精磨電機(jī)軸的簡易磨床設(shè)計

28頁 10000字?jǐn)?shù)+論文說明書+4張CAD圖紙【詳情如下】

圖片

電氣系統(tǒng)圖.dwg

磨床砂輪架主軸.dwg

簡易磨床裝配圖.dwg

精磨電機(jī)軸的簡易磨床設(shè)計開題報告.doc

精磨電機(jī)軸的簡易磨床設(shè)計論文.doc

輪架部件圖.dwg

第1章  緒論 1

1.1 磨床的類型與用途 2

1.1.1  磨床的類型及其特點(diǎn) 2

1.1.2  磨床的用途 2

1.1.3  磨削和端面外圓磨床 3

1.2 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 5

第2章  設(shè)計任務(wù)書 6

第3章  磨床總體布局 7

3.1 磨床總體設(shè)計 7

3.2、總體設(shè)計注意事項(xiàng) 7

3.3 磨床總體布局設(shè)計 7

3.3.1  加工零件 7

3.3.2  初步估計組成部分 7

3.3.3  總體布局初步設(shè)計 7

3.3.4  縱向與橫向尺寸的確定 8

3.3.5  砂輪架相關(guān)尺寸設(shè)計 11

3.3.6  頭架相關(guān)尺寸的確定 13

3.3.7  尾架相關(guān)尺寸的確定 14

3.3.8  工作臺 14

3.3.9  橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 14

3.3.10  砂輪修整器 14

第4章  部件設(shè)計（砂輪架） 16

4.1 砂輪架設(shè)計的基本要求 16

4.2 主軸旋轉(zhuǎn)精度及其提高措施 16

4.3 主軸軸承系統(tǒng)的剛性 16

4.4 砂輪架主軸初步設(shè)計 16

4.5 主軸剛度校核 17

4.6 動靜壓軸承 18

4.7 傳動裝置設(shè)計 19

第1章  緒論

1.1 磨床的類型與用途

1.1.1  磨床的類型及其特點(diǎn)

用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床（英文為Grinding machine），它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來的[1]。

磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等[2]。

對外圓磨床來說，又可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、 寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等

以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。

磨床與其他機(jī)床相比，具有以下幾個特點(diǎn)：

1、磨床的磨具（砂輪）相對于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（一般砂輪圓周線速度在35米/秒左右，目前已向200米/秒以上發(fā)展）；

2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；

3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度；

4、易于實(shí)現(xiàn)自動化和自動線，進(jìn)行高效率生產(chǎn)；

5、磨床通常是電動機(jī)---油泵---發(fā)動部件，通過機(jī)械，電氣，液壓傳動---傳動部件帶動工件和砂輪相對運(yùn)動---工件部分組成[1]。

1.1.2  磨床的用途

磨床可以加工各種表面，如內(nèi)、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進(jìn)行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進(jìn)行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等，工藝范圍十分廣泛。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來越高，各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強(qiáng)力磨削，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá)30%----40%。

據(jù)1997年歐洲機(jī)床展覽會(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占23%， 鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá)42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%[3]。由此可見，在精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過精密磨削來達(dá)到其要求的，而精密磨削加工會要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個基本要求： 

1.高幾何精度。 精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動壓軸承及動靜壓組合軸承等。當(dāng)前采用動壓軸承和動靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動一般應(yīng)小于1um，軸向圓跳動應(yīng)限制在2—3um以內(nèi)。

2.低速進(jìn)給運(yùn)動的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求10—15mm/min，因此工作臺必須低速進(jìn)給運(yùn)動，要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。

3.減少振動。 精密磨削時如果產(chǎn)生振動，會對加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對于精密磨床，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動。

4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會達(dá)到總誤差的50％，故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)精密磨削的主要障礙

1.1.3  外圓磨削和端面外圓磨床

1.外圓磨削

在外圓磨削過程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉(zhuǎn)是引起切削旋轉(zhuǎn)的主要來源和原因。基本得外圓磨削方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓，如圖1－1和圖1－2所示。

事實(shí)上，外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來實(shí)施：

（1）傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工件旋轉(zhuǎn)以及徑向進(jìn)給都應(yīng)滿足所有的整個長度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進(jìn)給來調(diào)整的。

（2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進(jìn)給和無軸向進(jìn)給來完成的，正如我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時，這種方法才能完成。

結(jié)論

經(jīng)過三個多月的努力，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)，對磨床的設(shè)計過程有了一個基本的認(rèn)識。這次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合應(yīng)用，它涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械裝備設(shè)計、互換性和測量技術(shù)、電子信息技術(shù)等多門課程的內(nèi)容，使我對知識的綜合知識的運(yùn)用有了很大的提高。

本次設(shè)計的數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A可以同時加工帶軸肩類零件的外圓和端面，從而提高了磨削效率，減少加工時間，節(jié)省工件的生產(chǎn)成本。

在數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的設(shè)計過程中，郭老師讓我們四個人每人負(fù)責(zé)一部分，我負(fù)責(zé)的是數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的砂輪架部分。起初我們四個人在一起討論磨床的總體布局圖，每個人提出自己的想法，然后由大家來討論，在這樣的討論和交流中，我們都學(xué)到了不少知識，知道自己方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，最后我們討論出來一套最優(yōu)方案。

本次畢業(yè)設(shè)計我負(fù)責(zé)的部件是砂輪架，砂輪架是磨床上用來帶動砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，主要由傳動部件和主軸軸承部分組成，主軸與軸承是砂輪架的主要組成部分。首先是根據(jù)砂輪架主軸的要求進(jìn)行軸的設(shè)計，然后再選取軸承，設(shè)計皮帶和皮帶輪等等。在這個過程中，軸的撓度校核、皮帶和皮帶輪的設(shè)計等用到了大量的計算。

由于磨床是高精密加工機(jī)床，對各部件的設(shè)計要求都較高。為了提高旋轉(zhuǎn)精度，我主要做了以下工作：

1.在選擇軸承的時候，我選用了動靜壓軸承。，動靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動壓和靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩著缺點(diǎn)的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理，使壓力油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓軸承載力，從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象，提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性；軸承油腔大多采用淺腔結(jié)構(gòu)，在主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加，大大地提高了主軸承載能力，而多腔對置結(jié)構(gòu)又極大地增加了主軸剛度；高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能，保證了主軸具有很高旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。

動靜壓軸承廣泛用于高速精密設(shè)備中.目前，在改造舊精密磨削設(shè)備方面，用得較多的是北京中航設(shè)備改造廠的WMB型表面節(jié)流液體動靜壓混合軸承。

2.在砂輪架傳動裝置設(shè)計中，采用了多楔帶皮帶和多楔帶帶輪。多楔帶兼有V帶和平帶的優(yōu)點(diǎn)，外輪廓尺寸小，比V型帶傳動平穩(wěn)。多楔帶以平帶為基體，內(nèi)表面有等距離縱向楔型的環(huán)形帶傳動，工作面為楔側(cè)面。

3.為了減少外載荷對砂輪架主軸的影響，提高砂輪架主軸的承載能力，在帶輪的安裝方面，采用了卸荷皮帶輪的方案，即多楔帶皮帶輪不是直接安裝在砂輪架主軸上，而是安裝在支架上，然后通過花鍵套來傳遞扭矩，帶動砂輪架主軸旋轉(zhuǎn)。這種方案的好處是砂輪架承受的軸向力大大地減小了，砂輪架主要承受扭矩，達(dá)到減小砂輪架主軸變形、提高砂輪架主軸的承載能力和提高旋轉(zhuǎn)精度等目的。

需要補(bǔ)充一點(diǎn)的是，在砂輪架主軸的設(shè)計中，因?yàn)檩S的中間部分只有一部分需要進(jìn)行精加工，以便安裝動靜壓軸承，其余部分則沒有什么特殊的加工要求?？紤]到加工成本的問題，我采取將砂輪架主軸中間一部分半徑減小的方法，從而減少了精加工的長度，減小了工件的加工成本，但這樣做會減小砂輪架主軸的剛度。

這次畢業(yè)設(shè)計對我大學(xué)所學(xué)的知識進(jìn)行了綜合，對我運(yùn)用知識的能力有了很大提高，特別是培養(yǎng)了我理論結(jié)合實(shí)際的作風(fēng)，改變了我以前設(shè)計不切合實(shí)際的想法，很多設(shè)計力求標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

致謝

經(jīng)過三個多月的努力，畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲了。在老師的指導(dǎo)下，我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計的全部任務(wù)。老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心給我留下了很深刻的印象，同時也給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響，使我受益匪淺。值此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x，并感謝同組同學(xué)對我的合作和支持。

此外，具有豐富磨床設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的老師給我們?nèi)M同學(xué)悉心講解圖紙和解答疑問，在次也表示衷心的感謝。最后，院里的領(lǐng)導(dǎo)和其他老師也給了我很大的關(guān)心，再一次對大家表示衷心的感謝！

參考文獻(xiàn)

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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 系 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 題目 精磨電機(jī)軸的簡易磨床設(shè)計 題目 類型 本體 設(shè)計 一、 選題背景及依據(jù)（簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說明選題目的、意義） 床的類型與用途 床的類型及其特點(diǎn) 用磨料磨具（砂輪，砂帶，油石和研磨料等）為 工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床，它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來的。 磨床的種類主要有：外圓磨床，內(nèi)圓磨床，平面磨床，工具磨和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床，曲軸磨床等。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀及生產(chǎn)需求狀況 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度，可靠性和壽命的要求不斷提高以及新型材料的應(yīng)用增多，磨削加工技術(shù)正朝著超硬度磨料磨具，開發(fā)精密及超精密磨削和研制高精度，多軸的自動化磨床等方向發(fā)展，如用于超精密磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至 4 微米，磨削精度高達(dá) 米，使用電主軸單元可使砂輪線速度高達(dá) 400m/s,但這樣的線速度一般僅用于實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為 40s, 北京第二機(jī)床廠引進(jìn)日本豐田公司先進(jìn)技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的)62控外圓 /數(shù)控端面外圓磨 床，砂輪架采用原裝進(jìn)口，砂輪線速度可達(dá) 60m/s，砂輪架株洲采用高剛性動靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度，采用日本豐田公司 床專用數(shù)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)二軸（ X 和 Z）到四軸（ X,W）控制。 此外，對磨床的環(huán)保要求越來越高，絕大部分的機(jī)床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機(jī)和切削液處理機(jī)系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造業(yè)對環(huán)保越來越高的要求。 題目的及意義 本課題旨在讓學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的知識，設(shè)計 精磨電機(jī)軸的簡易磨床本體，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)和嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度。該課 題要求繪制磨床總體布局裝配圖，砂輪不見裝配圖，磨床零件圖，最后撰寫設(shè)計說明書。 此外， 有條件的話要求 學(xué)生 跟隨指導(dǎo) 老師參與部分研究，進(jìn)行磨削溫度測試試驗(yàn) 撰寫 報告。 二、 主要研究（設(shè)計） 的基本 內(nèi)容 和擬解決的主要問題 、研究（設(shè)計）思想及工作方法 或技術(shù)路線 或工作流程 要研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容 （ 1）磨床總體布局裝配圖（ 0#） （ 2）零件圖（ 3#） （ 3）磨削加工進(jìn)給方式及運(yùn)動方式 （ 4）零部件的選用 （ 5）撰寫報告 解決的主要問題 （ 1）磨床總體布局中各部件尺寸的 確定 （ 2） 主軸和軸承的設(shè)計和選用 （ 3）主軸軸向進(jìn)給量 （ 4）工件轉(zhuǎn)動量 （ 5）磨削溫度的測定 （ 6）砂輪進(jìn)給量 （ 7）軸的磨削軸時的固定及加工誤差 究（設(shè)計）思想 （ 1）查閱國內(nèi)外磨床相關(guān)資料，確定磨床總體布局中各部件（ 如工作臺，進(jìn)給機(jī)構(gòu)等 ）尺寸 （ 2）檢驗(yàn)主軸前端擾度，確保主軸剛度 （ 3）砂輪架 進(jìn)給量（△ d）采用游標(biāo)卡尺精確控制，以達(dá)到主軸磨削量為 2*△ d 的精確磨削效果 （ 4） 采用 普通直流 電機(jī) 帶動主軸旋轉(zhuǎn)， 借助行程開關(guān)，利用普通直流電機(jī)控制待磨電機(jī)軸的直線往 復(fù)運(yùn)動 （ 5）有條件的話參考磨削溫度測試研究論文，認(rèn)真虛心向指導(dǎo)老師學(xué)習(xí)， 進(jìn)行 磨削溫度的測試實(shí)驗(yàn) 作流程 （ 1）磨床總體布局初步設(shè)計（包括：加工零件，初步估計組成部分，總體布局初步設(shè)計， 縱向橫向尺寸的確定，工作臺，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)， 機(jī)床保護(hù)系統(tǒng)等） （ 2） 進(jìn)給 量測量裝置的設(shè)計及選用 （ 3）傳動裝置設(shè)計 （ 4）完成裝配圖 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度 和 安排 一、畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備階段： [1] 業(yè)設(shè)計選題、指導(dǎo)教師見面； [2] 關(guān)畢業(yè)設(shè)計能力培訓(xùn)； [3] 行開題報告； [4] 備開題答辯； [5] 題答辯； [6] 據(jù)開題報告情況，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計方案預(yù)選； 二、畢業(yè)設(shè)計實(shí)施階段： [1] 成畢業(yè)設(shè)計初稿，進(jìn)行精磨電機(jī)軸的簡易磨床各組成部分的 機(jī)構(gòu) 選擇及其 總體設(shè)計。 [2] 成精磨電機(jī)軸的簡易磨床各組成部分的機(jī)構(gòu)設(shè)計，并對其進(jìn)行理論計算與校核。 [3] 成精磨電機(jī)軸的簡易磨床設(shè)計的 維圖紙和三維造型設(shè)計。 [4] 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行復(fù)查和修改，最終完成此次畢業(yè)設(shè)計的所有相關(guān)工作和資料準(zhǔn)備。 以上各階段尤其畢設(shè)階段要與指導(dǎo)老師保持密切聯(lián)系，接受指導(dǎo)老師的畢設(shè)任務(wù)檢查。 四、主要參考文獻(xiàn) （ 1）上海機(jī)床廠磨床設(shè)計制造 （上下冊） 1972. （ 2）機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)【 M】 . 曾志新，呂明 2001 （ 3） 面磨床展品評述【 J】 . 姚俊 2001. （ 4）現(xiàn)代磨削技術(shù)【 M】 . 李伯明，趙波主編 2003. （ 5）機(jī)械設(shè)計【 M】 . 濮良貴，紀(jì)名剛 2001. （ 6）金屬切削機(jī)床簡明手冊【 M】 . 范云漲，陳兆年 1994 （ 7）機(jī)械制造裝備設(shè)計【 M】 . 馮辛安，黃玉美 2002 （ 8）機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計【 M】 小柏 2001 （ 9）互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)【 M】 . 溫松明主編 2000 （ 10）機(jī)械設(shè)計手冊 機(jī)械設(shè)計手冊（中）【 M】化學(xué)工業(yè)出版社 ,2006. （ 11）機(jī)械設(shè)計圖冊【 M】 化學(xué)工業(yè)出版社， 2000. （ 12）機(jī)械原理【 M】 作模 2001. 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽字 ___________ 年 月 日 系 畢 業(yè) 設(shè) 計 領(lǐng) 導(dǎo) 小 組 審 核 意 見 難 度 綜合訓(xùn) 練程度 是否隸屬科研項(xiàng)目 系 畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組組長 （公章） ___________ 年 月 日 備注： 1、題目類型分為： 理論研究 、 應(yīng)用研究、 設(shè)計 開發(fā)和 其它 。 2、題目難度分為： A、 B、 C、 D 四個等級。 3、綜合訓(xùn)練程度分為： A、 B、 C 三個等級。 4、 本表由學(xué)生填寫，交指導(dǎo)教師答署意見后參照執(zhí)行。（中文字?jǐn)?shù) 不 少 于2500 字、 包括主要參考文獻(xiàn)的字?jǐn)?shù) 。）