立式内孔表面珩磨机总体设计(含全套CAD图纸) .doc
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1、本科毕业设计(论文)题目:立式内孔表面珩磨机的总体设计系 别: 机电信息系 专 业:机械设计制造及其自动化班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2013年05月立式内孔表面珩磨机的总体设计摘要随着科学技术的迅速发展,国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造,促进了先进制造技术的发展。珩磨加工是一种最常用的内孔表面加工方式,近年来随着对油缸等产品市场需求量的大幅提升,如何找到经济高效的内孔精密加工方法,成为许多厂家面临的课题。磨削加工技术是先进制造技术中大的重要领域,是现代机械制造业中实现精密加工、超紧密加工最有效、应用最有效的基本工艺技术。本次
2、设计从分析机械系统设计的任务和目标开始,介绍机械系统的组成,各组成部分之间的配置,选择和结构匹配性设计,以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题,目的是培养学生结构设计创新和整体设计的能力,培养 自己的综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力,以加强对理论知识的理解。本次设计首先是珩磨机的总体设计,主要包括主轴箱,珩磨头,主轴以及带传动、液压系统传动等部分的设计。对珩磨机做了简单介绍,接着对珩磨机的主要部件进行了尺寸计算和校核。该设计代表了珩磨机设计的一般过程。关键词:珩磨机;主轴;珩磨;液压系统AbstractWith the rapid development of scie
3、nce and technology, the demand of national economic sectors more varieties, multi-function, high precision, high quality, high automation technology and equipment development and manufacturing, to promote the development of advanced manufacturing technology. Honing processing is one of the most comm
4、only used way of inner hole surface treatment, in recent years, along with the market demand for oil cylinder and other products, how to find a economic and efficient inner hole precision machining method, many manufacturers are faced with the task. Grinding technology is one of the important areas,
5、 cuhk advanced manufacturing technology is implemented in modern mechanical manufacturing precision machining, the super close the most effective, the application of the most effective technology.This design from the analysis of mechanical systems design tasks and goals, the composition of the mecha
6、nical system is introduced in this paper, configuration, between each component matching selection and structure design, and what issues should be considered when the overall design of mechanical system, the purpose is to cultivate students innovative structural design and the overall design ability
7、, cultivating their comprehensive analysis and solve this major general engineering technical problem of ability to work independently, to strengthen the understanding of theoretical knowledge. First is the overall design of honing machine, the design mainly includes the main spindle box, honing hea
8、d, shaft and belt transmission, hydraulic system and other parts of the design. For honing machine to do a simple introduction, and then for a major part of the honing machine to calculate and check the size. This design represents the general process of honing machine design. Key Words: honing ; ma
9、chine headstock ; honing;hydraulic system目 录1 绪论11.1 普通珩磨加工11.2 珩磨加工原理11.3 珩磨加工特点21.4 课题来源及组织架构32总体方案设计42.1 整体布局设计要求42.2 珩磨机床结构特点42.3 珩磨机床传动部分设计42.3.1 立式珩磨机特点42.3.2 设计传动部件52.3.3 珩磨前工序要求52.4 珩磨液的选择63 立式珩磨机结构计算73.1 珩磨头工艺参数的计算73.1.1 选择珩磨油石73.1.2 加工余量73.1.3 珩磨油石的越程83.2 设计计算珩磨速度83.3 珩磨机主运动参数93.3.1 主运动参数9
10、3.3.2电机的选择103.3.3 传动比分配113.4 减速器的设计123.4.1 减速器的类型123.4.2 减速器选用123.4.3 ZDY100型减速器特点133.5 带传动的设计133.5.1 确定计算功率133.5.2 选取V带带型133.5.3 确定带轮基准直径并验算带速143.5.4 带速验算143.5.5 V带基准长度和传动中心距的确定143.5.6 验算小带轮包角143.5.7 计算V带根数153.5.8 计算单根V带预紧力153.5.9 计算轴压力F153.5.10 带轮结构153.6 直齿锥齿轮的设计计算154 轴的结构设计194.1 轴结构设计基本要求194.2 改善
11、轴装配及加工工艺一些措施194.3 轴刚度校核194.3.1 轴结构204.3.2 轴强度验算234.3.3 轴材料及热处理275 轴承选用及校核285.1 轴承选用及校核285.2 滚动轴承预紧和游隙286 液压油缸的设计计算316.1 确定液压缸内径316.2 确定缸筒厚度326.3 缸筒底部厚度计算326.3.1 缸筒加工要求326.3.2 活塞杆结构326.4 活塞杆校核326.5 活塞杆加工要求336.6 机架设计337 总结35参考文献36致谢37毕业设计(论文)知识产权声明38毕业设计(论文)独创性声391 绪论1.1 普通珩磨加工珩磨是指用镶嵌在珩磨头上的油石(又称珩磨条)对精
12、加工表面进行的精整加工,又称镗磨。主要加工直径5500毫米甚至更大的各种圆柱孔,孔深与孔径之比可达10或更大。在一定条件下,也可加工平面、外圆面、球面、齿面等。珩磨头外周镶有210根长度约为孔长 1334的油石,在珩孔时既旋转运动又往返运动,同时通过珩磨头中的弹簧或液压控制而均匀外涨,所以与孔表面的接触面积较大,加工效率较高。珩磨后孔的尺寸精度为 IT74 级,表面 粗糙 度可达Ra0.320.04微米。珩磨余量的大小,取决于孔径和工件材料,一般铸铁件为 0.020.15 毫米,钢件为 0.010.05毫米 。珩磨头的转速一般为100200转分,往返运动的速度一般为1520米分。为冲去切屑和磨
13、粒,改善表面粗糙度和降低切削区温度,操作时常需用大量切削液,如煤油或内加少量锭子油,有时也用极压乳化液1。珩磨加工是有一种珩磨头,具有带通道并沿其长度方向延伸的细长体,它至少包括一侧面开口部分,可作径向运动的磨具组件位于侧面开口的通道部分,它具有由磨粒制成的径向外表面和有相对于珩磨体轴线成锐角取向的隔开表面的径向内侧部分。在磨具组件和珩磨体上的相互可啮合表面之间产生相对轴向运动但不影响他们之间的相对径向运动,操作器元件位于通道中可以在其中作轴向运动,该操作元件具有相对珩磨体轴线成锐角取向的表面部分,其位置可与磨组件上的内表面中的相应表面产生面与面间的滑配合,从而操作器元件相对磨具组件在一个方向
14、的轴向运动将产生该磨具组件径向向外的运动。1.2 珩磨加工原理磨削原理的研究内容主要包括磨屑形成过程、磨削力和磨削功率、磨削热和磨削温度、磨削精度和表面质量、磨削效率等。目的在于深入了解磨削的本质,并据以改进或创造磨削方法。珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石,由涨开机构(有旋转式和推进式两种)将油石沿径向涨开, 使其压向工件孔壁,以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动,零件不动或珩磨头只作旋转运动,工件往复运动从而实现珩磨。在大多数情况下,珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样加工时珩磨头以工件孔壁作导向,因而加工精度受机床本身精度的影响较小,孔表面的形成
15、基本上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研,互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面11。珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动,使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹,而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数, 因而两次行程间珩磨头相对工件在周向错开一定角度,这样的运动使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹亦不会重复。此外,珩磨头每转一转,油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠度,使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样在整个珩磨过程中,孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等2。因此,随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生
16、干涉点,不断将这些干涉点磨去并产生新的更多的干涉点,又不断磨去使孔和油石表面接触面积不断增加,相互干涉的程度和切削作用不断减弱,孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高,最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度,在可能的情况下,珩磨中经常使零件掉头,或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。需要说明的一点:由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料,加工中油石磨损很小,即油石受工件修整量很小。因此,孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以在用金刚石和立方氮化硼油石时,珩磨前要很好地修整油石,以确保孔的精度。1.3 珩磨加工特点加工精度高:特别是一些中小型的光通孔,其圆柱度可达 0.001mm
17、 以内。一些壁厚不均匀的零件,如连杆,其圆度能达 0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以内),圆度也可达0.005mm,如果没有环槽或径向孔等,直线度在 0.01mm 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外,会产生偏差,特别是小孔加工,磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程臂上,调它与旋转主轴垂直,零件靠在面板上加工即可)。 表面质量好:表面为交叉网纹,有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率(孔与轴的实际接触面积与两者之间配合
18、面积之比),因而能承受较大载荷,耐磨损,从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低(是磨削速度的几十分之一),且油石与孔是面接触,因此每一个磨粒的平均磨削压力小,这样工件的发热量很小,工件表面几乎无热损伤和变质层,变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。 磨削比珩磨切削压力大,磨具和工件是线接触,有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温,会导致零件表面结构的永久性破坏。加工范围广:主要加工各种圆柱形孔,光通孔。轴向和径向有间断的孔,如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔,盲孔多台阶孔等。另外,用专用珩磨头还可加工圆锥孔,椭圆孔等,但由于珩磨头结构复杂一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体,但其去除的
19、余量远远小于内圆珩磨的余量。几乎可以加工任何材料,特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用。同时也提高了珩磨加工的效率3。1.4 课题来源及组织架构 通过对本课题珩磨头的结构设计,使书本知识和理论与实际生产相结合,加强了对机械零件、机械制造工艺学以及现代磨削技术等相关专业知识的理解,使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的零部件。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究,巩固和深化,达到了预期的设计意图。论文的组织框架:本论文的组织结构如下:第一章:简单介绍了珩磨加工的原理和特点,课题的研究意义。第二章 :对机床的总体布局进行了总体方案的设计分析,拟定设计思路,明确了机床的特点。第
20、三章 :对珩磨机的整体布局以及珩磨头的工艺参数、珩磨的速度、减速器的选择进行了初步预算拟定各主要尺寸。第四章 :进行了珩磨机主传动部分的计算及结构的设计,进行强度校核及受力分析。第五章 :进行了轴承的选用和校核。第六章 :液压传动部分的设计计算,包括液压缸的选择,活塞杆的选择计算。第七章:本章为论文的总结。2 总体方案设计机床主要由电机,减速器,主轴箱,床身等部分组成,其中电机、减速器的选择直接影响所设计立式内孔表面珩磨机的各个性能参数,所以在制定与选择方案时,既要满足被加工零件的加工要求,还要保证机床布局设计的总体要求4。2.1整体布局设计要求a. 稳定性 最大程度保证机床的精度以及稳定性。
21、 b. 安全性能 机床应便于进行操作和管理以及维修,具有良好的安全性能。c. 精度 保证机床应按既定的加工工序加工,最大程度保证被加工工件的精度。d. 高效性 机床结构简单合理,选用高效的传动系统,保证传动链的高效传动。e. 外观 外形美观,保证操作的舒适性。2.2 珩磨机床结构特点珩磨机是如今机械行业珩磨机的主要精加工之一,因其操作简单、价格低廉、工作可靠、结构简单等优点备受欢迎。床身部分:床身由珩磨箱、立柱、机座、横拖板、工作台等五大部件组成。立式珩磨机,其特点是主轴垂直小型磨床,可安放在作业台上。主轴旋转轴线固定,移动工件使加工点对准主轴轴线,主轴在主箱内作轴向移动和转动。主轴箱固定在立
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