单面研磨机设计说明书

1机电工程学院毕 业 设 计 说 明 书设计题目: ZY400 单面研磨机设计 学生姓名： 刘金勇 学 号： 201028050217 专业班级： 机制升 1002 指导教师： 崔仲鸣 2012 年 5 月 22 日1目 录第一章 绪论 .11.1 概述 .11.2 单面研磨机研究的意义 .11.3 研磨工艺参数 .21.4 研磨加工的特点 .3第二章 研磨机总体方案设计 .4第三章 研磨参数的确定 .63.1 计算研磨盘所需的功率 .63.2 电动机的选择 .63.2.1 电动机选择的基本原则 .63.2.2 计算工作机所需功率 .73.2.3 确定电动机的转速 .73.2.4 确定电动机的型号 .8第四章 旋转工作台的设计 .9第五章 主轴及传动系统的设计 .115.1 主轴的设计 .115.1.1 主轴材料的选择 .115.1.2 主轴的结构设计 .125.1.3 主轴强度的校核计算 .145.1.4 主轴的刚度校核 .165.2 轴系传动零件的设计与选择 .185.2.1 轴承端盖的设计 .185.2.2 滚动轴承的选择计算 .195.2.3 轴承箱的设计 .205.2.4 键的选择及其连接强度计算 .205.3 减速器的选择 .215.3.1 选择减速器的型号 .215.3.2 减速器的校核计算 .225.4 联轴器的选择 .235.4.1 选择联轴器的类型 .23第六章 研磨工具的设计 .276.1 研磨工具的作用及对研磨工具的要求 .276.2 研磨工具的材料的选取 .276.3 研磨盘的设计 .28第七章 床身的设计 .30第八章 研磨液供给系统的设计 .328.1 叶片泵的选择 .328.2 电动机的选择 .338.3 带传动设计 .348.3.1 带轮的结构设计 .358.4 传动轴的结构设计 .3528.5 滚动轴承的选择 .368.6 箱体设计 .36设计总结 .37设计心得 .38致谢 .39参考文献 .401第一章 绪论1.1 概述研磨是现在制造技术中一种重要的精加工和超精加工技术，它的工作过程是利用磨具通过磨料直接作用于被加工零件的表面，进行嶶加工技术。研磨加工具有加工精度和质量高的特征，被广泛应用于加工各种材料，随着近几年来电子信息技术和光电科技的发展，对光学零件制造的需求日益增加，并且零件的质量和精度要求也有所提高，进而对加工技术提出了更高的要求，而研磨技术的发展为其提供了一种重要的加工方法，起到了不可替代的作用。 研磨运动包括轨迹和速度两个方面，研磨运动轨迹是获得极低的表面粗糙度决定性因素。研磨时为保证工件表面被均匀的切削，获得良好的加工质量，要求研磨运动轨迹保证工件加工表面和研具表面上各点具有相同的和相近的被切削和切削条件。研磨运动的轨迹主要有：直线研磨运动轨迹、正弦曲线式及“8”字形式研磨运动轨迹、外摆线研磨运动轨迹、内摆线研磨运动轨迹、次摆线研磨运动轨迹、椭圆研磨运动轨迹等轨迹。1.2 单面研磨机研究的意义从精密和超精密加工技术的范畴来看，它应该包括微细加工、光整加工和精整加工等加工方法。研磨属于光整加工的一种 ， 精密研磨是实现尺寸精度0.01m 级的长度技术；角度误差0.1级的分度误差；表面粗糙度为0.01m 的镜面加工技术；圆度误差0.01m 的超精密加工技术等基本工艺总和。研磨可用于各种钢、铸铁、铜、铝，硬质合金等金属材料以及非金属材料工件的平面，内、外圆柱面，圆锥面，内、外球面，螺纹，齿轮及其他它行面的加工 。工件经研磨后，能获得很低表面粗糙度值和很高的尺寸精度、几何形状和一定的位置精度。研磨加工不仅向更高的加工精度发展，而且其加工质量也在不断提高，且2几乎可以加工任何固态材料。许多人从事研磨加工技术，研究的宗旨是进一步提高研磨加工效率、加工精度，降低加工成本。目前，国内外研磨加工主要还是采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨。 其特点是加工精度高、加工设备简单、投资少，但是加工精度不稳定、加工成本高、效率低。1.3 研磨工艺参数研磨工艺技术由磨料、研磨液、研磨方式及装置，研磨工具、研磨用具构成。研磨工艺参数包括研磨速度，研磨压力，研磨效率。研磨速度研磨速度增大使研磨生产率提高，但当速度过高时，由于过热而使工件表面生成氧化膜，甚至出现烧伤现象，是研磨机剂飞溅流失，运动平稳性降低，一般粗研磨较低速、较高压力，精研多用低速，较低压力，常用的研磨速度如表 1-1 所示：表 1-1 常用研磨速度注：工件材质较软或精度要求较高时，速度取小值。1研磨压力研磨压力在一定范围内增加时，可提高研磨生产率。但当压力大于 0.3MPa时，由于研磨接触面积增加，实际接触比例不成正比增加，使生长率提高不明显。研磨压力按下式计算即 )(0MPaNAp式中 P 研磨表面所承受的总压力，N;N每次研磨的件数;A每个工件实际接触面积， ；2m研磨压力可按下表 1-2 选取平面研磨类型单面 双面 外圆内孔（孔径610） 其他湿研 20120 2060 5075 50100 1070干研 1030 1015 1025 1020 283表 1-2 研磨压力参考值研磨类型 平面 外圆 内孔（孔径 520） 其他湿研 0.100.15 0.150.25 0.120.28 0.080.12干研 0.010.10 0.050.15 0.040.16 0.030.102研磨效率研磨效率以每分钟研磨切除层厚度来表示：淬火钢为 1 微米，低碳钢为 5 微米，铸铁为 13 微米，合金钢为 0.3 微米，超硬材料为 0.1 微米，水晶、玻璃为 2.5 微米。3研磨效率研磨效率以每分钟研磨切除层厚度来表示：淬火钢为 1 微米，低碳钢为 5 微米，铸铁为 13 微米，合金钢为 0.3 微米，超硬材料为 0.1 微米，水晶、玻璃为 2.5 微米。1.4 研磨加工的特点研磨的主要特点是：（1）可获得很高的尺寸精度；（2）可获得很高的形状精度和一定的位置精度；（3）可获得很低的表面粗糙度值；（4）可改善工件表面质量；（5）使用范围广。本课题研究的任务是对研磨机进行合理的结构设计，合理选择技术参数，和正确选择机器所用的材料，设计出性能良好机器，研究的内容包括对机床的精度的选择，传动方式的选择，控制被加工零件的精度在一定的范围内，对研磨机工作方式进行合理的选择，提高机械加工的工作效率。 4第 2 章 研磨机总体方案设计单面平面研磨机主要有以下几部分组成：电动机、联轴器、减速器、主轴、回转工作台等。电机输出后通过联轴器与减速器联接，经过减速器减速后减速器输出轴与主轴联接，主轴带动旋转工作台和研磨盘运动。电动机选择包括选择类型、结构型式、容量（功率）和转速。考虑到电机调速要求,电机调速又可分为变频调速和变极调速,变频调速范围广容易实现,因此电机选用变频调速电动机。联轴器直接与电机相联接，选用弹性联轴器，可用来补偿位移。主轴的设计是在初算轴径的基础上进行的，为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。 工作台主要包括：研磨盘、中心齿轮、齿圈、游行轮。研磨盘设计成圆型，研磨盘的直径为 200，游星轮中间放进工件，研磨盘嵌套在主轴上,中心齿轮在主轴的带动下转动,齿圈固定,游星轮分别和中心齿轮和齿圈啮合,既做自传运动同时也做公转运动。在研磨过程中要不断的注入研磨液，研磨液在这里主要起润滑冷却作用，并使磨粒均布在研磨盘表面上。床身和导轨材料的选择研磨机床身结构因所选材料的不同而异，通常床身和导轨材料都用铸铁，铸铁是传统的制造床身和导轨的材料，他的优点在于工艺性好，应选用耐磨性好，热膨胀系数低，对振动的衰减能力强，并经过时效消除内应力的优质合金铸铁作研磨机的床身和导轨导轨的结构形式，常用的研磨机的导轨结构形式有燕尾形的，有平面的，有 V-平面的，有双 V 形的对于精密研磨机床，无特殊强制的润滑措施，燕尾形的和平面导轨有磨损，需定期校准其侧向间隙。 齿圈式游星运动单面平面研磨机，工件相对研具转动的同时又绕自身轴线转动，即作游星运动，如图 2-1 所示游星轮式研磨机示意图，中心内齿轮 4 固定，中心齿轮 3 绕固定轴线转动同时带动游星轮 2 作游星运动，工件装夹在游星轮内孔中。51-工件 2-游星轮 3-中心齿轮 4-中心内齿轮图 2-1 行星轮式图 2-2 工件一点相对研磨盘运动轨迹6第 3 章 研磨参数的确定3.1 计算研磨盘所需的功率平面研磨机工作时，由于研磨盘和中心齿轮的转速差形成研磨力，研磨时主要有摩擦力作用，电机提供的功率主要克服工作机阻力，根据以有的资料和知识，参考一些相关资料 ，可根据研磨盘全部提供摩擦力选择电动机，此时研磨机一定能在部分摩擦下工作，由于本次设计研磨机为慢速研磨机，初步设定研磨盘的转速 V=35m/min，研磨盘的直径 D=400mm，由于要采用齿圈形星轮结构,因此研磨盘中只有部分参与研磨,初步设定研磨盘内孔的孔径为 60mm 研磨压力为 0.2MP,选定材料为灰铸铁，由于主要是研磨剂的作用，同时还添加有研磨液，故取其摩擦系数为 f=0.1，由于研磨加工属于精细加工，属微量切削，因此研磨速度不能太高，以防止多余的热量烧伤工件。根据经验公式研磨机工作机所需功率近似为（3-()/10wPFvKW1） 1.其中 （3-fN2）这里 =0.1，这里取研磨压力为 0.2MPa, f所以：N=0.2 ( 210-3)=5717.6N=0.15717.6=5717.6NFfN2.有上面的数据可得： =5717.635601000=0.33KW3wPFv73.2 电动机的选择3.2.1 电动机选择的基本原则首先明确合理选择电动机容量的重要性，电动机的选择主要有电动机的类型、结构型式、容量、额定电压与额定转速,，工作方式等。而最重要的是电动机的额定功率的选择，要考虑电动机的发热，允许过载能力，和启动能力等因素，依发热问题最为重要。3.2.2 计算工作机所需功率研磨机的传动路线为电机和减速器通过联轴器相联，经过减速器后把运动传到主轴，再通过主轴传到工作台 。由机械设计手册可知：Pd=Pw/ （kw ） （3-3）其中（3-123n4）