0130-抛光机设计0130-抛光机设计

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0130 抛光机 设计
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毕业设计(论 文) 题目抛光机设计 系 (部) 专业 班级 姓名 指导老师 系主任 年 月 日 1 目目 录录 综综 述述2 1. 抛光桶设计参数抛光桶设计参数.5 2. 传动方案传动方案.6 3. V 带的设计带的设计6 3.1 确定设计功率6 3.2 选择带的型号7 3.3 确定带轮的基准直径 21 dd 和7 3.4 验算带的速度7 3.5 确定中心距A和 V 带基准长度 d L7 3.6 确定中心距和小轮包角8 3.7 确定 V 带根数 Z .8 3.8 确定初拉力 0 F.9 3.9 计算作用在轴上的压力9 3.10 带轮结构设计9 4. 滚筒的设计滚筒的设计.10 4.1 滚筒结构10 4.2 轴承的选择11 4.3 键的校核11 5. 结论结论.12 6. 参考文献参考文献.12 2 综综 述述 机械零件投入机械加工的每张图纸都有去毛刺的技术要求,去毛刺工序, 工艺人员往往无法编 制工艺文件,通常采用锉刀、布轮、砂布、砂带等办法来 去除毛刺。随着科学技术的进步和生产的发展,人工去毛刺已不能适应现代市 场竟争的产品质量和生产方式的要求,光整加工技术逐步取代了传统的去毛刺 工艺,而且越来越被人们所重视,目前有些先进企业机械零件的精整与光饰已 被技术人员编入图纸技术要求的内容,并形成了标准工序。 滚磨光整加工技术的实用工艺过程是:除油处理→光整加工及去毛刺→分 选→清洗→烘干→防锈处理 ◆除油处理:光整前的零件要进行彻底除油处理,常采用超声波清洗方法 效果最佳。如果工件上油污进入,磨块切削力明显减弱,磨剂作用会降低、光 整效果、效率下降,光整后的零件表面不光亮。 ◆光整加工:光整加工主要是根据被光整零件件的结构形状、尺寸大小及 光整要求选择或确定设备形式、设备规格、工艺用料、工艺参数等内容。 ◆光整加工后处理包括三方面:磨块与工件的分选、磨块与工件的清洗及 工件的脱水防锈。 磨块与工件的分选常用方法有:手工筛选、机械筛选、振动筛选、手工电 磁分选和传送带式磁力分选,可根据实际情况选用。磨块与工件的清洗采用超 声波清洗方法最佳,再用清请水冲洗干净,要特别注意工件的脱水烘干和防锈 处理。 大量工艺试验发现,工件经滚磨光整加工后表面光洁铮亮,其表层的活跃 金属分子赤裸暴露在空气中很快氧化变黑,继而生锈,原因清洗后留在零件表 面上的水膜形成了电化学腐蚀所必须的一层电解质溶液。水的电离度虽小,但 仍可电离成 H + 和[OH] - ,这种电离过程随温度升高而加快。同时水中还溶 解有 CO 2 、SO 2 等,都极易与水结合。 H 2 O→H + + [OH] – CO 2 + H 2 O→H 2 CO 3 →H+ + [HCO 3 ] - 3 铁和铁中的杂质浸泡在有 H+、[OH] - 和[HCO 3 ] - 等多种离子的溶液中 一样,形成了腐蚀电池,铁是阳极、杂质是阴极。一般情况下,水膜里含有氧 气,阳极上的铁被氧化成 Fe 2+ 离子,在阳极上获得电子的是氧,然后与水结 合成[OH]-离子。腐蚀反应为: 2 Fe+ O 2 +2 H 2 O=2Fe(OH) 2 由此看来,光整前除油处理和光整后的脱水烘干、防锈处理是非常必要的, 二者缺一不可,其方法也很多。脱水烘干通常采用工业型甩干机,防锈油用主 要成份是羊毛脂,石油磺酸钡,石油磺酸钠及助剂。 磨粒流抛光 原理:在磨粒流加工过程中,夹具配合工件形成加工通道,两个相对的磨料 缸使磨料在这个通道中来回挤动(如图 1)。磨料均匀而渐进地对通道表面或 边角进行研磨,产生抛光、倒角作用。 图 1 磨粒流加工原理 机床、磨料和夹具是磨粒流加工的三个要素: ◆挤压研磨机床:其作用是固定工件和夹具,控制挤出压力。在一定的压 力作用下,使磨料研磨被加工表面,得到去毛刺、倒角的效果。机床压力范围 从 7~224 kg/cm 2 ; ◆磨料 :是由一种具有粘弹性、柔软性和切割性的半固态载体和一定量磨 砂拌和而成。不同载体的粘度、磨砂种类、磨粒大小,可以产生不同的效果。 常用磨料类型有:碳化硅、立方氮化硼、氧化铝和金钢砂。砂粒尺寸在 0.005~1.5mm。高粘度磨料可用于对零件的壁面和大通道进行均匀研磨;低粘 度磨料用于对零部件边角倒圆和小通道进行研磨; ◆ 夹具:使零件定位,并引导磨料到达被加工部位,堵住不需要加工的部 位。 4 要顺利完成零件的磨粒流加工,得到最佳加工效果,影响因素很多,除设 备以外,还包括磨料的选择、挤压力的大小、循环次数、夹具的合理设计等。 优点:挤压研磨是对金属材料进行微量去除,对零件内腔交叉部位去毛刺并 倒圆,达到精细加工的目的。磨粒流加工具有精确性、稳定性和灵活性。广泛 用于汽车业和各种生产制造业。它最根本的优点是:可以通达零件复杂而难以 进入的部位;抛光表面均匀、完整;批量零件的加工效果重复一致。这些加工 特点使零件性能得到改善,寿命延长,同时减免繁杂的手工劳动,大大降低劳 动强度。如汽车进气管,手工抛光其内表面时,只能先切割开,抛光后再焊接 起来。而用磨粒流加工方法,不需要切割打开就可以完成内表面抛光。除了作 为一种抛光手段,磨粒流工艺还可以对一些表面形状公差、质量要求极其严格 的零件进行微量磨削加工。 应用:磨料流加工适用于加工不同的零件和尺寸。小至 0.2mm 的小孔或 1.5mm 直径的齿轮,大至 50mm 直径的花键通道,甚至 1.2m 的透平叶轮。加工 大型零件的机床可以装置回旋臂或输送轨道。 该工艺已广泛用于汽车零部件的精加工:进排气管、进气门、增压腔、喷 油器、喷油嘴、气缸头、涡轮壳体和叶片、花键、齿轮、制动器等。如:粗糙 的气缸头铸造件在专门的二工位磨粒流生产线上,每小时生产量可达到 30 件, 粗糙度从 Ra4μm 或 Ra5μm 达到 Ra0.4μm,可使废气排放量减少 7%,发动机功 率增加 6%,行驶里程数增加 5%。 近年来研制开发出的微孔磨粒流机床,在加工喷油嘴方面独树一帜。它根 据挤出压力、磨料温度和粘度之间的关系,进行复杂的程序运算。加工过程中, 当喷油嘴的设定流量到达时,加工即自动停止。加工时间在 10 秒左右,流量散 差可控制在±1%。与此加工设备配套的还有流量测试仪以及高压清洗设备。这 些设备可根据用户需要,提供单工位或多工位的。也可以是带机械手连接,包 括加工、测量、清洗的全套系统。 电化学去毛刺 零件内通道相交处粗糙并带有毛刺一直是令人头痛的问题。电化学去毛刺 是解决这些问题的好方法。这一技术是用成形工装,对工件的选定部位进行加 工,接通电流的电解液在工件和工装之间通过,瞬间溶解毛刺,去毛刺的同时, 5 在内通道相交处产生均匀、精确的倒圆边角。加工时间一般在 10 秒到 30 秒之 间。大多数工件采用多个电极头工装,可以达到更高的工作效率。去除量取决 于工件(正极)和工装(负极)之间电流量的大小。电极头通常设计成与工件 表面相对称的形状。对金属材料制成的零件自动地、有选择地完成去毛刺作业。 它可广泛用于气动、液压、工程机械、油嘴油泵、汽车、发动机等行业不同金 属材质的泵体、阀体、连杆、柱塞针阀偶件等零件的去毛刺加工。 图 2 电化学加工原理图 电化学去毛刺是一种有特色,效率高的生产技术,适宜加工各种金属零件, 用以去毛刺,成形机加工,边角倒圆、精整。铸造的、锻造的、机加工,或电 火花加工的零件都可以用电化学的方法抛光。去除量在 0.01mm 到 0.5mm 之间。 一般情况,光洁度可改善 5 到 10 个数量级。抛光后的产品表面均匀光滑,而且 镜样闪亮。 电化学抛光的典型应用包括:有高纯净度要求的零件;人体手术植入件; 瓶模;以及各种各样的不锈钢零件。如:电解加工柴油机喷油嘴零件时,在中 孔处加工出一个壁面光滑的定量空腔,同时对交叉孔道、边角倒圆。 美国的电解自动去毛刺设备,具有一小时能加工成百件产品的能力。在电 化学去毛刺的自动系统上加工汽车用安全气囊装置上的壳体,每个壳体上共有 48 个小孔,8 个壳体同时加工,10 秒钟以内完成所有孔的去毛刺加工。 抛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抛光时间跟不上要求。电化学机械抛光,同时结合 SD1 型 独有的液体抛光技术,应用于各种复杂形状的金属模具的零件,收到了极佳效 果。 1. 抛光桶设计参数抛光桶设计参数 抛光桶设计参数设定如下:动力机为 Y 系列三相异步电动机,功率 6 P=7.5KW,转速抛光桶转速每天工作 16h。min,/1440 1 rn min,/630 2 rn  查表可得 Y 系列三相异步电动机的型号及相关数据选择可选择 Y100L1-4。 可查得轴径为 28mm,长为 50mm. 2. 传动方案传动方案 V 带传动,传动图如下图所示 图 3 传动原理:如图 3 所示,异步电动机通电后转动,带动带轮 1 做回转运动, 通过 V 带,带动带轮 2 转动,在轴承之间支撑着滚筒,滚筒通过键连接到带轮 2 上面,随着带轮 2 转动而转动,当要抛光工件时,先将小零件倒入滚筒,然 后加入木屑等磨料或添加剂,借助滚筒内磨料与零件间的摩擦作用,磨掉零件 表面的氧化皮,产生抛光、倒角作用。 3. V 带的设计带的设计 3.13.1 确定设计功率确定设计功率 d P 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续 7 工作的时间长短等因素共同确定的,表达式如下: mad PKP 式中——需要传递的名义功率 m P ——工作情况系数,查《机械设计》表 11.5,得工作情况系数选 A K A K 取=1.2; A K 所以KWPKP mad 95 . 72 . 1 3.23.2 选择带的型号选择带的型号 查《机械设计》图 11.15,选取 A 型带。 3.33.3 确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径 21 dd 和 查《机械设计》表 11.6,V 带带轮最小基准直径知 A 型带=75mm,又 mind d mind d 由教材表 7.3 选取 小带轮基准直径:;mmd125 1  大带轮基准直径: mm n nd d280630/1440125)01 . 0 1 (1 2 11 2 )( ,这里%1设 大带轮转速min/ 4 . 636280/1440125)01 . 0 1 ()1 ( 2 11 2 r d nd n 3.43.4 验算带的速度验算带的速度 sm nd v/42 . 9 100060 144012514 . 3 100060 11        D 式中; 1 n 电动机转速 ——小带轮基准直径; 1 d 即 v=9.42m/s =25m/s,符合要求。 max v 3.53.5 确定中心距确定中心距 a a 和和 V V 带基准长度带基准长度 d L 8 根据: 初步确定中心距)(27 . 0 21021 ddadd)( 0.7(125+280)=283.5 2(125+280)=810 0 a 选取中心距=650mm 0 a 初算带的基准长度:` d L mmLa dd a dd L d 2000,650/ 5 . 776502 5 . 20214 . 3 /) 2 (2 2 2212 1     查表得h 3.63.6 计算中心距和小轮包角计算中心距和小轮包角 中心距: mmddddL ddL a 4 . 6674)(8)2/ )(( 4 1 4 2/ )( 2 12 2 1 21   h h 小带轮包角:     120 3 . 16660 4 . 677 125280 18060180 12 1 a dd  3.73.7 确定确定 V V 带根数带根数 Z Z 根据确定带的根数。 00 () d L P z PP K K    式中 ——包角修正系数,考虑包角对传动能力的影响 K180 ——带长修正系数,考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响 L K ——V 带基本额定功率 0 P 由《机械设计》查取单根 V 带所能传递的功率为=1.93kW; 0 P 由式计算功率增量; 01 1 (1) b i PK n K  0 P 其中——弯曲影响系数; b K ——传动比系数; i K 1 n 电机轴转速 9 查教材表 7.4(附表 5)得=; b K 3 0.7725 10 查教材表 7.5 得;1.1373 i K  故得KWP17 . 0 0  查教材表 7.8(附表 4)得=0.969;K 查教材表 7.2 得=1.03; L K 所以, 00 () d L P z PP K K    所以,选取 V 带根数 z=5 3.83.8 确定初拉力确定初拉力 0 F 2 0 2.5 500() d PK Fmv vzK     式中 d P 设计功率 v带的速度 z——带的根数 ——包角修正系数K m——普通 V 带每米长度质量 查教材表 7.1 得 m=0.1kg/m; 所以 NF 1 . 1604 . 91 . 0 969 . 0 969 . 0 5 . 2 54 . 9 9 500 2 0     )( 3.93.9 计算作用在轴上的压力计算作用在轴上的压力 1 0 2cos2sin 22 QFzzF   式中——初拉力 0 F z——带的根数 10 ——小轮包角; 1  所以,NFQ 6 . 1589 2 3 . 166 sin 1 . 16052   3.103.10 带轮结构设计带轮结构设计 1. 带轮材料选择 本设计中转速要求不高,材料选用 HT200; 2. 带轮结构形式 本方案中带轮为中小尺寸,选用腹板轮。 3. 带轮结构尺寸 查教材表 7.9 得 ,,e=150.3,,,12 c hmm2.75e V 2 1 10f   .11 d b 0 3430' 。 B=(z-1)e+2f=(3-1)x15+20=50mm;C=10mm; ;,取=55mm;100 d dmm(1.82)50.456 k ddmm k d 4 滚筒的设计滚筒的设计 4.14.1 滚筒结构滚筒结构 11 滚筒端面为正六面形,两端用螺丝跟轴固定在一起,用于支撑和传动扭距, 因此选择滚筒和轴的材料,确定许用应力,选 45 钢,正火处理。 根据许用切应力强度极限估计轴的最小直径,由带轮外径 100mm,估算滚 筒两端轴直径 25mm。 4.24.2 轴承的选择轴承的选择 由工作需要的要求得:轴承的使用时间为。5 250 810000 h L    第一对轴承的当量动载荷 P;。() pra pfXFYF 查手册取1.2 p f  假设取 6204 轴承 计算步骤与内容计算结果 1.查手册查出、值(GB/T 276——1994) r C or C 2. 6 1 1 tan22 0.0394 10tan20 748.9 cos32.26cos20 n r aT FN d   o o g 3 6 1 1 22 0.0394 10 tantan20654.5 32.26 a T FN d    o 4.计算 /498.33/ aoror FCN C 5.查手册 e 值 6.计算 /498.33/702.120.711 ar FF  7.查手册:X、Y 的值 8. 查载荷系数. 。1.0 ~1.2 p f  9.  pra PfXFYF 10.计算轴承寿命: 3 10 166701667019500 12536 9601984.02 h C L nP      11.结论:符合要求,选用此轴承。 9380 r C  5020 or C 955.97 r FN 654.5 a FN 0.0569 0.26023e  0.6850.26023 0.56,17082XY 1.2 p f  1984.02P  1253610000 12 4.34.3 键的校核键的校核 在工作轴中,键的选择大小由轴的大小确定,校核公式: 2 [ ] pp T dlk  齿轮 2 的安装键型为 A 型键 L=30,为, ,因为转动件的齿轮是经过淬火b h8 7 的,所以许用扭转应力:[ ]200 ~ 240 pa MP 22 64600 43200 25 28 4.3 paa T MPMP dlk     键符合扭转应力的要求。 5 结论结论 本论文写出了符合课题参数要求的抛光桶的设计过程。在文中完成了以下 几方面的内容: 1)完成了抛光桶的总图设计,确定整机安装形式; 2)确定用 V 带传动方式,并对 V 带进行进行了设计; 3)分析轴承的选用; 4)确定了用于传动的键,并对键进行了校核; 5)确定了电动机、带轮尺寸和形状;完成抛光机的装配图。 6 参考文献参考文献 [1] 王文斌, 《机械设计手册》 ,机械工业出版社 [2] 吴宗泽,机械设计手册,机械工业出版社,2002 13 附录附录 1 1 抛光桶传动简图抛光桶传动简图 附录附录 2 2 14 装配总图装配总图
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