移動(dòng)式磨拋機(jī)床柔性磨拋頭設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)移動(dòng)式磨拋機(jī)床柔性磨拋頭設(shè)計(jì)flexible grinding head of portable grinding machine design專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)自0901學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院2013 年 6 月摘 要隨著磨拋技術(shù)的提高，磨削技術(shù)已然成為提高工件表面加工質(zhì)量，加工精度以及表面粗糙度關(guān)鍵的表面后處理工藝。傳統(tǒng)的手工打磨不僅效率低，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，目前最常用的磨拋方式是砂輪磨拋和砂帶磨拋，傳統(tǒng)的砂輪或砂帶磨拋頭與機(jī)床的連接方式屬于剛性連接，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)柔性。設(shè)計(jì)柔性磨拋頭可以在磨拋過(guò)程中起到減振緩沖作用，這樣不僅可以保證加工時(shí)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)

2、定性而可以保證恒力磨削，從而保證了表面的加工質(zhì)量、加工精度以及表面粗糙度。本文針對(duì)飛機(jī)外殼等大型表面設(shè)計(jì)了砂帶柔性磨拋頭和砂輪柔性磨拋頭，設(shè)計(jì)過(guò)程如下：1. 分別對(duì)砂帶、砂輪磨拋進(jìn)行簡(jiǎn)單的理論概述；2. 設(shè)計(jì)柔性磨拋頭的各重要構(gòu)件并且完成三維造型；3. 對(duì)柔性機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案的構(gòu)想和設(shè)計(jì)并且完成三維造型。砂輪磨拋和砂帶磨拋技術(shù)發(fā)展越來(lái)越廣泛，基本上所有的材料都可以用這兩種磨拋方式，它們受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，對(duì)人們的生活也起著越來(lái)越重要的作用，所以本文設(shè)計(jì)了適用于移動(dòng)式磨拋機(jī)床的柔性磨拋頭具有很大的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：柔性；砂輪磨拋頭；砂帶磨拋頭abstractgrinding techn

3、ology has become to improve the quality of workpiece surface finish, machining accuracy and surface roughness of the surface of the key post-processing technology. the traditional manual polishing not only the efficiency is low,and the great labor intensity,the most common grinding is grinding wheel

4、 grinding and abrasive belt grinding,traditional grinding wheel or belt grinding wheels connected to the connections of the machines belonging to the rigid, flexible is not implemented.design flexible grinding wheel in grinding and polishing process to take the vibration in buffer,not only does this

5、 ensure institutional stability when machining ensures constant grinding, thus ensuring the quality of surface machining, machining accuracy and surface roughness.shell design of large surfaces, such as sand, this paper aircraft with flexible flexible grinding wheels grinding wheels and grinding whe

6、els, the design process is as follows:1. simple sanding belts, grinding wheels grinding and polishing separately theory;2. the design of flexible grinding wheels of all essential components and complete the three-dimensional modeling;3. to programme conception and design of compliant mechanisms and

7、complete three dimensional modeling.development of grinding wheels grinding and polishing and abrasive belt grinding and polishing technology more widespread,basically all the material can be used both types of grinding and polishing,is playing an increasingly important role in peoples lives,so this

8、 design applies to flexible mobile grinding and polishing machine grinding wheels with high practical value and economic benefits.key words：flexible; wheel grinding head; abrasive belt grinding 目 錄1 引言11.1 本課題研究的背景及意義11.1.1 本課題研究的背景11.1.2 本課題研究的意義11.2 國(guó)內(nèi)外磨削技術(shù)的現(xiàn)狀與展趨勢(shì)發(fā)21.2.1 砂帶磨削技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)21.2.2 砂輪磨

9、削技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)21.3 課題來(lái)源及研究?jī)?nèi)容31.3.1 課題來(lái)源31.3.2 課題研究的內(nèi)容31.4 本章小結(jié)32 砂帶柔性磨拋頭主要構(gòu)件設(shè)計(jì)42.1 砂帶磨削的些基本概述42.1.1 砂帶磨削機(jī)構(gòu)介紹42.1.2 砂帶磨削的基本特征42.1.3 砂帶柔性磨頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)52.2 輪系布置與電機(jī)選擇52.3 主動(dòng)輪設(shè)計(jì)72.4 接觸輪設(shè)計(jì)82.5 砂帶張緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)92.5.1 張緊輪設(shè)計(jì)102.5.2 扭簧設(shè)計(jì)122.5.3 張緊座臺(tái)設(shè)計(jì)122.6 柔性裝置設(shè)計(jì)132.6.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)132.6.2 尺寸設(shè)計(jì)142.7 本章小結(jié)153 砂帶柔性磨頭傳動(dòng)及磨頭板設(shè)計(jì)163.1 傳動(dòng)設(shè)

10、計(jì)163.2 磨頭板設(shè)計(jì)173.3 砂帶的選擇183.3.1 砂帶磨料的選擇183.3.2 砂帶磨削液的選擇183.3.3 砂帶尺寸和公差的確定183.3.4 砂帶的修整183.4 本章小結(jié)184 砂輪柔性磨頭裝置設(shè)計(jì)204.1 砂輪磨削基本概述204.1.1 砂輪磨削機(jī)構(gòu)介紹204.1.2 砂輪磨削基本特征204.1.3 砂輪柔性磨削頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)214.2 砂輪的選擇214.2.1 砂輪相關(guān)要素選擇214.2.2 砂輪型號(hào)及尺寸選擇214.3 電動(dòng)機(jī)的選擇224.4 砂輪柔性磨拋頭主軸設(shè)計(jì)224.4.1 軸的材料及其熱處理工藝224.4.2 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)224.4.3 軸的尺寸計(jì)算224.5 法

11、蘭盤(pán)設(shè)計(jì)234.6 柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.6.1 底板設(shè)計(jì)244.6.2 連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.7 彈簧設(shè)計(jì)254.8 砂輪的修整264.9 本章小結(jié)265 展望與結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致謝301 引言1.1 本課題研究的背景及意義1.1.1 本課題研究的背景隨著現(xiàn)代磨拋技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)加工零件對(duì)表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，那么磨拋加工技術(shù)作為保障零件表面加工質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，受到越來(lái)越多的關(guān)注。磨削加工方法是利用磨料來(lái)去除材料。根據(jù)加工工件的形狀和加工要求不同，磨削加工有多種加工方式。而用砂輪或砂帶進(jìn)行磨削加工是應(yīng)用廣泛、高效精密的加工方法。隨著機(jī)加工產(chǎn)品可靠性、精度、和壽命要求的不斷提高，以及高強(qiáng)度、

12、高硬度、高功能性、高耐磨性、的新型材料的普遍應(yīng)用，磨削加工出現(xiàn)許多新問(wèn)題，包括超精密磨削、材料的磨削加工性及高效磨削和磨削自動(dòng)化、表面完整性、等問(wèn)題亟待解決?，F(xiàn)代磨削加工技術(shù)正朝著開(kāi)發(fā)精密及超精密磨削、使用超硬磨料磨具、高效、高速磨削工藝及研制高剛度、高精密的自動(dòng)化磨床的趨勢(shì)發(fā)展。機(jī)械制造業(yè)向著柔性制造單元fmc（flexible manufacturing cell）、柔性制造系統(tǒng)fms(flexible manufacturing system)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)cims（computer inte-grated manufacturing system)方向迅速發(fā)展，與此同時(shí)對(duì)磨削加工

13、也提出了自動(dòng)化要求。而磨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造在磨床智能化與高速化的前提下提出了新的要求和新的課題?，F(xiàn)代主要技術(shù)發(fā)展方向是：采用有模態(tài)分析、有限元算法、cad及cae技術(shù)來(lái)研究磨削機(jī)床的動(dòng)靜剛度、優(yōu)化磨床結(jié)構(gòu)從而解決振動(dòng)達(dá)到高穩(wěn)定性的磨削加工；磨床主軸通過(guò)氣體靜壓軸承，液壓靜壓軸承，及磁浮軸承達(dá)到精密化及高速化的要求；導(dǎo)軌及進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用直線(xiàn)導(dǎo)軌、靜動(dòng)壓導(dǎo)軌、靜動(dòng)壓絲杠實(shí)現(xiàn)了高精密化與高速化；減少熱源，并抑制熱產(chǎn)生防止熱擴(kuò)散。本課題以此為背景，研究一種適合打磨飛機(jī)外殼等大型外表面的磨拋頭，配合移動(dòng)式磨拋機(jī)床，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)磨拋大型零件的內(nèi)外型面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工打磨，增加打磨效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本課題將設(shè)置

14、多個(gè)磨拋頭，將在不同的打磨環(huán)境下適用，其中設(shè)計(jì)最關(guān)鍵部分是如何實(shí)現(xiàn)磨拋頭的柔性。1.1.2 本課題研究的意義飛機(jī)外殼一般由鋁合金材料制成,為了打磨飛機(jī)外殼從而獲得光滑平整的外表面常采用手工研磨拋光方法,此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,加工質(zhì)量難以保證；且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲大粉塵多，嚴(yán)重影響工人的健康?，F(xiàn)代的磨拋機(jī)床大多采用的磨拋頭屬于剛性連接，降低工件的表面質(zhì)量，柔性磨拋頭可以保持切削法向力的恒定實(shí)現(xiàn)恒力磨削同時(shí)可以起到緩沖減振的作用，所以設(shè)計(jì)一種適用于自動(dòng)磨拋機(jī)床的柔性磨拋頭對(duì)于提高磨拋質(zhì)量及精度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率具有極其重要的意義。1.2 國(guó)內(nèi)外磨削技術(shù)的現(xiàn)狀與展趨勢(shì)發(fā)1.2.1 砂帶磨

15、削技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)所有的工程材料幾乎都能用砂帶磨削加工,從一般的日常生活到工業(yè)生產(chǎn)加工的各個(gè)方面無(wú)所不用。砂帶磨削被稱(chēng)為“萬(wàn)能磨削”和“冷態(tài)磨削”，是一種新型涂附磨削工藝,砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)與砂輪磨削同等重要。而且砂帶磨削技術(shù)有著更廣泛的應(yīng)用及發(fā)展前景。國(guó)外砂帶磨削技術(shù)已有很大進(jìn)步，隨著加工對(duì)象以及應(yīng)用領(lǐng)域的越來(lái)越廣泛，砂帶磨削技術(shù)用得到普及，顯然已經(jīng)成為獲取巨大經(jīng)濟(jì)效益的一種手段。國(guó)內(nèi)砂帶磨削技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)70年代末，改革開(kāi)放使得砂帶磨削技術(shù)引起了各行業(yè)、研究單位和企業(yè)越來(lái)越多的關(guān)注。由于砂帶品種的增加和制造技術(shù)的提高，砂帶磨削設(shè)備研究及生產(chǎn)得到了很大的發(fā)展。砂帶磨削按其基本結(jié)構(gòu)

16、形式可分為接觸輪式、壓磨板式和自由式，本文設(shè)計(jì)的砂帶磨頭屬于接觸輪式，是裝夾在移動(dòng)磨拋機(jī)床上的砂帶磨削裝置。它主要的優(yōu)點(diǎn)是裝卸方便，張緊自如，并且可實(shí)現(xiàn)柔性接觸，實(shí)現(xiàn)減振緩沖作用。1.2.2 砂輪磨削技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)砂輪磨削技術(shù)也是當(dāng)今運(yùn)用最廣泛的磨削技術(shù)之一，砂輪磨削與工件是剛性接觸而砂帶磨削屬于彈性接觸，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)磨削、研磨和拋光，這就是砂帶磨拋精度質(zhì)量更高的原因。目前砂輪磨拋向著高速磨削方向發(fā)展，國(guó)外高速磨削研究始于1988年左右，這以后有了很大的發(fā)展，砂輪線(xiàn)速度由初期幾十米每秒發(fā)展到現(xiàn)在的幾百米每秒。國(guó)外高速高效磨削已經(jīng)相當(dāng)普及，亞洲屬日本高速磨削發(fā)展最普遍，歐美等國(guó)家屬美國(guó)

17、領(lǐng)先。高速磨削在我國(guó)起步比較較晚，1974年，鄭州三磨所、第一汽車(chē)廠(chǎng)、瓦房店軸承廠(chǎng)、第一砂輪廠(chǎng)、華中工學(xué)院等先后進(jìn)行50-60m/s的磨削試驗(yàn)；1977年，湖南大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室成功地進(jìn)行了100m/s，120m/s高速磨削試驗(yàn)、在2000年中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)(ccmt2000)上，湖南大學(xué)首次推出了線(xiàn)速度最高可達(dá)120m/s的凸輪軸數(shù)控磨床。在90年代左右，東北大學(xué)進(jìn)行了超高速磨削技術(shù)的研究，并首次研制出了中國(guó)第一臺(tái)圓周速度達(dá)200m/s，額定功率為55kw的超高速試驗(yàn)?zāi)ゴ?，其速度最高達(dá)250 m/s。 1.3 課題來(lái)源及研究?jī)?nèi)容1.3.1 課題來(lái)源本課題針對(duì)飛機(jī)外殼等大型結(jié)構(gòu)件表面能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)磨

18、拋并保持較高的加工質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì),目的是為了降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少人力成本、提高加工柔性。磨拋后處理工藝由于傳統(tǒng)加工設(shè)備自身工作空間與大型結(jié)構(gòu)件空間體積的矛盾一直停留在手持加工層面，為了加工更大尺寸工件,只好設(shè)計(jì)更大規(guī)格的加工系統(tǒng),缺乏柔性，造價(jià)昂貴,適用范圍有限。而且傳統(tǒng)磨拋頭大多屬于剛性接觸加工質(zhì)量低，所以設(shè)計(jì)一種適用于自動(dòng)磨拋系統(tǒng)的柔性磨拋頭來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)磨拋就變得十分重要和有意義。1.3.2 課題研究的內(nèi)容通過(guò)以上研究分析，本論文主要以飛機(jī)外殼磨拋工作強(qiáng)度大效率低為題進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，主要工作如下：(1)提出了課題研究的背景及意義,簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外砂帶磨削及砂輪磨削的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，并且通

19、過(guò)結(jié)合實(shí)際從而提出了本課題的來(lái)源以及研究?jī)?nèi)容。(2)詳細(xì)闡述了砂帶的磨削原理:介紹了砂帶磨削一些基本的概念以及砂帶磨削原理并且簡(jiǎn)要敘述了砂輪的磨削原理。(3)分別對(duì)砂帶磨拋和砂輪磨拋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模。(4)對(duì)砂帶磨拋機(jī)構(gòu)和砂輪磨拋機(jī)構(gòu)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行研究,主要有相關(guān)零件的選擇及尺寸設(shè)計(jì)及磨損及受力分析。1.4 本章小結(jié)本章重點(diǎn)介紹了本課題的研究背景及意義,以及磨削技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,由于對(duì)工件表面加工質(zhì)量和加工精度要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)采用手持砂輪磨削，加工效率低，表面質(zhì)量差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，再加上砂輪磨頭屬于剛性連接無(wú)法保證法向磨削力的恒定，設(shè)計(jì)柔性磨頭可以減振緩沖，提高加工質(zhì)量和精度。本章介紹了國(guó)內(nèi)

20、外砂帶磨削和砂輪磨削的發(fā)展情況以及發(fā)展趨勢(shì),這方面我國(guó)起步比較晚。最后講述了本課題研究的內(nèi)容,針對(duì)飛機(jī)外殼等大型機(jī)構(gòu)工件的磨削機(jī)理的研究,主要研究?jī)?nèi)容為:移動(dòng)式磨拋機(jī)床柔性磨拋頭的結(jié)構(gòu)研究主要研究砂帶磨頭和砂輪磨頭;以及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)和磨損分析。2 砂帶柔性磨拋頭主要構(gòu)件設(shè)計(jì)2.1 砂帶磨削的些基本概述2.1.1 砂帶磨削機(jī)構(gòu)介紹砂帶磨削機(jī)構(gòu)的基本要素主要包括：驅(qū)動(dòng)輪、接觸輪、張緊輪、砂帶、工件。如圖2.1所示。 圖2.1 砂帶磨削的基本要素1一接觸輪 2一張緊輪 3一砂帶 4一工件 磨削參數(shù): vs磨削參數(shù)-即砂帶磨削過(guò)程中為達(dá)到磨削的目的所必須滿(mǎn)足的條件，主要有：-砂帶的線(xiàn)速度；-工件運(yùn)動(dòng)速

21、度；-磨削深度。 2.1.2 砂帶磨削的基本特征從圖2-1可以知道,砂帶磨削以砂帶作為磨具并輔以張緊輪、接觸輪（或壓磨板）、驅(qū)動(dòng)輪等磨頭主體以及磨頭快換機(jī)構(gòu)、張緊機(jī)構(gòu)、調(diào)偏機(jī)構(gòu)等功能部件共同完成。其基本特征概括為:使套在驅(qū)動(dòng)輪和張緊輪(間或使用導(dǎo)輪、壓磨板、接觸帶等輔助結(jié)構(gòu))外表面上的砂帶張緊和運(yùn)動(dòng);以一定的磨削參數(shù)和相應(yīng)的接觸方式再根據(jù)工件形狀和加工要求對(duì)工件進(jìn)行磨削或拋光。 2.1.3 砂帶柔性磨頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)磨頭與工件直接接觸并對(duì)工件進(jìn)行加工。其結(jié)構(gòu)主要由主動(dòng)輪、接觸輪、張緊輪、磨頭板、張緊機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)機(jī)組成。設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)： 1）磨頭的結(jié)構(gòu)是根據(jù)工件的實(shí)際結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)，確定主要構(gòu)件

22、如接觸輪的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)，確定磨頭板上接觸輪、主動(dòng)輪和張緊輪各輪的相對(duì)位置。 2）張緊機(jī)構(gòu)裝在張緊輪軸上，負(fù)責(zé)張緊閉式砂帶。張緊輪設(shè)計(jì)為轂形，而接觸輪和驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)為圓柱形。轂形張緊輪輪緣中部微微突起，防止砂帶跑偏；由于砂帶寬度設(shè)計(jì)為窄砂帶系列，因此可不用再專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)防跑偏機(jī)構(gòu)。 3）根據(jù)加工需要，選擇合適的砂帶并最終確定砂帶柔性磨頭磨頭板的結(jié)構(gòu)及參數(shù)，確定柔性性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案并確定參數(shù)，砂帶采用閉式磨削方式安裝在上述輪上。2.2 輪系布置與電機(jī)選擇1） 設(shè)計(jì)磨頭各輪布置如圖 2.2。圖 2.2 磨頭各輪布置圖 1-接觸論 2-張緊輪 3-砂帶 4-驅(qū)動(dòng)輪 5-柔性機(jī)構(gòu) 6-張緊機(jī)構(gòu) 7-電動(dòng)機(jī) 8

23、-磨頭板2）根據(jù)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)要求，閉式磨削中，由于砂帶的最大有效拉力（有效張緊力）與主動(dòng)輪包角 成正比。所以 越大，砂帶和回轉(zhuǎn)輪接觸面上的總摩擦力也就越大，傳動(dòng)能力也就越高，因此包角 120（許用包角）。其中主動(dòng)輪直徑d1設(shè)計(jì)為60mm，安裝在電動(dòng)機(jī)軸上；張緊輪接張緊調(diào)偏機(jī)構(gòu)，直徑d2設(shè)計(jì)為50mm；接觸輪安裝在接觸輪軸上，用以磨削工件，直徑d3設(shè)計(jì)為50mm。設(shè)計(jì)依據(jù)如下： 1.分析加工工件為外表面且此磨頭用以可移動(dòng)磨床，為了不影響磨床進(jìn)給和移動(dòng)以及整體結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)接觸輪外徑應(yīng)該盡量小以滿(mǎn)足輕量化，為50mm。 2.設(shè)計(jì)砂帶磨削為恒力磨削，由 30m/s 的砂帶磨削線(xiàn)速度 vs（m/s）和施

24、加在工件上法向磨削力 (n)可計(jì)算得出電動(dòng)機(jī)的功率，如式（2-1）。 n=60/2 ft=0.5fn (2-1)將；=250n;=0.9代入式2-1得 （2-2）將=60mm,=30m/s代入式2-2得n=9554式中 砂帶磨削線(xiàn)速度（m/s）；取 30m/s; 主動(dòng)輪角速度； 主動(dòng)輪線(xiàn)速度(m/s)； 主動(dòng)輪半徑（mm）； 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(n/min)； 磨削施加在工件上法向力（n）； 砂帶磨削切向力（n）； 磨削功率（w）； 機(jī)床傳動(dòng)效率系數(shù)，一般取 0.80.9； p電動(dòng)機(jī)功率；結(jié)合工廠(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定：設(shè)計(jì)砂帶法向磨削力=500n；砂帶磨削線(xiàn)速度為=30m/s；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速校核為 10000r/mi

25、n；功率為 5.5kw。2.3 主動(dòng)輪設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)通過(guò)主動(dòng)輪帶動(dòng)砂帶磨削，所以主動(dòng)輪的直徑直接影響砂帶的磨削速度。 主動(dòng)輪直徑(d1)計(jì)算： （2-3） 式中 vs 為砂帶速度（m/s)；n 為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（r/min） ； 其中：vs 由加工條件定，由前述可知，此時(shí)選擇為 30m/s； 通過(guò)計(jì)算最終擬合確定主動(dòng)輪直徑為d1=60mm。 圖2.3 主動(dòng)輪結(jié)構(gòu)圖2.4 主動(dòng)輪裝配圖1-驅(qū)動(dòng)輪 2-滾動(dòng)軸承 3-墊片 4-螺母 5-鉸制孔用螺栓 6-螺母 7-墊片8-磨頭板 9-電動(dòng)機(jī) 主動(dòng)輪通過(guò)鍵連接安裝在電動(dòng)機(jī)的軸伸上，主動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)如圖 2.3,輪軸裝配圖2.4。電動(dòng)機(jī)采用端面安裝方式，安裝在磨頭

26、板上。2.4 接觸輪設(shè)計(jì)圖2.5 接觸輪接觸輪結(jié)構(gòu)圖如圖2.5所示，輪軸裝配圖如圖2.6所示。接觸輪材質(zhì)選擇：接觸輪輪緣有橡膠，尼龍等材質(zhì)；輪轂可選鋁合金。接觸輪外緣表面分為平坦型與齒槽型兩類(lèi)。平坦型表面由于工件與砂帶接觸面積大，所以粗糙度（ra）值比較小，但加工精度高；用于精磨、拋光或加工成型表面。齒槽型輪的傳載能力得到提高，砂帶阻塞減少，砂帶壽命提高，且切除率變高，故常在粗加工中使用。齒槽常見(jiàn)的有直槽、斜槽、x 形槽、螺紋槽。常用的螺旋角 3060，螺旋角越大，切削力越大，噪聲越大，工件表面上容易留下振紋。螺旋角越小，切削力越小，工件表面可以產(chǎn)生有規(guī)則的紋路。30常用于精磨，而4560用于

27、粗磨。這里考慮到加工大型工件的外表面，選擇外緣平坦型接觸輪。 圖2.6 接觸輪結(jié)構(gòu)及輪軸裝配圖1-螺母 2-墊片 3-磨頭板 4-接觸輪軸 5-接觸輪 6-深溝球軸承 7-墊片 8-螺母 接觸輪的安裝與調(diào)整：砂帶與工件的接觸與接觸輪本身的回轉(zhuǎn)精度以及相對(duì)于工件表面軸線(xiàn)的位置精度有直接關(guān)系。當(dāng)接觸輪的回轉(zhuǎn)精度越低，就會(huì)影響接觸面積、導(dǎo)致接觸壓力變化、削深度變化，結(jié)果發(fā)生振動(dòng)；同理，位置精度低對(duì)接觸面積和方向也有影響。所以精密砂帶磨床對(duì)接觸輪自身回轉(zhuǎn)精度、位置精度應(yīng)進(jìn)行精確控制，并且提高接觸輪的圓柱度與圓度精度，選擇高精度的軸承。接觸輪的修磨與平衡：與砂輪的修磨不同，大多情況是采用一條新砂帶繞在一

28、個(gè)平板上，接觸輪運(yùn)轉(zhuǎn)并與平板輕輕的接觸。注意基準(zhǔn)要準(zhǔn)確，修磨壓力要輕。 2.5 砂帶張緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于砂帶要在張緊情況下工作，而砂帶因受熱等因素影響會(huì)變長(zhǎng)，所以需要張緊機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步張緊才能持久工作。張緊原理是通過(guò)改變張緊輪與接觸輪（或其他輪）的中心距大小來(lái)實(shí)現(xiàn)張緊的；而壓縮這個(gè)中心矩即可以實(shí)現(xiàn)快換的目的。按張緊實(shí)現(xiàn)過(guò)程分類(lèi)則可分為間斷周期性張緊和及時(shí)自動(dòng)張緊兩類(lèi)。前者是指：定期對(duì)變松弛的砂帶進(jìn)行張緊調(diào)節(jié)以確保加工的順利進(jìn)行。間斷周期性張緊機(jī)構(gòu)（如絲桿螺母調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但生產(chǎn)率低。及時(shí)自動(dòng)張緊使砂帶一直保持良好的張緊狀態(tài)；其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，但砂帶更換方便，生產(chǎn)率相對(duì)高，是生產(chǎn)中常

29、用的張緊方式。常用的有偏心軸套式、彈簧手柄式、杠桿式和配重式等。這里由于磨頭板結(jié)構(gòu)所限，采用偏心軸套式張緊機(jī)構(gòu)。具體張緊工作原理如圖 2.7所示：圖 2.7 張緊機(jī)構(gòu)裝配簡(jiǎn)圖1-螺母 2-深溝球軸承 3-張緊輪 4-墊片 5-偏心軸套 6-彈性墊圈 7-磨頭板 8-張緊座臺(tái) 9-彈簧螺母 10-扭簧 11-手柄 12-偏心鐵塊張緊輪軸裝在偏心軸套的偏心軸孔中，偏心軸套裝在磨頭板的張緊輪空中，張緊座臺(tái)裝在偏心軸套上，并且與磨頭板通過(guò)三個(gè)螺釘連接；扭簧裝在輪軸的后端，扭簧一端卡在中心鐵塊中，中心鐵塊用三個(gè)螺釘固定在張緊座臺(tái)邊緣，中心鐵塊有一個(gè)孔位于偏心軸套中心位置，扭簧一端卡在孔中，一端卡在手柄中

30、，手柄裝在手柄座上，手柄座用一個(gè)圓錐銷(xiāo)固定在張緊軸末端；偏心軸套可在張緊座臺(tái)的孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)改變中心距來(lái)張緊砂帶?？鞊Q原理：轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，帶動(dòng)扭簧張緊，張緊輪軸將在偏心軸套的帶動(dòng)下以扭簧另一端為中心點(diǎn)，并繞該中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使張緊輪和接觸輪的距離減小，砂帶變松，方便更換；松手后，受力張緊的扭簧向反方向扭轉(zhuǎn)，帶動(dòng)張緊輪軸也向反方向自由旋轉(zhuǎn)，張緊輪和接觸輪的距離增大，砂帶被拉緊，砂帶就裝上了，當(dāng)扭簧張力和砂帶張緊力平衡時(shí)保持穩(wěn)定，砂帶開(kāi)始磨削工作。2.5.1 張緊輪設(shè)計(jì)一般情況下，接觸輪母線(xiàn)為直線(xiàn)，此時(shí)如果沒(méi)有防偏裝置，應(yīng)該將張緊輪等設(shè)計(jì)為鼓形。外緣為鼓形可有效防止窄砂帶跑偏。其鼓形外表凸弧高度值可按

31、下式計(jì)算： （2-4）將b=40mm代入式2-4得=1.26mm。式中 b輪寬度；各值表示如圖 2.5。越大，砂帶對(duì)中性越好。圖2.8 張緊輪機(jī)構(gòu)2.5.1 偏心軸套設(shè)計(jì)此裝置中，偏心軸套簡(jiǎn)圖如圖 2.8 所示。圖 2.9 偏心軸套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 張緊輪軸裝在偏心軸的軸孔中，偏心軸套旋轉(zhuǎn)，利用偏心距 l 來(lái)改變張緊輪與接觸輪的中心距對(duì)砂帶進(jìn)行張緊。偏心軸套與磨頭板上的張緊輪孔進(jìn)行裝配，它可以自由的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)中心距的變大或變小，分別實(shí)現(xiàn)快換和張緊。張緊程度與偏心距l(xiāng)的大小有直接關(guān)系，偏心距l(xiāng)越大張緊范圍越大，砂帶允許變形范圍越大，反之亦然。2.5.2 扭簧設(shè)計(jì)張緊機(jī)構(gòu)扭簧的設(shè)計(jì)在整個(gè)張緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中很重

32、要。而零件的工作轉(zhuǎn)矩、自由扭轉(zhuǎn)角是扭簧設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要因素。由經(jīng)驗(yàn)公式以及砂帶廠(chǎng)的一般經(jīng)驗(yàn)：工作轉(zhuǎn)矩 t25000nmm,預(yù)加轉(zhuǎn)矩設(shè)為 t1=1900nmm，工作時(shí)扭轉(zhuǎn)角， 自由扭轉(zhuǎn)角 120； 計(jì)算得圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的主要參數(shù)如表 2-1。表 2-1扭簧主要參數(shù)表彈簧直徑（d）自由長(zhǎng)度（h）有效圈數(shù)(n)螺旋角（）最大工作扭轉(zhuǎn)角()彈簧中徑（）最小工作扭轉(zhuǎn)角()工作極限轉(zhuǎn)矩（）2.5.3 張緊座臺(tái)設(shè)計(jì)張緊座臺(tái)與磨頭板通過(guò)鉸制孔用螺栓連接，偏心軸套安裝在其上。如圖2.9所示。圖2.10 張緊座臺(tái)2.6 柔性裝置設(shè)計(jì)2.6.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2.11 柔性磨拋裝置1柔性軸 3滑塊 2、4半滑塊聯(lián)軸

33、器目前磨拋機(jī)床大多采用剛性連接的磨頭板，相對(duì)柔性連接，磨削質(zhì)量和磨削精度較低，并且產(chǎn)生振動(dòng)，無(wú)緩沖。顯然，柔性裝置設(shè)計(jì)部分是本課題的另一個(gè)重點(diǎn)，當(dāng)磨拋頭接觸輪與工件接觸并磨削加工時(shí)法向壓力方向上實(shí)現(xiàn)柔性，可以采用彈簧，滑塊等構(gòu)想。本課題柔性裝置采用的是滑塊構(gòu)想，設(shè)計(jì)一個(gè)有90度拐角的軸一端與磨拋頭連接，另一端連接滑塊彈性聯(lián)軸器；為了連接的穩(wěn)定性和剛性，應(yīng)設(shè)計(jì)兩個(gè)柔性裝置。具體原理圖如圖2.10所示。2.6.2 尺寸設(shè)計(jì)圖2.12 滑塊彈性聯(lián)軸器滑塊型號(hào)選擇wh1，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩16n.m，許用轉(zhuǎn)速10000r/min，軸孔長(zhǎng)度12mm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.0007kg.。具體尺寸如圖2.10所示。2.7 本

34、章小結(jié)1）確定了砂帶柔性磨拋頭的整體結(jié)構(gòu)，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，及確定軸承等標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格；2）本章通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算確定了驅(qū)動(dòng)輪，接觸輪，張緊輪尺寸結(jié)構(gòu)以及他們的裝配方法。3）設(shè)計(jì)并確定了砂帶柔性磨拋頭張進(jìn)機(jī)構(gòu)，確定其尺寸。4）設(shè)計(jì)并確定了砂帶柔性磨拋頭柔性機(jī)構(gòu)，確定其尺寸。5）完成以上設(shè)計(jì)的三維造型。3 砂帶柔性磨頭傳動(dòng)及磨頭板設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)設(shè)計(jì)由砂帶柔性磨拋頭總體設(shè)計(jì)方案以及初定的各機(jī)構(gòu)參數(shù)，從而計(jì)算出砂帶周長(zhǎng)，再參考廠(chǎng)家標(biāo)準(zhǔn)，最后能夠圓整出砂帶周長(zhǎng)。通過(guò)圓整確定的砂帶周長(zhǎng)再計(jì)算出設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中各部件尺寸大小。傳動(dòng)計(jì)算示意圖如圖 3.1 所示。初始砂帶周長(zhǎng)： （3-1）實(shí)際中心距： （3-2） 中心距

35、 的大小的選擇需要考慮試驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，根據(jù)砂帶和磨削初定參數(shù)，并保證砂帶一定壽命和試驗(yàn)裝置穩(wěn)定性的前提下，選取中心距為 330mm，代入式（3-1）得： 取=875代入式3.6得 為方便裝拆，且有一定的張緊裕度，故中心距選取=335。圖3.1 傳動(dòng)計(jì)算示意圖帶輪包角的大小影響砂帶的傳動(dòng)效果，包角偏大時(shí)，傳載效果越強(qiáng)，按照設(shè)計(jì)要求包角應(yīng)大于許用包角值，此處許用包角150。驅(qū)動(dòng)輪包角為： （3-3）接觸輪包角為： （3-4）綜上，接觸輪包角和驅(qū)動(dòng)輪包角的大小都大于許用包角，滿(mǎn)足要求。3.2 磨頭板設(shè)計(jì)磨頭板是用來(lái)支撐砂帶磨頭部分，其上裝有輪軸、各輪系、張緊機(jī)構(gòu)、柔性裝置以及電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)其厚度為

36、15mm。其基本結(jié)構(gòu)如圖 3.2：圖 3.2 磨頭板結(jié)構(gòu)1-接觸輪孔 2-電動(dòng)機(jī)軸伸孔 3-張緊輪孔 4-柔性裝置連接孔如圖 3.2 所示： 磨頭板通過(guò)4個(gè)鉸制孔用螺栓聯(lián)結(jié)磨頭板和電動(dòng)機(jī)座，磨頭板此處結(jié)合面應(yīng)加厚并精銑，表面的粗糙度應(yīng)保持在較低值。磨頭板中部鑄造有兩個(gè)孔，為柔性裝置連接孔，左上方為接觸輪軸孔，安裝接觸輪，由于接觸輪要對(duì)工件進(jìn)行磨削加工，所以此孔形位精度要求比較高，孔端面和軸肩結(jié)合面有垂直度的要求；左方為張緊輪軸孔，孔周?chē)O(shè)計(jì)有 3 個(gè)螺釘孔，安裝螺釘，用來(lái)固定張緊座臺(tái)。3.3 砂帶的選擇 3.3.1 砂帶磨料的選擇 磨料的選擇主要考慮適應(yīng)于加工工件的性質(zhì)。磨削硬度高的工件材料時(shí)

37、，選擇硬度高的磨料；磨削抗張強(qiáng)度高的工件材料時(shí)，選擇韌性高的磨料；磨削抗張強(qiáng)度低的工件材料時(shí)，選擇較脆和強(qiáng)度高的碳化硅材料；磨料的選擇還應(yīng)注意避免化學(xué)磨損。砂帶磨粒度對(duì)磨削生產(chǎn)率和加工表面粗糙度有很大的影響，為保證工件粗糙度和加工效率，應(yīng)根據(jù)加工的不同要求、機(jī)床性料能、加工的具體條件，如工件的加工余量、表面狀況、材質(zhì)、熱處理、精度、粗糙度的不同來(lái)分別選取不同粒度的砂帶。一般說(shuō)來(lái)，粗磨用粗粒度，精磨用細(xì)粒度。查閱相關(guān)資料手冊(cè)，粗磨時(shí)選擇磨料為 wa,粒度號(hào)為 p3060 的砂帶，精磨或拋光時(shí)選擇磨料為 wa，粒度號(hào)為 p150500 的砂帶。 3.3.2 砂帶磨削液的選擇 砂帶磨削按有無(wú)磨削液可

38、分為干磨（無(wú)磨削液）和濕磨（有磨削液）兩種方式。濕磨使加工工件擁有較好的表面質(zhì)量，且可以使施工現(xiàn)場(chǎng)粉塵顯著降低，所以本課題選擇濕磨方式，選擇乳化型水溶性磨削液。 3.3.3 砂帶尺寸和公差的確定雖然國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn) gb/t15305.31994規(guī)范了砂帶的周長(zhǎng)、寬度尺寸及其極限偏差。但是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上任意長(zhǎng)度砂帶隨處可見(jiàn)，且在實(shí)際設(shè)計(jì)中，大多砂帶磨床廠(chǎng)為了滿(mǎn)足磨頭設(shè)計(jì)的特殊需求，也很難將砂帶周長(zhǎng)校核到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)為了滿(mǎn)足磨頭重量輕型化，磨頭材料使用少的原則，砂帶寬度設(shè)計(jì)為 40mm,周長(zhǎng)為 1000mm。極限偏差將按此周長(zhǎng)段的國(guó)標(biāo)偏差3來(lái)設(shè)計(jì)制造。3.3.4 砂帶的修整修整對(duì)于砂帶來(lái)說(shuō)一般不常有

39、，通常在精密或超精密磨削時(shí)會(huì)進(jìn)行修整，目的是保證加工質(zhì)量，一般新砂帶使用前可進(jìn)行一次修整(或預(yù)處理)，因?yàn)樾拚梢愿纳颇チ５牡雀咝?，這樣可以防止少數(shù)凸出的磨粒劃傷工件表面，目的是使砂帶從開(kāi)始磨削就可以進(jìn)入最佳的正常磨損階段，可以十分有效的提高磨削加工后工件的表面質(zhì)量。3.4 本章小結(jié)1）在設(shè)計(jì)完砂帶柔性磨頭的主要構(gòu)件以后，本章對(duì)砂帶柔性磨頭的傳動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)，確定了接觸輪和驅(qū)動(dòng)輪的中心距，且確定了砂帶的周長(zhǎng)從而確定了各輪系的相對(duì)位置；最終可以設(shè)計(jì)磨頭板的外形和尺寸。 2.完成了磨頭板的三維造型。 3.對(duì)砂帶柔性磨頭進(jìn)行裝配，完成砂帶柔性磨頭的設(shè)計(jì)工作。具體的整體設(shè)計(jì)效果如下圖3.3：由于砂帶寬

40、度只有 40mm，屬于窄砂帶，寬度小，所以可以不設(shè)置專(zhuān)門(mén)的防偏機(jī)構(gòu)和振蕩機(jī)構(gòu)，而把張緊輪設(shè)計(jì)成鼓形起到防偏作用。由于考慮到此處的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體積小，重量輕，所以采用滑塊彈性聯(lián)軸器來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性，當(dāng)接觸輪與工件接觸時(shí)，在結(jié)合面的法向磨削壓力會(huì)得到一定的緩沖作用，又考慮到砂帶柔性磨頭與機(jī)床的連接穩(wěn)定性，所以采用兩個(gè)完全一樣的柔性裝置，來(lái)提高穩(wěn)定性。 圖3.3 砂帶柔性磨拋頭三維圖4 砂輪柔性磨頭裝置設(shè)計(jì)4.1 砂輪磨削基本概述4.1.1 砂輪磨削機(jī)構(gòu)介紹磨削加工類(lèi)型不同，運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)數(shù)目也就不同。外圓與平面磨削時(shí)，磨削運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和工件旋轉(zhuǎn)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)四種形式：1) 主運(yùn)動(dòng):

41、 砂輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)速度（即砂輪外圓的線(xiàn)速度），稱(chēng)磨削速度，用表示2) 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng): 砂輪切入工件的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3) 軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng): 工件相對(duì)于砂輪沿軸向的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。4）件圓周（或直線(xiàn)）進(jìn)給運(yùn)動(dòng): 磨削過(guò)程,砂輪表面上磨?？山频乜醋魇且话寻盐⑿〉你姷洱X，其幾何形狀和角度有很大差異。致使切削情況相差較大。因此必須研究單個(gè)磨粒的磨削過(guò)程。如圖4.1砂輪磨削基本要素：圖4.1 砂輪磨削基本要素垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng) 軸向運(yùn)動(dòng)縱向運(yùn)動(dòng)4.1.2 砂輪磨削基本特征1）由于砂輪磨粒本身具有很高的硬度和耐熱性，因此能加工硬度很高的材料，如淬硬的鋼、硬質(zhì)合金等。 2） 砂輪和

42、磨床特性決定了磨削工藝系統(tǒng)能作均勻的微量切削，一般=0.0010.005mm；磨削速度很高，一般可達(dá)=3050m/s,砂輪磨削是零件精加工的主要方法之一。 3） 由于劇烈的磨擦，而使磨削區(qū)溫度很高。這會(huì)造成工件產(chǎn)生應(yīng)力和變形，甚至造成工件表面燒傷。因此磨削時(shí)必須注入大量冷卻液，以降低磨削溫度。冷卻液還可起排屑和潤(rùn)滑作用。 4） 磨削時(shí)的徑向力很大。這會(huì)造成機(jī)床、砂輪、工件系統(tǒng)的彈性退讓?zhuān)箤?shí)際切深小于名義切深。因此磨削將要完成時(shí)，應(yīng)進(jìn)行光磨，以消除誤差。 5） 磨粒磨鈍后，磨削力也隨之增大、致使磨粒破碎或脫落，重新露出鋒利的刃口，此特性稱(chēng)為“自銳性”。自銳性使磨削在一定時(shí)間內(nèi)能正常進(jìn)行，但超過(guò)

43、一定工作時(shí)間后，應(yīng)進(jìn)行人工修整，以免磨削力增大引起振動(dòng)、噪聲及損傷工件表面質(zhì)量。 4.1.3 砂輪柔性磨削頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）根據(jù)工工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料來(lái)確定砂輪的尺寸以及砂輪磨料類(lèi)型； 2）根據(jù)磨削加力來(lái)確定電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，再根據(jù)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型確定砂輪內(nèi)徑； 3） 根據(jù)砂輪尺寸以及加工要求來(lái)設(shè)計(jì)輪軸，對(duì)砂輪軸進(jìn)行強(qiáng)度校核； 4）設(shè)計(jì)砂輪柔性磨拋頭的柔性裝置； 5）完成以上設(shè)計(jì)的三維造型。4.2 砂輪的選擇4.2.1 砂輪相關(guān)要素選擇1）磨料：根據(jù)飛機(jī)外殼的材料選擇磨料，飛機(jī)外殼一般為鋁合金，綜合考慮磨料的應(yīng)用范圍以及價(jià)格，磨料選擇棕剛玉，代號(hào)a。2）粒度：根據(jù)砂輪粒度選用原則，選擇磨具的粒度為。3）硬度：

44、根據(jù)砂輪硬度選用原則，選擇磨具的硬度為中軟，代號(hào)為k。4）結(jié)合劑：根據(jù)結(jié)合劑的特性和應(yīng)用范圍，選擇陶瓷結(jié)合劑。4.2.2 砂輪型號(hào)及尺寸選擇1）砂輪型號(hào)：外圓磨削，選擇平行砂輪，代號(hào)p；2）砂輪尺寸：砂輪尺寸主要包括內(nèi)徑d、外徑d、寬度h。根據(jù)磨削工件特點(diǎn)以及滿(mǎn)足磨頭輕量化的要求，在滿(mǎn)足加工要求的前提下，砂輪尺寸盡可能的小?，F(xiàn)在砂輪生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)很成熟，砂輪尺寸也已經(jīng)多樣化。所以這里選擇內(nèi)徑d=30mm，大徑d=100mm，厚度h=50mm的砂輪。4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)公式 2-1 ，由廠(chǎng)家經(jīng)驗(yàn)設(shè)砂輪徑向磨削力為500n，砂輪磨削速度為30m/s，則電動(dòng)機(jī)選擇6000r/min,功率為5.5k

45、w。 r/min （4-1）4.4 砂輪柔性磨拋頭主軸設(shè)計(jì)4.4.1 軸的材料及其熱處理工藝碳鋼與合金鋼相比比較廉價(jià)，但應(yīng)力集中的敏感性低。碳素鋼經(jīng)熱處理或化學(xué)處理可得到較高的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用最廣泛。45號(hào)鋼是應(yīng)用最廣泛的碳鋼，通常經(jīng)過(guò)正火或調(diào)制處理，一般用于比較重要或承載較大的軸。這里綜合考慮軸的運(yùn)行環(huán)境以及軸材料的力學(xué)性能，主軸采用45號(hào)鋼，調(diào)制處理。4.4.2 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)柔性砂輪主軸分為五段，結(jié)構(gòu)如下圖4.2圖4.2 砂輪主軸結(jié)構(gòu)4.4.3 軸的尺寸計(jì)算砂輪主軸受彎矩及扭矩的組合作用，其長(zhǎng)度，支反力，跨距及其作用點(diǎn)的位置現(xiàn)在都無(wú)法確定。因此無(wú)法按照彎矩及扭矩組合來(lái)確定轉(zhuǎn)軸上各段軸的直徑

46、，這里先用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算轉(zhuǎn)軸上只有轉(zhuǎn)矩作用的直徑即軸段上的最小直徑,再經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)各段軸的直徑尺寸確定。 （4-2） 計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況。電動(dòng)機(jī)功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由參考文獻(xiàn)查的，=111。通過(guò)公式4-2計(jì)算如下： 擬合主軸最小直徑=12，即與電動(dòng)機(jī)連接的軸尺寸，主軸與電動(dòng)機(jī)采用聯(lián)軸器連接，砂輪柔性磨拋頭的主軸具體尺寸如圖4-3。圖4.3 砂帶柔性磨拋頭主軸這里的主軸長(zhǎng)度尺寸，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，按最小的尺寸計(jì)算，目的是使砂輪柔性磨拋頭整體結(jié)構(gòu)緊湊，并且滿(mǎn)足輕量化。4.5 法蘭盤(pán)設(shè)計(jì)圖4.4 法蘭盤(pán)法蘭盤(pán)裝夾砂輪是最常用的方法，設(shè)計(jì)時(shí)法蘭盤(pán)的直徑應(yīng)該大于等于砂輪的直徑的一半，法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)

47、如圖4.4所示。4.6 柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6.1 底板設(shè)計(jì)柔性結(jié)構(gòu)的底板與砂輪主軸以及電動(dòng)機(jī)機(jī)座連接，通過(guò)連接裝置與移動(dòng)式磨拋機(jī)床連接，結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4.5所示。圖4.5 底板結(jié)構(gòu)如上圖，底板有六個(gè)孔，用來(lái)安裝連接機(jī)構(gòu)，底板有四個(gè)較小點(diǎn)的孔用來(lái)連接電動(dòng)機(jī)機(jī)座，底板左邊是等邊三角形的隔板與砂輪磨頭主軸連接，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。4.6.2 連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底板的連接機(jī)構(gòu)是砂輪柔性磨拋頭與移動(dòng)式磨拋機(jī)床連接。其結(jié)構(gòu)如圖4.6，三根軸上分別裝上三個(gè)一樣的彈簧，再于底板上的按三角形排列的孔連接，通過(guò)彈簧的彈性來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性，當(dāng)砂輪在磨拋工件時(shí)起到減振緩沖的作用。其圓形座臺(tái)上有三個(gè)孔與移動(dòng)式磨拋機(jī)床連接，完成整個(gè)砂

48、輪柔性磨拋頭的設(shè)計(jì)。圖4.6 連接機(jī)構(gòu)三維造型連接機(jī)構(gòu)具體尺寸如圖4.7所示：圖4.7連接機(jī)構(gòu)4.7 彈簧設(shè)計(jì) 彈簧的設(shè)計(jì)是柔性機(jī)構(gòu)的重要部分，彈簧的自由長(zhǎng)度為10mm，具體參數(shù)見(jiàn)表4-1所示：表4-1 彈簧參數(shù)彈簧直徑（d）3.0mm自由長(zhǎng)度（）10mm有效圈數(shù)(n)3螺旋角（）最大工作扭轉(zhuǎn)角()彈簧中徑（）14mm最小工作扭轉(zhuǎn)角()工作極限轉(zhuǎn)矩（）7342n.mm4.8 砂輪的修整砂輪的修整是使用修整工具來(lái)將砂輪修去磨鈍的表層或修整成形，從而使工作面磨削性能和正確的幾何形狀得以恢復(fù)的操作過(guò)程。修整砂輪可以大大的提高磨削效率和保證磨削質(zhì)量。砂輪修整常用的有車(chē)削、磨削、金剛石滾輪和滾軋等方法。

49、這里不做一一介紹。4.9 本章小結(jié)1. 本章開(kāi)始介紹了砂輪磨拋基本原理以及砂輪柔性磨拋頭的要點(diǎn)；2. 電機(jī)砂輪選擇之后，對(duì)砂輪磨頭主軸設(shè)計(jì)并對(duì)主軸進(jìn)行了強(qiáng)度校核以及三維造型；3. 對(duì)法蘭盤(pán)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及三維造型；4. 柔性結(jié)構(gòu)是磨頭的重要部分，對(duì)柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，三維造型。砂輪柔性磨拋頭實(shí)現(xiàn)柔性提高了磨拋工件的表面質(zhì)量，和磨拋精度以及表面粗糙度，且造價(jià)不高，具有很高的實(shí)用價(jià)值。砂輪柔性磨拋頭三維造型如圖4.8。圖4.8 砂輪柔性磨拋頭三維造型5 展望與結(jié)論隨著磨拋技術(shù)的日益發(fā)展，磨拋技術(shù)在加工生產(chǎn)過(guò)程中受到越來(lái)越多的關(guān)注。所有的工程材料幾乎都能用砂帶磨削加工,從一般的日常生活到工業(yè)生產(chǎn)加工的各

50、個(gè)方面無(wú)所不用。砂帶磨削被稱(chēng)為“萬(wàn)能磨削”和“冷態(tài)磨削”，是一種新型涂附磨削工藝,砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)與砂輪磨削同等重要。砂輪磨削技術(shù)也是當(dāng)今運(yùn)用最廣泛的磨削技術(shù)之一，砂輪磨削與工件是剛性接觸而砂帶磨削屬于彈性接觸，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)磨削、研磨和拋光，這就是砂帶磨拋精度質(zhì)量更高的原因。目前砂輪磨拋向著高速磨削方向發(fā)展。砂帶砂輪磨拋頭大多采用剛性連接，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)柔性，本文在傳統(tǒng)砂帶和砂輪磨拋頭的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了柔性磨拋頭，取得以下結(jié)論：1. 首先設(shè)計(jì)的是砂帶柔性磨拋頭，彈性滑塊聯(lián)軸器和彎曲軸組成了柔性結(jié)構(gòu)，并在砂帶磨頭板上安裝兩個(gè)這樣的柔性結(jié)構(gòu)。這部分設(shè)計(jì)完成了砂帶磨頭和柔性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行三維造型。2. 其次設(shè)計(jì)的是砂輪柔性磨頭，設(shè)計(jì)了三角形的柔性連接軸與彈簧組成了柔性結(jié)構(gòu)，并在底板上連接兩個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)。這部分設(shè)計(jì)分別完成了砂輪磨頭、底板、柔性連接軸以及彈簧的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)，并完成相關(guān)三維造型。目前這種簡(jiǎn)單的砂帶和砂輪的柔性磨拋頭并不常見(jiàn)。此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)方便，并能夠使傳統(tǒng)磨頭結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，使加工工件表面更加光滑平整，從而提高表面加工質(zhì)量、加工精度以及表面粗糙度，并且更好的磨拋表面不平的未加工表面