《珩磨头的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《珩磨头的设计.doc（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘要 机械系统是机械零、部件同作用的整体，是零、部件服务的目标。本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生多样性设计，结构设计创新和整体设计的能力。 本次设计主要是珩磨头的设计。珩磨是一种低速磨削，是机械制造业中缸孔光整加工的常用工艺手段。 在论文中首先对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了珩磨机设计的一般过程。 珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将
2、运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。关键词： 珩磨机、油石、珩磨头 Abstrct A mechanical system is a synergistic collection of machine elementsanddesigning a mechanical system is the final goal in studying machine design . Thispaper starts with the analyses of tasks and objectives in designing a menchanicalsyst
3、em followed by its compositionselection and compatibility of menchanicalunits and the main considerations in designing a system . The purpose of thispaper is to help the undergraduates to learn skills of diversified design creativedesign and systematic design . This design is honing machine aircraft
4、 design including its headstock、honing head principal axis of the design. Honing is a slow grinding mechanicalmanufacturing processes commonly used tanks Kongguang the processingmeans In the first paper machine to honing machinedone briefly then honingmachineaircraft components to the composition an
5、d size calculation accuracy.The design represents the general design processhoning machine plane Honing machine tools as complex production tools the most fundamentalthing is machining and structural layout of the mainframe and new techniquesnew materials new components new cutlery the new control s
6、ystem will also beused in Honing machine tools the future Honing processing precision machinetools will be higher faster processing efficiency a wider range of processing.Key Words: honing machine 、Rock、honing first 目 录摘要?前言51概论6 11 珩磨加工特点及应用范围6 12 珩磨加工的工作原理82珩磨头1221 珩磨头设计因素及要求1222 珩磨头的结构形式1323 珩磨油石
7、2224 珩磨加工余量2925 常见的珩磨缺陷和解决措施323弹簧设计3431 压弹簧设计3432 拉弹簧设计364油石与油石座的连接385珩磨头基体结构设计41 51 基体的外径足寸4152 珩磨头基体工作部分长度4153 油石槽数 n 4154 油石槽的长度 l 和宽度 B4155 涨锥（微调锥芯）41 56 珩磨头基体、涨锥等主要零件的材料426校核43 61 推力轴的校核4362 轴的校核44结束语45致谢47参考文献48 前言 四年的大学生活即将接近尾声，进行为期两个月的毕业设计，我们感受颇深。毕业设计是对大学四年所学的专业知识和基础知识的一个系统性的总结与运用，同时也是一次培养我们
8、分析问题和解决问题的很好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个环节，所以我特别珍惜这一次最后的学习机会，认真扎实的完成我所分配的设计任务，使大学最后的几个月生活在学习和进取中充实的度过。另外，毕业设计还可以培养独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对我参加工作后能否尽快地适应社会有很大的帮助。 通过这一环节的训练，提高了以下能力：1综合运用所学知识和技能，独立分析和解决设计问题的能力；2熟练运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅文献等等的能力；实验研究的能力；撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力3收集加工各种信息的能力，获取知识的能力；4创新意
9、识和严肃认真的科学作风。5它多角度的培养我们综合运用和扩大所学知识面的能力，以提高理论联系实际的能力。6它通过要求我们掌握细致的数据、准确的制图，培养了我们收集、整理、分析及运用资料的能力，提高我们独立工作的能力。7它在我们经常忽略的地方突然以新颖的形式出现，大大提高了我们适应设计环境的能力。我将尽最大的努力查阅资料，请教在此方面有所建树的老师以汲取他们的经验，同时也请他们指出本次设计过程中的不足之处。8它不仅仅局限在机械基础知识上，另外涉及了有关电学、材料学、力学等多学科知识，使我们对交叉学科有了一定的涉足，拓宽了我们的知识面，更激发了进行本专业工作、学习的激情与兴趣。 由于我实际工作经验的
10、缺乏，以及各方面知识能力的不足，在此次设计中难免有不足和错误之处，希望各位老师可以给予批评指正，我将虚心接受并牢牢铭记，我也真诚祝愿各位老师今后工作顺利，身体健康，取得更大的成绩！ 1、概论11 珩磨加工特点及应用范围 111 珩磨加工 珩磨是一种低速磨削法，常用于内孔表面的光整、精加工。珩磨油石装在特制的珩磨头上，由珩磨机主轴带动珩磨头作旋转和往复与动，并通过其中胀缩机构使油石伸出，向孔壁施加压力以作进给运动，实现珩磨加工。为提高珩磨质量，珩磨头与主轴一般都采用浮动连接，或用刚性连接而配用浮动夹具，以减少珩磨机主轴回转中心与被加工孔的同轴度误差对珩磨质量的影响。 珩磨头在每一往复行程内的转数
11、为一非整数，因而它在每一行程的其实位置都与上次错开一个角度，这就使油石上的每颗磨粒在加工表面上的切削轨迹不致重复，从而形成均匀交叉珩磨网纹。 由于油石具有一定长度，油石的切削轨迹与前一转在轴向上有一段重复，所以保证了前后切削轨迹衔接得比较平滑。当珩磨头在孔中往复运动时，油石就像桥板一样搭在加工表面突出的高点上，在珩磨压力的作用下，将高点削去。同时加工表面上的高点也冲击着钝了的磨粒，使之破碎或脱落，而重新露出锋锐的磨粒。所以珩磨过程也就是油石与加工面不断相互磨削与修整，使原来刀痕与残余应力变形层被磨去、孔形误差得以校正，油石也相应地被磨损。当二者由点接触转为面接触湖，单位面积上的珩磨压力相应降低
12、，切削边薄，油石开始被堵塞钝化，切削作用逐渐下降而消失，加工表面的粗糙度也逐渐降低，珩磨过程转为抛光过程，达到要求尺寸，最后油石退回。112 珩磨加工特点（1）表面质量特性好 珩磨可以获得较低的表面粗糙度，一般可达 Ra0.80.2m，甚至可低于 Ra0.025m，同时珩磨表面上有均匀的交叉网纹有利于贮油润滑。实现平顶珩磨，可使有相对运动的摩擦副获得较理想的表面质量。（2）加工精度高 现代珩磨技术不仅可以获得较高的尺寸精度，而且还能修正孔在珩磨加工中出现的轻微形状误差，如圆度、圆柱度和表面波纹等。珩磨小孔时，圆度与圆柱度可达 0.5m，轴线直线度可小于 1m，珩磨中等孔径，圆柱度可达 5m，圆
13、柱度不超过 10m，珩磨短孔时，若用刚性连接珩磨头与平面浮动夹具，还可适当提高短孔轴线与端面的垂直度。间断孔珩磨可提高同轴度。（3）珩磨效率高 可以使用多条油石或超硬磨料油石，也可提高珩磨头的往复速度一增大网纹徊娼牵芙峡斓厝衲嗔坑肟仔挝蟛睢部捎们苛衲眨挥行靥岣哏衲省衲删唬诶淙匆旱某逑聪拢苌倩嬖呶铩衲庸恍仓苡锌谆蚰诓鄣囊貉瓜低撑技保梢员终庑子牍妆谛纬扇癖撸员技囊貉剐阅堋?）珩磨工艺较经济 薄壁孔和刚性不足的工件，或较硬的工件表面，用珩磨进行光整加工不需复杂的设备与工装，操作方便。磨料选择适当，工具设计合理，切削速度合理的情况下，珩磨的经济效果较研磨好（主要反映在加工效率、加工精度和表面质量上），
14、且加工稳定，因而零组件的成品率高。并且，珩磨加工可节省研磨加工所必须的辅助材料，如清洗用的汽油、棉花取捎贸材献鲧衲褪眯谩?113 珩磨工艺应用范围（1） 大量应用于各种形状的孔的光整或精加工，孔径从 11200mm，长度可达 12000mm。国内珩磨机工作范围：5250mm，孔长 3000mm。（2） 可用语外圆、球面及内外环形曲面加工，如镀铬活塞环、挺杆球面与球轴 承的内外圈等。（3） 用于汽车、拖拉机与轴承制造业中的大量生产，也适用于各类机械制造中 的批量生产。如珩磨缸套、缸孔、连杆孔、油泵油嘴与液阀体孔、轴套、 摇臂和齿轮孔等。（4） 适用于金属材料与非金属材料的加工，如铸铁、淬火与未淬
15、火钢、硬铝、 青铜、黄铜、硬铬与硬质合金、玻璃、陶瓷、晶体与烧结材料等。12 珩磨加工的工作原理 121 珩磨加工的原理 珩磨是利用安装在珩磨头圆周上的若干砂条油石，由张开机构将砂条沿径向张开，使其压向工件的孔壁；与此同时，使珩磨头或工件作旋转运动和直线往复运动。对孔进行低速磨削和摩擦抛光见图 1。旋转及往复运动的结果是，油石上的磨粒在孔的表面上的切削轨迹呈交叉面又不重复的网纹，如图 1c所示，因面获得表面粗糙度较小的加工表面。径向加压运动是油石的进给运动，加压压力愈大进给量就愈大。 图 l 珩磨原理 a珩磨原理； b珩磨机； c一根油石在积行程中切削轨迹的展开 l，2，3，4形成纹痕的顺序；
16、5工件；6 一油石；7油缸；8 一链条； 一网纹交叉角切削角 122 珩磨运动过程 立式珩磨时，珩磨头由机床主轴带动相对工件作旋转和直线往复运动，同时油石对被加工表面作径向进给运动。前两种运动构成珩磨的主运动，井使油石形成螺旋运动，因此，油石上大量的磨粒就在加工表面上刻划下螺旋形交叉网纹的珩磨条纹。图 2 是单个油石在孔中完成一个双行程运动后所刻划的条痕展开示意图。图中 l w为孔长： d w 。为孔的周长；日为网纹交叉角。I，是油石在一个双行程中转折时顺次的位置。为避免每条油石的运动轨迹重复。即不让油石上的磨粒仍在原先刻出的条痕上刻划，应使油石在一个双行程终了时的位置，相对其行程的初始位置
17、I，在圆周方向上有一个附加的偏移量 s。 1 和 2 为油石距孔两端的越程量，它是保证孔的正确形状和使油石磨损的主要因素。越程量偏小，容易使两端孔径变小，形成鼓形误差。越程量过大，将使两端孔径变大，形成喇叭形误差。当越程量取 0305 倍的油石长度时一般两端孔径不致产生较大的误差。 123 珩磨的切削过程 深孔加工技术在珩磨的切削过程中，油石的表面状态、油石压力被加工表面二者的变化情况及相互关系，因采用的扩张进给方式的不同而不同。 1定压进给的珩磨过程 定压进给中，进给机构以恒定压力压向孔壁，珩磨过程可根据油石表面的变化状态分为三个阶段： 1脱落切削阶段：加工初始阶段，由于孔表面粗糙，油石与孔
18、壁的实际接触面积小，接触压力大，工件孔粗糙表面的凸起部分很快被磨去，而油石面因接触压力过大，加上切屑对油石粘接剂的磨耗使磨粒和粘接剂问的结合强度下降，因而有的磨粒在切削力作用下自行脱落，油石面即露出新的磨粒，即为油石的自锐。 2破碎切削阶段：随着珩磨的进行，孔表面越来越光滑，接触面积也逐渐增大，单位面积接触压力下降，切削效率降低，同时切下的切屑既少又细。这些切屑对油石粘接剂的磨耗也很小，因此，油石面的磨粒脱落很少。油石主要不是靠新磨粒切削，面是由磨粒尖顶切削，因而磨粒尖顶的负荷很大，磨粒易于破裂、崩碎而形成新的切削刃。 3堵塞切削阶段：此时油石与件表面的接触面积很大，极细的切屑堆积于油石孔壁之
19、间不易排除，造成油石面气孔的堵塞。因此油石的切削能力极低，油石表面也变得很光滑，此时油石的磨削相当于施光。但当油石堵塞严重而产生黏结性堵塞时，油石完全失去切削能力并严重发热，加工精度与表面粗糙度均可受到破坏。因此，当油石进入堵塞切削时，要尽快结束珩磨。 图2 油石的磨削展开图 图 3 中粗折线表示珩磨的磨削量和油石磨耗量与加工时间的关系，双点划线将珩磨过程分为三个阶段，两条水平虚线 I 和代表不同的工件前工序表面粗糙度或磨粒直径，水平虚线 I 位置高，表示前工序表面粗糙度值小或磨粒直径大，因面破碎切削时间延长，脱落切削及堵塞切削的时间缩短。 由于每个工件的加工余量及表面粗糙度差别很大，这三个切
20、削阶段不一定在同一工件的加工过程中表现出来。若工件分粗、精两次珩磨，则精珩开始时，接触面积较大，整个精珩过程中，接触面积的变化不大，因此整个过程基本上属于破碎和堵塞切削阶段。 图3 珩磨磨削阶段的划分 1脱落切削区；2破碎切削区；3堵塞切削区2定量进给的珩磨过程 定量进给珩磨时进给机构以恒定的速度扩张进给，使磨粒强制性地切入工件，因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削不可能产生堵塞切削现象。因为当油石产生堵塞而使切削能力下降时，则进给量大于实际的磨削量，此时珩磨压力增大，从而使磨粒脱落、破碎、切削作用增强。3定压一定量进给的珩磨过程 加工开始以定压进给珩磨，当油石进入堵塞切削阶段时，转换为定量进
21、给方式珩磨让磨粒只产生脱落、破碎，使油石恢复切削能力，提高效率，最后可用无进给珩磨提高孔的精度和降低表面粗糙度。 2、珩磨头21 珩磨头设计因素及要求 在珩磨孔加工中分内孔珩磨和小孔珩磨两个方面。内孔珩磨一般指加工直径为25500mm 的圆柱通孔。对不通孔和内表面不连续的孔，也可珩磨，但较困难。小孔珩磨则指加工直径为 25mm 以下的孔。 珩磨头的作用是装置珩磨油石（亦称珩磨条或珩条），并由珩磨机主轴带动实现旋转、往复与动，还可通过调整机构，使珩磨油石作径向扩张或收缩。珩磨机的主要动作，都是通过它反映出来，以取得加工效果。 211 珩磨头设计时应考虑的因素（1）用于通孔还是不通孔，深孔还是浅孔
22、，以及孔径大小。（2）加工特性、工件材料与热处理状态。（3）使用珩磨机床的型号、规格、主轴与工作台行程距离。（4）工件定位对家具的要求，以便确定夹具的结构形式。 （即强制式珩磨或自由式珩磨）（5）工件的精度与粗糙度，确定珩磨加工方法。 。212 对珩磨头结构的基本要求（1）保证被加工孔的精度。（2）遇到被加工表面上的硬点时，珩条不会被压退。（3）当孔的轴线和主轴轴线不重合时，强制式珩杆能修整轴线的不垂直、不重合精度。自由式珩杆能自动找正工件中心。（4）对较大孔珩磨时，珩磨油石应能自动调整，以保证与孔在全长范围接触，从而纠正孔形误差，补偿珩磨油石自身磨损的不均匀性。（5）珩磨头在进孔及出孔时，能
23、自动收缩。（6）能精确而方便地调整珩磨油石的径向扩张量，并应有足够的扩张量，以保证最大限度地使用珩磨油石。（7）能够避免各种工作状态下产生的各种振动因素。（8）有足够的强度和刚性。22 珩磨头的结构形式 珩磨头的结构对加工质量和生产率都有很大的影响。对珩磨头的要求是：油石能在径向均匀地涨缩，对加工表面的压力能调整并保持在一定的调节范围内；油石应具有一定的刚度当被加工孔的形状误差如圆度和圆柱度使油石的压力增加时，油石在半径方向不致发生位移和歪斜；珩磨到最后尺寸时，油石能迅速缩回以便于珩磨头从孔内退出。 221 通用珩磨头 图 6 是中等孔径20150 mm通用珩磨头。采用的是后进给方式，它由磨头
24、体、油石、油石座、导向条、弹簧、锥体涨芯组成。当锥体涨芯移动时，油石便可涨开或收缩。珩磨头为棱圆柱体，珩磨油石条数一般为奇数。油石座直接与进给涨芯接触，中间不用顶销与过渡板结构简单进给系统刚性好。同时在珩磨深孔时，还可根据需要在孔的中间部位或孔底进行必要的进给，以保证孔尺寸全长上的一致性。 图6 中等孔径后进给通用珩磨头 1本体前导向；2弹簧圈；3本体涨锥；4油石座 磨头的外径尺寸应以被加上孔径为基准，当油石处于收缩状态时，磨头外径比被加工孔的孔径小。以便于磨头进入或退出工件孔；当油石处于最大涨开位置时，磨头的外径至少应等于被加工孔的最终要求尺寸加上油石的极限磨耗量。 有时在磨头体圆周上嵌有导
25、向条。它与油石相间排列。当磨头进入工件孔时导向条起导向作用和保护油石不致碰伤，当磨头退出工件孔时起定心作用。此外，它还能防止油石因磨耗不均而导致磨头偏心。导向条在圆周上的外径应比被加工孔的基本尺寸小 0.10.5 mm，但比油石收缩状态时的外径大，并与油石圆周同轴。 图 7 为一种采用前进给方式的通用珩磨头它与后进给方式的不同之处在于：其涨芯体的移动是由转动括动套而带动螺母在四方槽内移动，从而使得涨芯体沿轴向伸出或缩回，并带动油石座的径向伸出和缩回在“O”形密封圈的拉力作用下。这种珩磨头不需要涨芯操作杆在加工中，当珩磨头尾部退出工件时，可使用勾头扳手转动活动套，从而完成油石的径向进给。因此这种
26、珩磨头的操作简单方便。油石进给容易控制比较适合于卧式深孔珩磨加工。 图7 中等尺寸前进给通用珩磨头 l 一珩磨头体；2油石 3 一油石座；4涨芯体；5垫片； 6 一螺杆；7 一滑动螺母；8活动套；9螺钉； 10密封圈 222 小孔珩磨头 珩磨 f520 mm 的小孔时，可将磨头体与油石座做成一体，使涨芯与磨头体在整个长度上为面接触，以增强刚性。 （1）单油石珩磨头：如图 8 所示磨头，适用于加工直线度要求很高，孔径为 520 mm 的孔，珩磨头由两根导向条与一根切削油石组成。两根导向条非对称分布，宽度大的导向条用来承受油石产生的径向力和切向力的合力合力通过它的支承面中间，防止珩磨头变形；窄导向
27、条起辅助支承的作用，使珩磨头与孔的接触状态稳定，以提高加工精度。导向条的材料用硬质合金或人造金刚石。根据孔径大小，导向条可做成镶嵌式或用电镀法将金刚石微粉镀在磨头体表面上，也可镀上粗粒度金刚石，然后用立方氮化硼砂轮或油石将其磨钝，使其失去切削能力。 图8 单油石珩磨头 1涨楔；2 一磨头体；3 一油石座；4 一辅助导向条；5 一主导向条 2对开轴瓦式珩磨头：由两个半圆形轴瓦构成，如图 9 所示。适用于加工直线度要求较高，有间断表面的孔。珩磨头的径向扩张进给是通过楔形涨芯作用于两个半圆形轴瓦的斜面上，缩回是靠轴向两端的两个“O”形弹簧圈的弹力。它可用普通磨料油石粘接于磨头表面。也可用几根金刚石油石用低熔点的焊条焊接于磨头表面。油石长度为一般珩磨头所选用的油石长度的两倍。此磨头便于在磨床上修磨它的切削表面，加工精度稳定切削效率比单油石珩磨头高 10左右，使用寿命长。使用寿命长。 图 9 对开轴瓦式珩磨头 1，3O 形弹.
