工具进行磨削加工对钢材的切除率已达每 mm 宽砂带 200600 mm3 min 加工表面质量高砂带磨削时接触面小摩擦发热少且磨粒散热时间间隔长可以有效地减少工件变形及烧伤故加工精度高尺寸精度可达0002mm平面度可达0 001mm另外砂带在磨削时是柔性接触具有较好地磨削研磨和抛光等多重作用再加上磨削系统振动小磨削速度稳定使得表面加工质量粗糙度值小残余应力状态

22、好工件的粗糙度可达 Ra0 40 1m 且表面有均匀的粗糙度但由于砂带不能修整故砂带磨削加工精度比砂轮磨削略低 工艺灵活性大适应性强砂带磨削可以方便地用于平面外圆内圆磨削复杂的异形面加工切削余量 20mm 以下的粗加工磨削去毛刺和为镀层零件的预加工抛光表面消除板坯表面缺陷刃磨和研磨切削工具消除焊接处的凸瘤代替钳工作业的手工劳动除了有各种通用专用设备外设计一个砂带磨头能方便地装于车床刨床和铣床等常规现成设备上不仅能使这些机床功能大为扩展而且能解决一些难加工零件如超长超大型轴类平面零件不规则表面等的精密加工 砂带有很大的弹性 因而整个系统有较高的抗振性 砂带尺寸可很大适用于大面积高效率加工且设备简

23、单操作安全使用维护方便更换砂带和培训机床操作人员花费时间较少 在加工过程中砂带增长外形和尺寸达不到高精度加工零件上的尖锐突出部位和用细粒度磨料精磨困难砂带的坚固性比较低同时在大多数情况下砂带不可能修正所以使用期限短砂带磨床设计砂带磨床设计一般包括下面三部分内容传动设计一般来说机床传动设计相对较简单主要由三方面组成砂带的主运动砂带的进给运动工件的进给运动主要机构设计砂带张紧装置接触轮设计主要技术参数选择砂带速度砂带长度宽度砂带电动机功率总体方案设计21 工件加工工艺分析本课题中研究摩擦片表面去毛刺的解决方法上一章节中对其加工现状做了简要介绍可以看出现有的加工方法中砂带磨削应该是一种经济实惠的方法

24、根据中华人民共和国机械行业标准工程机械制动摩擦片技术条件JBT 8817-1998摩擦片加工过后其外观质量要求为摩擦片的外观不应有影响使用的龟裂伤痕分层气泡翘曲扭曲等缺陷同时摩擦片的推荐材质一般有铜丝石棉编织带钢纤维树脂模压型石棉橡胶树脂模压型本课题中将重点针对钢纤维树脂模压型这一类进行专用砂带磨床设计由于摩擦片属于薄板工件往往其厚度在几到几十毫米之间因而在加工过程中难于对其定位夹紧且易变形所以在加工过程中必须特别注意摩擦片的表面去毛刺这一加工过程可以理解为对其表面进行精加工或者可以看成对其表面进行抛磨以最终达到使用要求所以在加工过程中没有大的磨削量最终摩擦片加工后将达到尺寸精度 0005mm

25、 平面度 0001mm 工件粗糙度 Ra 04-01 um 针对以上问题下面将详细叙述其解决办法首先摩擦片表面去毛刺只是对表面进行加工因而所要设计的砂带磨床将定义为平面砂带磨削磨床就平面砂带磨削而言实现平面磨削的方式只能是接触轮式和压磨板式因此平面砂带磨削的接触方式工件运动轨迹以及磨头结构的布局和组合形式等都是以此为基础的本设计将采用接触轮式设计其次针对摩擦片属于薄板工件难于定位夹紧易变形等特点且只对钢纤维树脂模压型这一类进行磨床设计将采用磁台对其加紧定位传输带进行工件进给的组合方式来实现最后由于加工过程中不需要大的磨削量所以磨头将设计为固定即磨削主运动为固定磨削量的控制将由一个微变升降工作台

26、来实现22 机床总体布局上文已经提到将设计一个平面砂带磨削机床且主要需要一个磨头磁台传输带工作台组合成一台机床因而将采用传输带式平面砂带磨床的形式简明布局见图2由图分析工件随传输带一次进入磨削区域由磁台对其定位夹紧效率高易于实现操作很简单便于自动化1-磨头 2-工件 3-磁台 4-工作台 5-传输带图 223 机床主要技术参数的确定砂带磨床的主要技术参数设计包括磨削速度即砂带速度砂带长度宽度工件进给速度即传送带速度驱动砂带电机功率由于去毛刺属于轻载精加工一般砂带速度选择为 25-35 ms 本设计中将选用 30 ms 即 Vs 30 ms 此外工件速度将定于 3 mmin即 Vw 3 mmin

27、 以此保证工件加工的足够精度砂带磨床主要参数选择如下砂带速度Vs 30 ms工件进给速度Vw 3mmin砂带1950mm 200 mm长度宽度 VSM KK711 422砂带磨头电机额定功率15 Kw Y160L-4加工范围工件直径200mm厚度 3-20 mm传送带尺寸1800 mm220 mm长度宽度磁台尺寸200mm200mm长度宽度进给系统电机额定功率22 Kw Y132S-8电源380V220V 50HZ磨削方式干磨 磨头设计31 磨削分析与计算以及磨头结构设计com 磨削力的理论计算磨削力是研究砂带磨削过程中的一个极为重要的参数它和砂带的磨损磨削表面质量及比磨削能等有着直接关系而且

28、磨削力易于测量和控制因此可以用磨削力诊断磨削状态作为适应控制的评定参数且通过磨削力的计算可以对磨床的后续设计做好准备一般来说磨削力可以分解为法向和切向两个方向的力具体计算如下已知砂带速度 Vs 30ms工件速度Vw 3mmin砂带宽度 B 200mm有效磨削深度 ap 001mm比磨削能 Us 800kgmmmm根据公式计算如下法向磨削力Fn UsB Vs 3-1 511N切向磨削力Ft UsB 3-2 355N由于砂带磨削其磨削分力的比例即切向力和法向力之比不同与常规的车刨铣等一般的车铣等工序的切向分力是法向风力的 2 - 3 倍而砂带磨削的情况却正好相反因为起磨削深度和进给量均很小而磨粒的

29、切削刃钝圆半径较大且为负前角切削的缘故经实验研究表明砂带磨削时一般为FtFn 033-07 3-3本设计中FtFn 355N511N 069所以满足这一规律即说明各参数设定合适com 磨削功率计算由物理学与功率的关系可知 N FV1000 3-4式中 N功率kWF作用力NV物体在力F作用下的运动速度 ms 显然对于砂带磨削来说上式中F Ft切向磨削力V Vs砂带磨削速度所以砂带磨削的功率应为 N Ft Vs1000 kW 3-5因而由3-5计算得 N Ft Vs1000 35530 1000 1065Kw由于电机在传输过程中有必要的功率损失所以选用电机 Y132S-4其主要技术数据如下 额定功

30、率15Kw 满载转速1460rmin 起动转矩额定转矩22Nm 最大转矩额定转矩22Nmcom 砂带张紧力计算 Fo PB 3-6式中 P砂带张力系数 50-10025mm B砂带宽度 200mm由3-6计算得Fo PB 400-800Ncom 磨头结构的尺寸设计 接触轮设计驱动轮直径的确定驱动轮直径可由下式计算即 601000Vs mm 3-7式中 Vs砂带速度 30ms驱动轮转速 rmin初定驱动轮直径 D1 250mm可由公式3-7得 601000VsD 2304 rmin由于砂带驱动电机的满载转速 N 1460rmin由此可得主运动传动比 i i N 23041460 157取标准值

31、i 16因为设计中选用接触轮式且驱动轮为接触轮所以接触轮直径 D 即为驱动轮直径 D即 D D 250mm 同时由于去毛刺的加工性质为轻载精加工因而接触轮将选用表面为平坦状的形式轮材选用吕材表面材料为橡胶硬度和密度为 Hs 40-95具体设计见附图 张紧轮设计砂带必须在一定张紧力作用下才能工作张紧机构产生的张紧力通过张紧轮使砂带得以张紧并在驱动作用下使砂带进行磨削张紧轮不但起张紧砂带的作用而且还起导向作用使砂带不致偏离接触轮张紧轮直径越大导向控制越灵敏一般情况下建议直径大于 125mm张紧轮过小会引起砂带弯曲过分或振动也会使其转速过高带来其他不利影响为使砂带定心张紧轮和驱动轮外圆都要求作成中凸

32、弧形中凸高度值不能过大否则会引起砂带振动及受力不均并使砂带中部损伤本设计中因为 B 200mm中凸高度值由查阅有关资料得 2mm同时为了磨削性能的抱枕必须让砂带有一定的包角且由于驱动轮为接触轮所以张紧轮直径 D应该小于接触轮直径 D综上选定张紧轮直径 D 200mmcom 砂带尺寸选择及计算前文提到选用的砂带为1950mm200mm长度宽度 VSM KK711 422 其粒度为 P 120可以很好的完成加工要求由于接触轮与张紧轮的直径都已经确定又选定砂带型号即已知 D 250mmD 200mmL 1950mm因而可以计算出带轮间的中心距d和砂带的包角a公式如下中心距 d L-Dm44 3-8式

33、中 Dm DD22 D-D22可得d 6212mm驱动轮包角 a 180 D-D2 60d 3-9可得 a 18483由于包角的大小影响砂带的传载能力包角越大传载能力越强一般来说包角越大越好若包角过小传递动力时易打滑计算包角不得小于许用包角值 a即 aa这在磨头结构设计时非常重要驱动轮面是钢材或铝材时取a 150而本设计中a 18483满足条件com 砂带磨削过程中的受力分析上文提到本设计将采用接触轮式磨削而接触轮式磨削是砂带磨削所有类型中应用最多也是最有代表性的形式其结构方式有两种基本形式接触轮直接作为驱动轮另一轮子为张紧轮接触轮不做驱动轮驱动轮同时又是张紧轮考虑到机床的总体布局本设计中将采

34、用接触轮直接作为驱动轮的形式砂带磨削过程中的砂带受力分析如下当砂带静止时上下两边的砂带张力均为砂带初张力 F当驱动轮转动时驱动轮对砂带的作用力为F有效圆周力砂带与工件接触产生一定的磨削力分法向磨削力F和切向磨削力F并反作用与砂带此时砂带两边的张力发生变化分别为FF在临界状态即砂带磨削中将要而又没有打滑的状态时各种作用力之间存在如下关系F F1 Ft F2如果不计轮子本身的转动惯量和轮轴轴承间的摩擦阻力应有 F F2 得F Ft 由此可见欲使砂带能保持正常磨削而不打滑必须 F Ft 由平带传动原理可知有效圆周力Ff与张紧力 F和轮子结构尺寸之间的关系是 3-10其中 F砂带初张力选 F 400N

35、e自然对数的底 e 2718u砂带与驱动轮接触面的摩擦系数a砂带绕驱动轮的有效包角由此可以得出理论圆周力而实际圆周力应为 F Ff kuFn 3-11式中 k与接触弧长和接触轮开槽情况有关的系数当接触轮无开槽时k 1 F法向磨削力最后通过计算得出实际圆周力为F 1311 Ncom 张紧机构及快换操纵机构和调偏机构10为使砂带磨头正常传递动力使砂带正常磨削砂带必须张紧另外在工作中由于砂带也会塑形伸长其预紧力会下降必须使砂带重新张紧张紧方式有内部张紧张紧轮压在砂带背面与外部张紧张紧轮压在砂带砂面两类本设计中采用的是前者内部张紧此外张紧机构可分为周期性张紧和自动张紧两类周期性张紧多采用螺纹和涡轮副等

36、自动一般采用弹簧配重及气动液压张紧装置等本设计中采用的是弹簧自动张紧装置结构见磨头结构图前文张紧轮设计说明中提到张紧轮通过设计一个中凸值可以很好地防止砂带在磨削运动过程中不致于偏离接触轮因而不必独立设计调偏机构快换操纵机构主要采用了手柄杠杆原理来简单实现操作简单且高效详细结构见磨头机构图32 主轴设计 选择轴的材料选用45钢正火处理估计轴的直径小于100mm查的b 600Mpas 300Mpa-1 275 Mpa-1 140 Mpa 所承受的扭矩初估计轴的最小直径 3-12查的C 118-107取 C 118此轴为转轴则因最小直径在带轮处此处有一键槽且由于轴的悬伸量较大故轴径因适当增大参照有关

37、经验取标注值d 26mm 轴的结构设计见图3-2a确定各段轴的直径考虑到轴上接触轮与皮带轮分别由轴的两端装卸且皮带轮处为最小轴径接触轮安装在轴上需要一定的锥度且接触轮处悬伸量较大所以接触轮轴头处轴径应适当增大取28mm为保证一定锥度到轴颈处取轴径30mm即两端轴径都取30mm轴肩处需安装轴承轴径应大于轴颈处轴径30同时考虑到滚动轴承内径的标准值所以轴肩直径取标准值35mm轴肩与轴颈过渡处的倒圆半径取为2mm轴身轴径适当增大取为40mm轴肩与轴身处退刀槽尺寸为21mm接触轮轴端处需螺母固定接触轮选用M20螺母因此此处轴径为M20初选轴承类型及型号因轴主要承受径向载荷所以选用深沟球轴承且主轴部件是

38、磨头的关键部件为了防止轴承磨损后造成较大的径向跳动采用双联轴承自行消除轴向间隙的结构即各自选用一对C级6307轴承详情见主轴装配图确定各段轴的长度轴承间采用套筒进行轴向定位为保证套筒与轴承端面紧靠定位且轴承间有定距环装轴承处的轴肩长度应略小于两轴承宽度和定距环宽度之和定距环宽度初定为3mm所以两端轴肩处长度取为42mm带轮处轴径由于需安装端盖且到带轮处需一定的悬伸量取为80mm带轮轴头长度由带轮宽度决定下一节中将对带轮设计作详细介绍长度取为52mm由于接触轮宽度为200mm有较大悬伸量且此端轴颈需安装定距环和端盖定距环初定为15mm加上端盖厚度此处轴颈长度取为50mm接触轮安装出轴头应比接触轮

39、宽度小取为150mm轴端需上一个螺母与垫片固定接触轮长度取20mm轴身长度为86mm轴上零件的周向固定带轮出采用A型普通平键联接由手册查得截面尺寸bh为8mm7mm长度取为45mm确定轴上倒圆半径及轴肩与轴头表面粗糙度轴肩与轴颈过渡处的倒圆半径取为15mm轴头表面粗糙度 轴肩表面粗糙度由轴承标准查得 轴的受力分析求轴上扭矩 9550 441 B 求接触轮上及带轮上作用力由前文知接触轮受磨削力与砂带反作用于它的实际圆周力分别为F 1311NFt 355N Fn 511N带轮上的作用力将在下节作详细介绍得 F 1384N确定跨距右端支反力作用点到带轮作用点间的距离为 50mm左端支反力作用点到接触

40、轮作用点间的距离为 100mm两支反力作用点间的距离为 213mm作计算简图见图3-2 b 求水平面内支反力 及 并作水平弯矩 图见图3-2 cd 截面1的弯矩 截面2的弯矩 求垂直面内支反力和并作垂直面弯矩图见图3-2 ef 截面1的弯矩 截面2的弯矩 作合成弯矩M图见图3-2 g 截面1的合成弯矩截面2的合成弯矩作扭矩T图见图3-2 h 轴的疲劳强度安全系数校核计算确定危险截面由图3-2a所示看出轴上多个截面存在应力集中但截面3和截面6所受载荷较小可不考虑截面4和截面5轴径相同但截面4比截面5所受的载荷小故排除截面4截面2所受载荷较小可排除所以只需对截面1和截面5进行安全系数校核截面5的安

41、全系数校核计算查得有效应力集中系数 252 182绝对尺寸系数 091 089表面状态系数 085 15 1275等效系数查得 034 021截面的抗弯抗扭截面模量由轴的直径d 30mm查得截面上的应力弯曲应力为对称循环变化弯曲应力幅 平均应力0扭转切应力为脉动循环变化扭转切应力 扭转切应力幅与平均切应力相等 安全系数弯曲安全系数 扭转安全系数 综合安全系数 取S 10-11S S合适截面1的安全系数计算查得有效应力集中系数 186 154绝对尺寸系数 091 089表面状态系数 093 1 093等效系数查得 034 021截面的抗弯抗扭截面模量由轴的直径 d 26mm键槽宽 b 8 mm键

42、槽深 t 4 mm 查得截面上的应力弯曲应力为对称循环变化弯曲应力幅 平均应力0扭转切应力为脉动循环变化扭转切应力 扭转切应力幅与平均切应力相等 安全系数弯曲安全系数 扭转安全系数 综合安全系数 取S 10-11S S合适 校核键联接的强度安装带轮需要用一个 A 型普通平键来联接轴径为26 mm 需对该处键联接的强度进行校核已知键长 L 45mm工作长度 L-b 45mm-8mm 37mm 键高 h 7mm 接触高度 k h2 7 mm 2 35 mm挤压强度和剪切强度校核查得 90Mpa 100-120Mpa 故合适轴的受力计算图33 带轮设计由于主轴采用电机通过带传动驱动故对主轴带轮进行必

43、要的设计已知传递功率 P 413Kw 主轴转速 2304rmin传动比 i 16一般用途使用时间10年每年工作250天双班制连续工作单向运转具体设计如下 确定计算功率P查得工况系数则 选择V带型号根据P 117kWn 2304rmin查手册得选用B型 确定带轮基准直径查手册得 125mm则 验算带的速度 25ms 确定中心距a和V带基准长度L由072即2275mm 07 125mm200mm 2 125mm200mm 650mm则初选中心距 430mm 初算 V 带的基准长度 1374mm选取基准长度 1400mm实际中心距取a 443mm 验算小带轮上的包角 合适 确定V带根数由 125mm

44、n 2304rmin查得B型单根V带所能传递的基本额定功率 264kW功率增量 056kW查得包角系数 098长度修正系数 090所需带的根数取 z 5根 确定初拉力 查得A型带 q 017kg m得 确定作用在轴上的压轴力 带轮结构尺寸设计 工作台设计在本设计中磨头的位置恒定因此磨削量的控制将通过工作台的升降来实现本章将介绍此工作台的具体设计首先工件的定位与夹紧是通过磁台来实现的而工件的进给运动是通过传送带来实现在磨削过程中当加工不同厚度工件的时候需要调节磁台与磨头间的位置高度而实际磨削去毛刺过程中这个位置高度值就是工件的厚度所以如何调节这个高度值就该由工作台来实现即工作台将能够实现上下位置

45、的升降而摩擦片的厚度往往不是很大前面机床主要参数中提到加工工件厚度范围为3-20 mm 即工作台需要能够实现 17 mm 的微量上下调节为了解决这个问题设计中将通过一个轮蜗杆传动与一个丝杆螺母传动的组合来实现调节过程中通过手动调节与蜗杆相连接的手轮控制磨削量最后通过丝杆的上下移动来完成对工作台升降的控制详细结构见工作台装配图对蜗杆传动和丝杆螺母的设计如下由于此传动只是调节磨削量传动过程中没有受到实际载荷也不需要有转速控制因而只需对各传动的主要结构参数作出必要设计即可41轮蜗杆传动设计 选择材料与热处理方式蜗杆选用 45 钢表面淬火处理齿面硬度 45 HRC 轮材料选用ZcuSn10Pb1砂型铸造 去顶蜗杆头数 和轮齿数 为