砂帶拋光機床的設(shè)計畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） （說 明 書） 題 目： 砂帶拋光機床的設(shè)計 姓 名： 編 號： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2008 年 5 月 20 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會記錄 系 專業(yè)，學(xué)生 于 年 月 日 進行了畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。 設(shè)計題目： 專題（論文）題目： 指導(dǎo)老師： 答辯委員會根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績?yōu)?。 答辯委員會 人，出席 人 答辯委員會主任（簽字）： 答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）

2、目錄 摘要1 目錄1 第一章 引 言3 1.1 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性3 1.2 拋光的分類3 1.3 國內(nèi)外凸輪軸拋光機床的發(fā)展現(xiàn)狀3 1.4 本次所設(shè)計拋光機的特點及有關(guān)說明4 第二章 工藝分析5 2.1 確定工藝方案5 2.1.1 第一種方案，采用砂輪磨床進行拋光。6 2.1.2 第二種方案，采用砂帶拋光機床進行拋光。7 2.2 擬定夾具方案9 2.3 擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案10 2.3.1 國內(nèi)外砂帶拋光機現(xiàn)狀及分析10 2.3.2 結(jié)論12 第三章 確定機床主要技術(shù)參數(shù)13 3.1 確定主參數(shù)13 3.2 其他參數(shù)的確定13 3.2.1 確定主軸的轉(zhuǎn)速13 3.2.2 確定

3、切削數(shù)據(jù)14 3.2.3 確定主運動電動機的功率15 3.2.4 確定砂帶拋光裝置電動機的功率16 第四章 機床的總體布局17 4.1 運動的分配17 4.2 機床的傳動形式17 4.3 機床的支承形式18 4.4 機床總聯(lián)系尺寸圖18 第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計19 5.1 工況分析19 5.1.1 運動分析19 5.1.2 負(fù)載分析20 5.1.3 運動行程分析與計算23 5.1.4 結(jié)論23 5.2 擬訂液壓系統(tǒng)工作原理圖24 5.3 液壓元件的選擇與計算24 5.3.1 液壓泵的選擇24 5.3.2 液壓泵電動機的確定與選擇25 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 5.3.3 液

4、壓油的選用25 5.3.4 確定液壓缸的主要參數(shù)26 5.3.5 活塞桿直徑的選定與校核27 5.3.6 其它元件的選用與計算27 5.4 系統(tǒng)性能驗算30 5.4.1 傳動路線中的壓力損失30 5.4.2 確定液壓泵工作壓力31 5.4.3 液壓系統(tǒng)的效率32 5.5 系統(tǒng)的可行性驗證32 5.6 支撐件及導(dǎo)軌設(shè)計32 參考文獻33 致 謝34 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第一章 1.1 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性 拋光是一種應(yīng)用廣泛的磨料加工方法，金屬及非金屬材料制品，精密機電產(chǎn)品，日常生活用品，均采用拋光加工來提高表面質(zhì)量。 拋光工序在現(xiàn)代加工工藝中的重要性是由拋光自

5、身的特點及零件要求的表面質(zhì)量的日益提高決定的。它是對零件表面進行的光飾加工，主要的目的是去除上道工序的加工痕跡，如到痕、劃印、麻點、尖棱、毛刺等，改善零件表面粗糙度，獲得光亮平整的加工表面，增加美觀，提高工件的抗疲勞和抗腐蝕的性能。經(jīng)拋光的的零件表面粗糙度一般可以達到Ra0.4vm。 此外，拋光還可以作為一道中間加工工序，為油漆、電鍍等后道工序提供油膜、鍍層附著能力強的表面。 1.2 拋光的分類 拋光一般可以分為柔性機械拋光、機械化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光和磁化學(xué)拋光等。在日常的加工中常用的是柔性機械拋光，它包括輪式拋光、帶式拋光、盤式拋光和滾筒拋光等。而本論文所采用的是帶式拋光。 1.3 國內(nèi)外凸

6、輪軸拋光機床的發(fā)展現(xiàn)狀 在國內(nèi)過去的二十年間，我國的傳統(tǒng)制造業(yè)中一般采用砂輪磨削或手工拋磨來完成拋磨工序，技術(shù)含量、自動化程度和加工精度都較低。在八十年代初到九十年代初的十年中，砂帶磨削拋光工藝引起了我國大專院校和科研所及企業(yè)界的極大關(guān)注，他們發(fā)表了相當(dāng)數(shù)量的試驗報告及論文。但由于對砂帶磨削工藝特性的了解不夠、砂帶質(zhì)量、品種及規(guī)格不能滿足生產(chǎn)需求、砂帶磨床品種太少等原因，導(dǎo)致在國內(nèi)的砂帶熱沒持續(xù)幾年就沉寂下來了。近年來，砂帶拋光機床稍有回頭，一般 加工工藝范圍小，品種少，應(yīng)用范圍小，主要應(yīng)用于棒料、平面等簡單型面的加平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 工，而用于凸輪軸拋光的有到目前為

7、止只有B6006 砂帶拋光機床。 在國外，最早的凸輪軸砂帶磨削機床已于 1978 年在米蘭展出，但并沒馬上獲得成功。而近年來對凸輪軸的研究與應(yīng)用以美國尤為突出，制造出了多砂帶凸輪磨削拋光機床，并成功地應(yīng)用于汽車的加工中。 1.4 本次所設(shè)計拋光機的特點及有關(guān)說明 本次設(shè)計的砂帶拋光機床采用砂帶與接觸輪的接觸應(yīng)力保持不變的砂帶抱拋式拋光裝置，并采用基于 CA6140 普通機床的變形設(shè)計方法，因而在相關(guān)尺寸的確定上采用關(guān)聯(lián)比例來確定，具體的尺寸、結(jié)構(gòu)和有關(guān)要求下圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第二章 工藝分析 首先，我們得對凸輪軸有個初步的了解，通常凸輪軸的材料為鑄鐵或合金鋼，鑄

8、造的凸輪軸一般經(jīng)過鑄造、硬化（有的是在鑄造時采用冷激鑄鐵，組織是白口鐵）、磨削、拋光。鋼制的凸輪軸在磨削、淬硬和拋光前，其毛胚是鍛造的，或者用棒料粗加工成形的。而加工凸輪軸的拋光工序通常為加工工藝的最后一道工序，且加工余量很小。 由于此機床專為凸輪軸的拋光工序設(shè)計，具有較強的針對性，因此屬于專用機床的設(shè)計的范圍。同時由于凸輪軸上凸輪的獨特曲面特性，應(yīng)采用與之相適應(yīng)的加工方法來對其進行加工，其具體的分析如下。 2.1 確定工藝方案 為了在滿足加工要求的前提下采用較優(yōu)的加工方案，我們在確定加工方案時得注重考慮以下的幾個問題： 首先，拋光的目的是獲得較高的表面質(zhì)量，但評價拋光機床的拋光質(zhì)量有這樣兩方

9、面的內(nèi)容：一方面是機床應(yīng)保證工件拋光后的最終尺寸精度，保證這些部位拋光前各道工序所獲得的形狀、位置精度，這是拋光質(zhì)量的先決條件；另一方面是拋光后的表面粗糙度。對于一般的圓柱工件來說，保證尺寸公差是較容易的，因為工序中為拋光工序留有適當(dāng)?shù)膾伖庥嗔?，而這些拋光余量則可根據(jù)拋削量制定。 其次，我們得考慮的是被加工工件的表面形狀，對于我們現(xiàn)有的特定加工對象凸輪軸而言，各凸輪的曲面為凹或為凸及各凸輪的相對轉(zhuǎn)角（如圖2-1所示）及近年來對加工表面質(zhì)量的要求日趨提高和機床應(yīng)具備一定的加工工藝范圍等，在很大程度上決定了我們所采用加工機床、刀具、拋光裝置，為了在機床設(shè)計中實現(xiàn)成本、效率、結(jié)構(gòu)、技術(shù)熟練成度要求等

10、的優(yōu)化設(shè)計，現(xiàn)在可對以下的幾種加工方案進行分析對比，擇優(yōu)采用符合生產(chǎn)實際的加工方案。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 2.1.1 第一種方 案，采用砂輪磨床進 行拋光。 在此方案中， 可 采用較高的砂輪和工 件 的相對轉(zhuǎn)動速度，可 進 行較大的磨削進給 量 ，獲得較大的金屬切 除率，同時若采用小 磨 粒的砂輪，也可獲得 較 高的表面質(zhì)量和較低 的 表面粗糙度，但若用在凸輪軸加工中，則將主要存在以下的三個問題。 （1）、工作節(jié)拍 由于凸輪輪廓復(fù)雜，精度要求高，而且同一凸輪軸上各個凸輪之間有嚴(yán)格的相位要求，這在前面的圖2-1 可以看到。從其表面曲線來看，凸輪軸上的凸輪曲線由基圓部分和

11、工作段部分組成，而工作段部分則由開放曲線、凸尖、關(guān)閉曲線組成（如圖 2-2）。為了保證閥門開關(guān)運動平穩(wěn)要求。這些曲線的設(shè)計有專門的要求。對于凸輪的設(shè)計者要要仔細(xì)分析凸輪的輪廓、升程值及其一階導(dǎo)數(shù)（速度）和二階導(dǎo)數(shù)（加速度），有時還得分析三階導(dǎo)數(shù)（加速度的變化），此外，吸氣凸輪與排氣凸輪在外形輪廓上稍有不同。還有，為實現(xiàn)發(fā)動機氣缸的正確點火周期，每個凸輪的相位角是不同地安置的，由于這些原因會導(dǎo)致砂輪的進給控制非常的困難，難以保證加工凸輪的加工精度。同時其靈活性小，若對四缸或六缸的凸輪軸進行加工，則需配備10-14 套拋光裝置，或者配備一個可編程的控制系統(tǒng)來控制砂輪的進給運動，這樣都會導(dǎo)致設(shè)計的機

12、床相當(dāng)復(fù)雜。 （2）、燒傷 燒傷另一有關(guān)的是磨削凸輪軸凸輪的表面質(zhì)量。顯然，金屬切除率是直接正比于砂輪與凸輪的相對周邊速度。由于凸輪的基圓部分和工作段部分的周邊速度不一 圖表 2-1 四缸凸輪軸端面視圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 圖2-2 凸輪磨削曲線 1、凸尖 2、基圓曲線 3、回程曲線 4、升程曲線 樣，因而凸輪各部分的金屬切除率不相同，從而由磨削過程中產(chǎn)生的塑性變形而產(chǎn)生的熱量相應(yīng)增多，其熱量的大部分積聚在工件的表面而導(dǎo)致表面局部燒傷。 （3）、凹入的凸輪輪廓 這樣的凸輪軸砂輪磨床的前瞻性不好，適應(yīng)性有限，對于凹入的凸輪沒法加工，或者說加工成本很高，可采用小直徑的CB

13、N 來加工，但由于其經(jīng)濟問題在大規(guī)模生產(chǎn)中是無法推廣的。近年來，凹入的凸輪已經(jīng)被發(fā)動機設(shè)計者感興趣，其凸輪曲線在開放曲線和關(guān)閉曲線處的曲率是負(fù)值，在這種廓形中，以凹曲線代替直的或凸的曲線。這樣的凸輪在工作中比現(xiàn)在的凸輪能更快的開關(guān)閥門，這樣燃燒更完全，輸出的馬力更大。 當(dāng)然在以上的三個問題中對于針對中軸廠的中小規(guī)模的生產(chǎn)類型及現(xiàn)有的生產(chǎn)加工條件，按照結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、效率高、成本低、操作方便簡單等機床設(shè)計原則。第一個問題，即凸輪軸的工作節(jié)拍是我們面臨的最為關(guān)鍵的問題，若采用與凸輪軸轉(zhuǎn)動同步的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，其較高的技術(shù)難度和成本，致使此種方案的可行性較小。 2.1.2 第二種方案，采用砂帶拋光

14、機床進行拋光。 砂帶拋光是根據(jù)工件形狀，用相應(yīng)的接觸方式及高速運動的砂帶對工件進行磨削拋光的一種新工藝。在過去的五、六十年里，砂帶磨削作為一種新工藝，在像塑料、皮革、不銹鋼、陶瓷等表面要求較高而又特別難加工的金屬和非金屬材料。在現(xiàn)代工業(yè)中，砂帶磨削拋光技術(shù)以其獨具的加工特點被視為一種很重要的平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 加工方法。國外有專家曾把砂帶磨床比做“未來的巨人”加以評述。 下面將對砂帶磨削拋光的有關(guān)原理及其特點加以分析。 （1）、砂帶磨削拋光原理 實現(xiàn)砂帶磨削加工的主要方法有：砂帶自由張緊法、帶有接觸輪的轉(zhuǎn)動砂帶法和接觸板法。最常用的是帶有接觸輪的轉(zhuǎn)動砂帶法。如圖2-3

15、 所示 根據(jù)工件形狀和加工要求，以相應(yīng)的接觸方式和適當(dāng)?shù)哪ハ鲄?shù)對工件進行磨削加工或拋光。 圖 2-3 拋光原理圖 （2）、砂帶磨削拋光機床的基本部件 （a）主軸傳動裝置。有單速或具有較大靈活性的變速傳動，有時裝有可逆電動機，以改變砂帶的運動方向。皮帶速度為1050m/min，通常取1630m/min，主傳動裝置的功率，在每10mm 寬的砂帶上是0.30.7kw。 （b）砂帶張緊裝置。保持磨削及導(dǎo)向時砂帶的適當(dāng)張力，在砂帶磨削中起到非常重要的作用，它影響到砂帶的切削性能和加工零件表面粗糙度。當(dāng)增加砂帶拉力時，可提高金屬切除量，但同時也提高了表面粗糙度值和磨料覆蓋層的消耗量。經(jīng)試驗表明，砂帶的張

16、力在 68N/mm 范圍內(nèi)，在逆磨削時每次行程能切出最大的金屬量。拉緊機構(gòu)有各種形式，從簡單的機械或彈簧方法到寬砂帶與重負(fù)載磨削機床用的氣動及液壓拉緊裝置。同時，為獲得最大的生產(chǎn)率，必須使更換砂帶的時間最少，通常操作者能在一分鐘內(nèi)更換砂帶。 （c）砂帶導(dǎo)向裝置。這一裝置可設(shè)計成手動或自動的，視具體情況而定，主要起導(dǎo)向作用。 （d）接觸輪。接觸輪在磨削點上支承砂帶，其本體是用鋁或鋼制成，輪上覆蓋有橡膠、纖維、毛毯或其它材料制成的彈性圈。 此外，還有吸塵裝置。 （3)、砂帶磨削拋光的特點 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 砂帶與易損壞的工具如單刃車刀、銑刀、砂輪磨削等工具相比，具有以下

17、的特點： （a）加工效率高。經(jīng)過精選的針狀砂粒采用先進的“靜電植砂法”, 使砂粒均勻直立于基底、且鋒口向上、定向整齊排列, 等高性好, 容屑間隙大, 接觸面小, 具有較好的切削性能。應(yīng)用這一多刀多刃的切削工具進行磨削加工, 對鋼材的切除率已達每mm 寬砂帶200600mm3/min。 (b) 加工表面質(zhì)量高。砂帶磨削時接觸面小摩擦發(fā)熱少, 且磨粒散熱時間間隔長, 可以有效地減少工件變形及燒傷, 故加工精度高, 尺寸精度可達±0.002mm，平度可達0. 001mm。另外, 砂帶在磨削時是柔性接觸, 具有較好地磨削、研磨和拋光等多重作用, 再加上磨削系統(tǒng)振動小, 磨削速度穩(wěn)定使得表面加

18、工質(zhì)量粗糙度值小, 殘余應(yīng)力狀態(tài)好,工件的粗糙度可達 Ra0. 40. 1 m ,且表面有均勻的粗糙度。但由于砂帶不能修整,故砂帶磨削加工精度比砂輪磨削略低。 (c) 工藝靈活性大, 適應(yīng)性強。砂帶磨削可以方便地用于平面、外圓、內(nèi)圓磨削、復(fù)雜的異形面加工、切削余量20mm 以下的粗加工磨削、去毛刺和為鍍層零件的預(yù)加工、拋光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、消除焊接處的凸瘤、代替鉗工作業(yè)的手工勞動。除了有各種通用、專用設(shè)備外, 設(shè)計一個砂帶磨頭能方便地裝于車床、刨床和銑床等常規(guī)現(xiàn)成設(shè)備上, 不僅能使這些機床功能大為擴展, 而且能解決一些難加工零件如超長、超大型軸類、平面零件、不規(guī)則表面

19、等的精密加工。 (d) 砂帶有很大的彈性, 因而整個系統(tǒng)有較高的抗振性。 (e) 砂帶尺寸可很大, 適用于大面積高效率加工,且設(shè)備簡單, 操作安全, 使用維護方便, 更換砂帶和培訓(xùn)機床操作人員花費時間較少。 由上面兩加工方案的優(yōu)缺點的對比可知，在凸輪軸的拋光加工工序中應(yīng)采用砂帶加工的加工方案。 2.2 擬定夾具方案 對于特定的加工工件，下面以中原軸件廠提供的六缸凸輪軸為例，如圖24 所示，此六缸凸輪軸中的加工表面為1 中的十二個進排氣凸輪面、2 中的六個平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 凸輪軸軸頸和3 中的兩個滾子軸承端面，同時還可從圖中可看到凸輪軸的兩端有兩個圓柱。 兩個端面孔和

20、軸的右端的專為裝夾預(yù)留的部分，從而我們可采用三爪卡盤加尾架的定位方式來完成夾緊、定位。這其中的三爪卡盤具有自動定心的功能，因此在此裝置中只需保證主軸和尾架頂錐的同軸度即可保證加工工件的同軸度，如圖2-5所示。 圖24六 缸凸輪軸 1、十二個進排氣凸輪 2、六個凸輪軸軸頸 3、端面軸徑 圖2-5 凸輪軸的裝夾示意圖 2.3 擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案 2.3.1 國內(nèi)外砂帶拋光機現(xiàn)狀及分析 從六十年代起，用于國產(chǎn)汽車發(fā)動機凸輪軸的砂帶拋光機床一直采用“靠模頂拋”式結(jié)構(gòu)，如圖2-6所示，其工作原理是：用一個與被加工工件形狀、尺寸相同的零件做靠模，靠模與工件之間用連桿聯(lián)接著，連桿靠近工件的一端裝有拋

21、光爪，拋光砂帶由傳送裝置送到工件與拋光爪之間，拋光爪使砂帶貼在工件表面上，連桿的另一端安裝仿形滾輪。連桿在彈簧力作用下使?jié)L輪緊靠著靠模。當(dāng)靠模與工件同步旋轉(zhuǎn)時，通過連桿，拋光爪即沿工件做仿形運動，砂帶即把工件表面拋光。使用此類機床必須保證以下兩點：第一，在安裝工件時，應(yīng)使工件表面的某一點A與靠模對應(yīng)的某一點A在同一平面內(nèi)，且角度與位置相同。第二，拋光時工件與靠模必須保持嚴(yán)格地同步旋轉(zhuǎn)。在實際工作中，傳動誤差與安裝誤差平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 總是存在的，這些誤差使得工件凸輪曲線在各點的極座標(biāo)值與靠模對應(yīng)點的極座標(biāo)值不一致，最終導(dǎo)致拋光時砂帶與工件表面接觸力不穩(wěn)定，影響了拋光

22、質(zhì)量?！翱磕ｍ敀仭笔缴皫伖鈾C的另一缺點是：連桿尺寸大，質(zhì)量也大，運動時會產(chǎn)生較大的動員，特別當(dāng)連桿的兩端靠近凸輪尖端部位的升回程表面時，連桿將獲得最大的動量變化值，使凸 7654321 圖2-6 靠模頂拋示意圖 1、彈簧 2、滾輪 3、靠模 4、連桿 5、砂帶 6、工件 7、拋光爪 輪升、回程表面的拋光壓力不均勻，因而影響拋光質(zhì)量即當(dāng)拋光爪處于凸輪回程面時，較大的連桿動量值由于慣性的作用，迫使拋光爪離開凸輪表面或者使工件與拋光爪之間的壓力降低，也就是砂帶與工件表面脫離接觸或壓力降低，而當(dāng)拋光爪處在凸輪的升程面時，連桿運動產(chǎn)生的慣性力與彈簧力方向一致，增加了拋光爪作用在位拋光表面的壓力。因此，

23、在拋光過程中作用力大小不一致，使得拋光質(zhì)量不如人意。 為了克服“靠模頂拋”式砂帶拋光機的缺點，國際上各主要汽車生產(chǎn)國使用的砂帶拋光機床普遍采用“抱拋”式拋光頭，且由PLC進行控制，其結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。 從圖中可以看到，工件每一個拋光面都有一對拋光爪，平時是撐開的，工作時兩個拋光爪將工件“抱”住,砂帶從兩個拋光爪內(nèi)穿過，再與工件表面接觸，工件每旋轉(zhuǎn)一周，砂帶兩次拋削工件表面，工作效率是“靠模頂拋”結(jié)構(gòu)的兩倍。“抱拋”結(jié)構(gòu)在工作時，兩個拋光爪作用在工件上的力大小相等、方向相反，不但使凸輪升、回程表面的拋光質(zhì)量均勻一致而且使機床主軸和尾架不受徑向力,從而提高了機床的使用壽命。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)

24、院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 圖2-7 “抱拋”機構(gòu)圖 1、氣缸 2、新砂帶 3、過砂帶裝置 4、廢砂帶 5、拋光頭 6、工件 “抱拋式”拋光頭沒有靠模和連桿，結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕，動量慣性小，每個拋光頭都配有一個砂帶卡盤，更換砂帶方便。 圖2-8 改造的“抱拋”結(jié)構(gòu)示意圖 、主動輪 、擺動液壓缸 、張緊輪 、拋光頭 、鉸鏈傳動機構(gòu) 、輔助輪 、砂帶 、加工工件 2.3.2 結(jié)論 由上面的分析很明顯地知道應(yīng)該采用“抱拋”式拋光結(jié)構(gòu)。同時考慮到現(xiàn)有的生產(chǎn)條件及各方面的實際情況和機床設(shè)計的“三化”，即系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，決定在抱拋結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)改用液壓恒壓系統(tǒng)來取代PLC，同時為降低運行成本，

25、提高砂帶的利用率，采用閉式砂帶裝置取代開式砂帶裝置（如圖2-8所示），這樣一來，在實現(xiàn)同等控制效果的基礎(chǔ)上，既能簡化機床又降低機床的制造成本、運行成本和維護成本等，具有較強的現(xiàn)實可行性。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第三章 確定機床主要技術(shù)參數(shù) 由于此機床專為凸輪軸的拋光工序而設(shè)計，同時又具有一定的可調(diào)節(jié)性，因此也可定義為可調(diào)凸輪軸拋光專用機床。下面將確定其主要技術(shù)參數(shù)如下。 3.1 確定主參數(shù) 由于本次設(shè)計的機床為針對具體的凸輪軸而設(shè)計，因此我們的主參數(shù)和基本參數(shù)的選定可根據(jù)給定的加工工件尺寸（最大直徑 最大長度為52.5mm 837mm）和我們所設(shè)計的機床形式（臥式）相結(jié)

26、合，利用相似類比的方法參照機床設(shè)計手 冊 3 部 件 、 機 構(gòu) 及 其 總 體 設(shè) 計 1 2 1 7P 的 普 通 機 床 參 數(shù)（ 79 143 / 79 1582 Z JB GB 、 ）的表71-88，將其設(shè)計所需的主參數(shù)如表3-1如下： 表3-1 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D(mm) 500 拋光機構(gòu)上的最大工件回轉(zhuǎn)直徑 1 （mm） 100 最大工件長度 1000 3.2 其他參數(shù)的確定 3.2.1 確定主軸的轉(zhuǎn)速 由于本機床為特定工件的特定工序而設(shè)計的專用機床，其凸輪在徑向上的變動不大。同時考慮到砂帶加工機床的工件轉(zhuǎn)速一般取020m/min的轉(zhuǎn)速及實際凸輪表面質(zhì)量的要求不是太高，其

27、表面粗糙度Ra的取值為0.412.5um。因此可根據(jù)下面的公式：=dv1000（轉(zhuǎn)/分） （3-1） 式中： 選定的切削速度（米/分）； d刀具直徑或工件直徑（毫米）； 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 在這里選取020m/min 的中間值15m/min 的轉(zhuǎn)速和工件的變化范圍為30100mm 可確定主軸的轉(zhuǎn)速的變化范圍，進而初步確定一適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速值。在 一定的情況下可獲得主軸的極限轉(zhuǎn)速。 當(dāng)d 取小值30mm 時可得最大極限轉(zhuǎn)速 max =3015 1000=159.2（轉(zhuǎn)/分） 當(dāng)d 取100mm時，則可獲得最小極限轉(zhuǎn)速： min = 7 . 4710015 1000（轉(zhuǎn)/分

28、） 因此，可初步取其中間值=64 轉(zhuǎn)/分來驗算工件直徑在30100mm 內(nèi)的轉(zhuǎn)速 ，由公式（3-1）可得工件切削速度 ： 1000d （m/min） （3-2） 當(dāng)d 取小值30mm 時可得最低工件切削速度： 028 . 6100030 14 . 3 641000min d （m/min） 當(dāng)d 取大值100mm 時可得最高工件切削速度： 096 . 201000100 14 . 3 641000max d （m/min） 由于中原軸件廠提供的凸輪軸在直徑方向上的變化范圍為 4480mm，為使給定的凸輪軸（最大直徑 最大長度為 52.5mm 837mm，即六缸發(fā)動機凸輪軸）加工時能處于最佳的加

29、工狀態(tài)，即 1520m/min。因此，最終取主軸轉(zhuǎn)速為 主軸 =60 轉(zhuǎn)/分。 3.2.2 確定切削數(shù)據(jù) 切削力 由于對于砂帶的磨削拋光中的受力分析和計算公式，到目前為止還沒有一套具體的計算公式，因此只能采用參照的方法，取徑向方向上的最大分力 N Fn100 （因為在砂帶機床中一般取50300 ，同時又考慮到此機床為半精加工的精密拋光，所以為得到較好的拋光表面粗糙度取較小一平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 點的值 100）。對于其切向分力F ，最大值通常取徑向分力的一半，這將按最大值來取值，故拋光的最大切向分力 F =50N 切削用量 同上的分析類同，由于無法在理論上計算出砂帶接觸

30、輪的縱向進給量，而只能在生產(chǎn)實際中根據(jù)具體的生產(chǎn)實際調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力值，即可調(diào)節(jié)接觸輪的徑向壓力，進而得到加工所需的各個縱向進給量和所需的各個表面粗糙度值。 同理，機床的橫向進給為手動調(diào)節(jié)，因而無需確定，在生產(chǎn)中根據(jù)實際需要手動調(diào)節(jié)即可。 3.2.3 確定主運動電動機的功率 為了不使電動機在工作時出現(xiàn)電動機經(jīng)常處于低負(fù)荷工作狀態(tài)而造成浪費，或者電動機經(jīng)常處于超負(fù)荷狀態(tài)而導(dǎo)致電機或電氣元件的燒壞（為主要考慮因素）。現(xiàn)采用計算法初步確定主電動機的功率。 一般來說，機床主電動機的功率附 空 切N N N N （3-3） 式中： 切N 消耗與切削的功率，又稱為有效功率 消耗與切削的功率，又稱為有效功

31、率（千瓦）； 空N 空載功率（千瓦）； 附N 載荷附加功率（千瓦）。 對于砂帶磨削拋光機床可按磨床來計算其切削功率6120 ZPN切 （3-3a） 式中： zP 切削力的切向分量（公斤力），這里由于拋光時主要承受徑向壓力，且徑向力一般為50200 N ，所以這里可取較大值zP =10 公斤力（按通常切向力一般取徑向力的一半的經(jīng)驗方法）來驗算； 切削速度（米/分）。這里取最佳切削速度15 米/ 分。 0245 . 0612015 10切N （千瓦） 而計算載荷附加功率的公式為： 切切附NNN （3-3b） 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 式中： 附N 載荷附加功率（千瓦） 主傳動鏈

32、的機械效率。 將式（3-3b）代入（3-3）得：空切NNN （3-3c） 此時，式（3-3c）中的空N 為主要消耗功率的元素，但又無法在實際的機床中測得，故只能按相似類比的方法，類比于機床6140 來初步擬定為1.5。 同時又因為機床的主運動為回轉(zhuǎn)運動，因而取較大一點的效率值 80 . 0 床 ，代入式（3-4d）中得： 531 . 1 5 . 180 . 00245 . 0 空床切NNN（千瓦） 因此電機的額定功率：kNN 額定 （3-3d） 對連續(xù)工作的機床，取k 為1.0，則 531 . 10 . 1531 . 1 kNN額定（千瓦） 最后，由于本機床在設(shè)計時采用模塊化設(shè)計的方法，為給機

33、床功能改造和將來的擴展留有一定的預(yù)留功率，因此在這選用2.2的主電動機。 3.2.4 確定砂帶拋光裝置電動機的功率 由于具體的砂帶拋光機構(gòu)的具體尺寸和偏角需在拋光機構(gòu)設(shè)計完后，才能進行較為精確的計算?，F(xiàn)在只能參考取值，參照機床液壓中的寧波高等?？茖W(xué)校機械工程系的陳廉清和俞利鋒的論文“砂帶磨削及機床設(shè)計”（315010）主傳動裝置的取值范圍（0.30.7kw/10mm，按寬度?。?，取小值0.3 進行計算。同時我們所需拋光的圓面和凸輪面的最大寬度值為30mm，因此所需電動機功率為 P=0.3*30/10=0.9 kw 查中國礦業(yè)大學(xué)出版社出版的吳相憲等主編的實用機械設(shè)計手冊163p頁表11-1，選

34、Y90s-4 型號的電動機，其額定功率為1.1kw，滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第四章 機床的總體布局 4.1 運動的分配 從第一節(jié)的分析我們知道在砂帶拋光機中所需的運動為工件與砂帶的相對轉(zhuǎn)動和拋光裝置中的拋光頭相對工件的徑向方向上的運動。 根據(jù)機床設(shè)計的小件承擔(dān)運動的原則及砂帶拋光機床中的工 件與砂帶的相對運動特性和拋光裝置中拋光頭的特殊運動形式，決定采用以下的運動分配形式：即工件承擔(dān)相對于砂帶運動方向反方向的轉(zhuǎn)動運動，此運動從主軸箱的主軸獲得；砂帶做相對于工件轉(zhuǎn)動反方向的獨立運動，此運動由單獨的動力源供給（主要原因是可簡化機床的運動傳動系統(tǒng)，從

35、而簡化機床）；拋光頭的特殊路線的運動，則由恒壓的液壓系統(tǒng)提供恒定的外力伴隨工件的轉(zhuǎn)動而自 動隨動完成。其運動的分配如上頁圖4-1所示。 圖4-1 拋光機床的運動分配示意圖 4.2 機床的傳動形式 在此機床的設(shè)計中，由于主運動和進給運動間沒有嚴(yán)格的傳動比要求，及各模塊單獨的動力源設(shè)計。因此，機床的傳動形式為機床主軸箱的齒輪機械傳動、拋光裝置中的恒壓系統(tǒng)中的液壓傳動、主電動機與主軸箱及砂帶與各傳動輪的帶傳動。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 4.3 機床的支承形式 在機床的常用支承件床身、底座、立柱、橫梁、橫臂等的使用中，或單獨使用，或組合使用。其支承形式主要有以下的五種形式： 1、

36、“一”形（一字形）支承。 2、“”形（柱形）支承。 3、“”形（倒丁字形）支承。 4、“”形（槽形）支承。 5、“”形（框形）支承。 由于凸輪軸一般都為桿件，所以通?？刹捎谩耙弧毙危ㄒ蛔中危┲С泻汀啊毙危ㄖ危┲С?，但為了操作時裝夾方便、簡化機床等決定采用“一”形（一字形）支承的機床，也可稱之為臥式拋光機床，其示意圖如圖4-2 所示： 圖4-2 機床支承示意圖 4.4 機床總聯(lián)系尺寸圖 圖43 機床聯(lián)系尺寸圖 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 5.1 工況分析 為了能夠設(shè)計一個合理的、實用的液壓系統(tǒng)，必須進行工況分析，以明確機構(gòu)在運動過程中的運動規(guī)律和負(fù)載的大小及其變化規(guī)律。凸輪軸拋光機機床的液壓系統(tǒng)主要是為拋光機在拋光工件時，能隨工件的轉(zhuǎn)動提供一個理想恒定的隨動工作壓力。下面將對機構(gòu)進行運動分析和負(fù)載的分析以便確定所設(shè)計的液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。 5.1.1 運動分析 由于凸輪軸的加工過程是一個連續(xù)不斷的變化過程，現(xiàn)在討論的是液