0130-拋光機設計

0130-拋光機設計,拋光機,設計 畢業(yè)設計（論 文） 題目 拋光機設計 系 (部) 專業(yè) 班級 姓名 指導老師 系主任 年 月 日 1 目 錄 綜 述 2 1. 拋光桶設計參數(shù) .5 2. 傳動方案 .6 3. V 帶的設計 6 3.1 確定設計功率 6 3.2 選擇帶的型號 7 3.3 確定帶輪的基準直徑 21d和 7 3.4 驗算帶的速度 7 3.5 確定中心距 A 和 V 帶基準長度 dL7 3.6 確定中心距和小輪包角 8 3.7 確定 V 帶根數(shù) Z .8 3.8 確定初拉力 0F.9 3.9 計算作用在軸上的壓力 9 3.10 帶輪結(jié)構(gòu)設計 9 4. 滾筒的設計 .10 4.1 滾筒結(jié)構(gòu) 10 4.2 軸承的選擇 11 4.3 鍵的校核 11 5. 結(jié)論 .12 6. 參考文獻 .12 2 綜 述 機械零件投入機械加工的每張圖紙都有去毛刺的技術(shù)要求，去毛刺工序， 工藝人員往往無法編 制工藝文件，通常采用銼刀、布輪、砂布、砂帶等辦法來 去除毛刺。隨著科學技術(shù)的進步和生產(chǎn)的發(fā)展，人工去毛刺已不能適應現(xiàn)代市 場竟爭的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)方式的要求，光整加工技術(shù)逐步取代了傳統(tǒng)的去毛刺 工藝，而且越來越被人們所重視，目前有些先進企業(yè)機械零件的精整與光飾已 被技術(shù)人員編入圖紙技術(shù)要求的內(nèi)容，并形成了標準工序。 滾磨光整加工技術(shù)的實用工藝過程是：除油處理→光整加工及去毛刺→分 選→清洗→烘干→防銹處理 ◆除油處理：光整前的零件要進行徹底除油處理，常采用超聲波清洗方法 效果最佳。如果工件上油污進入，磨塊切削力明顯減弱，磨劑作用會降低、光 整效果、效率下降，光整后的零件表面不光亮。 ◆光整加工：光整加工主要是根據(jù)被光整零件件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小及 光整要求選擇或確定設備形式、設備規(guī)格、工藝用料、工藝參數(shù)等內(nèi)容。 ◆光整加工后處理包括三方面：磨塊與工件的分選、磨塊與工件的清洗及 工件的脫水防銹。 磨塊與工件的分選常用方法有：手工篩選、機械篩選、振動篩選、手工電 磁分選和傳送帶式磁力分選，可根據(jù)實際情況選用。磨塊與工件的清洗采用超 聲波清洗方法最佳，再用清請水沖洗干凈，要特別注意工件的脫水烘干和防銹 處理。 大量工藝試驗發(fā)現(xiàn)，工件經(jīng)滾磨光整加工后表面光潔錚亮，其表層的活躍 金屬分子赤裸暴露在空氣中很快氧化變黑，繼而生銹，原因清洗后留在零件表 面上的水膜形成了電化學腐蝕所必須的一層電解質(zhì)溶液。水的電離度雖小，但 仍可電離成 H + 和[OH] - ，這種電離過程隨溫度升高而加快。同時水中還溶 解有 CO 2 、SO 2 等，都極易與水結(jié)合。 H 2 O→H + + [OH] – CO 2 + H 2 O→H 2 CO 3 →H+ + [HCO 3 ] - 3 鐵和鐵中的雜質(zhì)浸泡在有 H+、[OH] - 和[HCO 3 ] - 等多種離子的溶液中 一樣，形成了腐蝕電池，鐵是陽極、雜質(zhì)是陰極。一般情況下，水膜里含有氧 氣，陽極上的鐵被氧化成 Fe 2+ 離子，在陽極上獲得電子的是氧，然后與水結(jié) 合成[OH]-離子。腐蝕反應為： 2 Fe+ O 2 +2 H 2 O＝2Fe（OH） 2 由此看來，光整前除油處理和光整后的脫水烘干、防銹處理是非常必要的， 二者缺一不可，其方法也很多。脫水烘干通常采用工業(yè)型甩干機，防銹油用主 要成份是羊毛脂，石油磺酸鋇，石油磺酸鈉及助劑。 磨粒流拋光 原理:在磨粒流加工過程中，夾具配合工件形成加工通道，兩個相對的磨料 缸使磨料在這個通道中來回擠動（如圖 1）。磨料均勻而漸進地對通道表面或 邊角進行研磨，產(chǎn)生拋光、倒角作用。 圖 1 磨粒流加工原理 機床、磨料和夾具是磨粒流加工的三個要素： ◆擠壓研磨機床：其作用是固定工件和夾具，控制擠出壓力。在一定的壓 力作用下，使磨料研磨被加工表面，得到去毛刺、倒角的效果。機床壓力范圍 從 7～224 kg/cm 2 ； ◆磨料 ：是由一種具有粘彈性、柔軟性和切割性的半固態(tài)載體和一定量磨 砂拌和而成。不同載體的粘度、磨砂種類、磨粒大小，可以產(chǎn)生不同的效果。 常用磨料類型有：碳化硅、立方氮化硼、氧化鋁和金鋼砂。砂粒尺寸在 0.005～1.5mm。高粘度磨料可用于對零件的壁面和大通道進行均勻研磨；低粘 度磨料用于對零部件邊角倒圓和小通道進行研磨； ◆ 夾具：使零件定位，并引導磨料到達被加工部位，堵住不需要加工的部 位。 4 要順利完成零件的磨粒流加工，得到最佳加工效果，影響因素很多，除設 備以外，還包括磨料的選擇、擠壓力的大小、循環(huán)次數(shù)、夾具的合理設計等。 優(yōu)點:擠壓研磨是對金屬材料進行微量去除，對零件內(nèi)腔交叉部位去毛刺并 倒圓，達到精細加工的目的。磨粒流加工具有精確性、穩(wěn)定性和靈活性。廣泛 用于汽車業(yè)和各種生產(chǎn)制造業(yè)。它最根本的優(yōu)點是：可以通達零件復雜而難以 進入的部位；拋光表面均勻、完整；批量零件的加工效果重復一致。這些加工 特點使零件性能得到改善，壽命延長，同時減免繁雜的手工勞動，大大降低勞 動強度。如汽車進氣管，手工拋光其內(nèi)表面時，只能先切割開，拋光后再焊接 起來。而用磨粒流加工方法，不需要切割打開就可以完成內(nèi)表面拋光。除了作 為一種拋光手段，磨粒流工藝還可以對一些表面形狀公差、質(zhì)量要求極其嚴格 的零件進行微量磨削加工。 應用：磨料流加工適用于加工不同的零件和尺寸。小至 0.2mm 的小孔或 1.5mm 直徑的齒輪，大至 50mm 直徑的花鍵通道，甚至 1.2m 的透平葉輪。加工 大型零件的機床可以裝置回旋臂或輸送軌道。 該工藝已廣泛用于汽車零部件的精加工：進排氣管、進氣門、增壓腔、噴 油器、噴油嘴、氣缸頭、渦輪殼體和葉片、花鍵、齒輪、制動器等。如：粗糙 的氣缸頭鑄造件在專門的二工位磨粒流生產(chǎn)線上，每小時生產(chǎn)量可達到 30 件， 粗糙度從 Ra4μm 或 Ra5μm 達到 Ra0.4μm,可使廢氣排放量減少 7％，發(fā)動機功 率增加 6％，行駛里程數(shù)增加 5％。 近年來研制開發(fā)出的微孔磨粒流機床，在加工噴油嘴方面獨樹一幟。它根 據(jù)擠出壓力、磨料溫度和粘度之間的關(guān)系，進行復雜的程序運算。加工過程中， 當噴油嘴的設定流量到達時，加工即自動停止。加工時間在 10 秒左右，流量散 差可控制在±1%。與此加工設備配套的還有流量測試儀以及高壓清洗設備。這 些設備可根據(jù)用戶需要，提供單工位或多工位的。也可以是帶機械手連接，包 括加工、測量、清洗的全套系統(tǒng)。 電化學去毛刺 零件內(nèi)通道相交處粗糙并帶有毛刺一直是令人頭痛的問題。電化學去毛刺 是解決這些問題的好方法。這一技術(shù)是用成形工裝，對工件的選定部位進行加 工,接通電流的電解液在工件和工裝之間通過，瞬間溶解毛刺，去毛刺的同時， 5 在內(nèi)通道相交處產(chǎn)生均勻、精確的倒圓邊角。加工時間一般在 10 秒到 30 秒之 間。大多數(shù)工件采用多個電極頭工裝，可以達到更高的工作效率。去除量取決 于工件（正極）和工裝（負極）之間電流量的大小。電極頭通常設計成與工件 表面相對稱的形狀。對金屬材料制成的零件自動地、有選擇地完成去毛刺作業(yè)。 它可廣泛用于氣動、液壓、工程機械、油嘴油泵、汽車、發(fā)動機等行業(yè)不同金 屬材質(zhì)的泵體、閥體、連桿、柱塞針閥偶件等零件的去毛刺加工。 圖 2 電化學加工原理圖 電化學去毛刺是一種有特色，效率高的生產(chǎn)技術(shù)，適宜加工各種金屬零件， 用以去毛刺，成形機加工，邊角倒圓、精整。鑄造的、鍛造的、機加工，或電 火花加工的零件都可以用電化學的方法拋光。去除量在 0.01mm 到 0.5mm 之間。 一般情況，光潔度可改善 5 到 10 個數(shù)量級。拋光后的產(chǎn)品表面均勻光滑，而且 鏡樣閃亮。 電化學拋光的典型應用包括：有高純凈度要求的零件；人體手術(shù)植入件； 瓶模；以及各種各樣的不銹鋼零件。如：電解加工柴油機噴油嘴零件時，在中 孔處加工出一個壁面光滑的定量空腔，同時對交叉孔道、邊角倒圓。 美國的電解自動去毛刺設備，具有一小時能加工成百件產(chǎn)品的能力。在電 化學去毛刺的自動系統(tǒng)上加工汽車用安全氣囊裝置上的殼體，每個殼體上共有 48 個小孔，8 個殼體同時加工，10 秒鐘以內(nèi)完成所有孔的去毛刺加工。 拋光是制造型腔模具的一道重要工序。它的成本占模具成本的 5%~30%，急 需使用的模具往往在拋光時間跟不上要求。電化學機械拋光，同時結(jié)合 SD1 型 獨有的液體拋光技術(shù)，應用于各種復雜形狀的金屬模具的零件，收到了極佳效 果。 1. 拋光桶設計參數(shù) 拋光桶設計參數(shù)設定如下：動力機為 Y 系列三相異步電動機，功率 6 P=7.5KW，轉(zhuǎn)速 拋光桶轉(zhuǎn)速 每天工作 16h。min,/140rn?min,/6302rn? 查表可得 Y 系列三相異步電動機的型號及相關(guān)數(shù)據(jù)選擇可選擇 Y100L1-4。 可查得軸徑為 28mm,長為 50mm. 2. 傳動方案 V 帶傳動，傳動圖如下圖所示 圖 3 傳動原理：如圖 3 所示，異步電動機通電后轉(zhuǎn)動，帶動帶輪 1 做回轉(zhuǎn)運動， 通過 V 帶，帶動帶輪 2 轉(zhuǎn)動，在軸承之間支撐著滾筒，滾筒通過鍵連接到帶輪 2 上面，隨著帶輪 2 轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，當要拋光工件時，先將小零件倒入滾筒，然 后加入木屑等磨料或添加劑，借助滾筒內(nèi)磨料與零件間的摩擦作用，磨掉零件 表面的氧化皮，產(chǎn)生拋光、倒角作用。 3. V 帶的設計 3.1 確定設計功率 dP 設計功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動機類型和每天連續(xù) 7 工作的時間長短等因素共同確定的，表達式如下： madPK?? 式中 ——需要傳遞的名義功率mP ——工作情況系數(shù)，查《機械設計》表 11.5，得工作情況系數(shù) 選AK AK 取 =1.2； 所以 KWPmad 95.721??? 3.2 選擇帶的型號 查《機械設計》圖 11.15，選取 A 型帶。 3.3 確定帶輪的基準直徑 21d和 查《機械設計》表 11.6，V 帶帶輪最小基準直徑 知 A 型帶 =75mm,又mindmind 由教材表 7.3 選取 小帶輪基準直徑：； md125? 大帶輪基準直徑： n28063/1425)0.(212 ???）（ ? ，這里 %1??設 大帶輪轉(zhuǎn)速 min/4.63280/145)0.1()(22 rdn ???? 3.4 驗算帶的速度 smndv /42.910654.3106????? 式中 ；?電 動 機 轉(zhuǎn) 速 ——小帶輪基準直徑；1d 即 v=9.42m/s =25m/s,符合要求。maxv 3.5 確定中心距 a 和 V 帶基準長度 dL 8 根據(jù)： 初步確定中心距)(27.021021dad???）（ 0.7（125+280 ）=283.5 2（125+280）=8100 選取中心距 =650mm0 初算帶的基準長度 ：`dL mLaadL d20,650/.76502.14.3/)2(2 211 ??????? 查 表 得? 3.6 計算中心距和小輪包角 中心距： mddLdLa 4.67)(8)2/(412/)( 2111 ?????????? 小帶輪包角： ???????????? 1203.604.675810618012ad? 3.7 確定 V 帶根數(shù) Z 根據(jù) 確定帶的根數(shù)。0()dLPzK???? 式中 ——包角修正系數(shù)，考慮包角 對傳動能力的影響 K? 180?? ——帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定帶長時對使用壽命的影響L ——V 帶基本額定功率0P 由《機械設計》查取單根 V 帶所能傳遞的功率為 =1.93kW；0P 由式 計算功率增量 ；01()biKn???0? 其中 ——彎曲影響系數(shù)；b ——傳動比系數(shù)；i 1n?電 機 軸 轉(zhuǎn) 速 9 查教材表 7.4（附表 5）得 = ；bK30.7251?? 查教材表 7.5 得 ；1.3i? 故得 WP7.0? 查教材表 7.8(附表 4)得 =0.969；K? 查教材表 7.2 得 =1.03；L 所以， 0()dLPzK???? 所以，選取 V 帶根數(shù) z=5 3.8 確定初拉力 0F202.5()dPmvvzK???? 式中 d設 計 功 率 v?帶 的 速 度 z——帶的根數(shù) ——包角修正系數(shù)K? m——普通 V 帶每米長度質(zhì)量 查教材表 7.1 得 m=0.1kg/m； 所以 NF 1.604.91096.524.9502??????）（ 3.9 計算作用在軸上的壓力 102cossin2QzzF?? 式中 ——初拉力0F z——帶的根數(shù) 10 ——小輪包角；1? 所以， NFQ 6.158923.6sin.052???? 3.10 帶輪結(jié)構(gòu)設計 1. 帶輪材料選擇 本設計中轉(zhuǎn)速要求不高，材料選用 HT200； 2. 帶輪結(jié)構(gòu)形式 本方案中帶輪為中小尺寸，選用腹板輪。 3. 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 查教材表 7.9 得 ， ，e=15 0.3， ， ，12chm?.75eA?210f???.db034'???。 B=(z-1)e+2f＝ (3-1)x15+20=50mm; C=10mm; ； ，取 =55mm;0d(1.82).456kdm??k 4 滾筒的設計 4.1 滾筒結(jié)構(gòu) 11 滾筒端面為正六面形，兩端用螺絲跟軸固定在一起，用于支撐和傳動扭距， 因此選擇滾筒和軸的材料，確定許用應力，選 45 鋼，正火處理。 根據(jù)許用切應力強度極限估計軸的最小直徑，由帶輪外徑 100mm，估算滾 筒兩端軸直徑 25mm。 4.2 軸承的選擇 由工作需要的要求得：軸承的使用時間為 。52081hL?? 第一對軸承的當量動載荷 P； 。()prafXFY?? 查手冊取 1.2pf? 假設取 6204 軸承 計算步驟與內(nèi)容 計算結(jié)果 1.查手冊查出 、 值（GB/T 276——1994）rCor 2. 61tan20.3941tan20748.9cs2cosrTF Nd?????A 3 61.t t5.a ? 4.計算 /498.3/aororFCN? 5.查手冊 e 值 6.計算 /./702.1.ar ? 7.查手冊：X、Y 的值 8. 查載荷系數(shù). 。.~pf 9. ??praPfF??? 10.計算軸承壽命： 3106716709512684.hCLn?????????????? 11.結(jié)論：符合要求，選用此軸承。 9380rC?52or.7rFN64a?0.59.263e?085?.6,1.7082XY pf?94.P125360? 12 4.3 鍵的校核 在工作軸中，鍵的選擇大小由軸的大小確定，校核公式： 2[]ppTdlk??? 齒輪 2 的安裝鍵型為 A 型鍵 L=30, 為 ， ，因為轉(zhuǎn)動件的齒輪是經(jīng)過淬火bh?87 的，所以許用扭轉(zhuǎn)應力 ：[]0~4paMP 2643258.pTdlk????? 鍵符合扭轉(zhuǎn)應力的要求。 5 結(jié)論 本論文寫出了符合課題參數(shù)要求的拋光桶的設計過程。在文中完成了以下 幾方面的內(nèi)容： 1）完成了拋光桶的總圖設計，確定整機安裝形式； ２）確定用 V 帶傳動方式，并對 V 帶進行進行了設計； ３）分析軸承的選用； 4）確定了用于傳動的鍵，并對鍵進行了校核； 5）確定了電動機、帶輪尺寸和形狀；完成拋光機的裝配圖。 6 參考文獻 [1] 王文斌， 《機械設計手冊》 ，機械工業(yè)出版社 [2] 吳宗澤，機械設計手冊，機械工業(yè)出版社，2002 13 附錄 1 拋光桶傳動簡圖 附錄 2 14 裝配總圖