半自动瓷砖倒棱机毕业设计说明书

1、目录摘 要 ABSTRCT 4一、设计目的 5二、设计应用范围 5三、设计原理及原理图 5四、各部件的设计 61 切削参数 62 切削参数的计算 73 电动机的选用 84 瓷砖倒棱机机架设计 115 传送带的设计 126 滚动轴承的选取 137 滚筒的设计 148 瓷砖夹具设计 16五、瓷砖倒棱机的整体效果图 201920六、总 结 七、致 谢 八、参 考 文 献 21本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、 石材切削机 床、低速电动机、工程材料等多方面的知识。小型半自动瓷砖倒棱机是包括倒棱机的设计应用范围、各部分的设计（切削参数、切削参数的计算、电动机的选用、瓷砖倒棱机机架 设计、传送

2、带的设计、滚动轴承的选取、滚筒的设计、瓷砖夹具设计） 在倒棱机设计中要首先对倒棱机进行分析，了解倒棱机的工作原理， 并设计倒棱机的结构，并选择各部件的材料，尺寸；接着各部件的连 接方式，关键是找到一个与滚筒相配合的低速电机；然后进行专用夹 具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、 引导元件、夹具体与倒棱机的连接部件以及其它部件；最后画出瓷砖 倒棱机的转配图。关键词：切削参数、电动机的选用、传动、机架、夹紧、定位。ABSTRCTThe design involves a mechanical fixture design and manufacturing technolo

3、gy, stone-cutting machine tools, construction materials, low speed motor, and other aspects of knowledge.Includes small semi-automatic tile chamfering machine chamfering machine design applications, design of the parts (cutting parameters, calculation of cutting parameters, motor, tiles selection of

4、 chamfering machine design, design, selection of rolling bearing, roller conveyor design design, tiles of clamp). Chamfering machine design would be the first to analyze the chamfering machine, see how the chamfering machine works and chamfering machine design of structure and select the material of

5、 the various components, dimensions; Then the parts are connected, the key is to find the one with which the cylinder is combined with low-speed motor and design of special fixture for, select the individual components designed fixture, Positioning components, clamping elements, guide components, fi

6、xtures and chamfering machine parts and other parts of the connection; last drawn tile chamfering machines go plan.Keywords: Selection of cutting parameters, motor, transmission, rack, clamping and positioning.一、设计目的 建筑行业规定，在外墙用瓷砖做表面装饰时，阳角拐角处的两块瓷砖必须 在背面倒出 45的角，如右图所示。而这一工作目前全靠人工完成，不仅劳动 量大，而且对工人要求很高，手

7、稍有抖动就会碰伤釉质导致掉瓷。另一方面，倒 棱瓷砖的用量很大仅靠人工成本也太高。为了在效率和成本之间找一个平衡点， 我们有了设计一种倒棱设备的设想。本设备的主要功能是对规格小的外墙装饰瓷砖进行倒棱作业的。如:(30 x 30cm 25X 25cm 20X 20cm 15X 15cm 10X 10cm规格的瓷砖)。 克服手工倒棱效率低、成品率低、劳动强度大等问题。二、设计应用范围 建筑业中瓷砖用量极大，特别是在集中铺贴瓷砖时，往往需要多个工人专 门手工倒棱。 而半自动瓷砖倒棱机物美价廉， 生产效率高， 一定能受到广大建筑 工人的青睐，进而产生可观的经济效益。规格小于300X 300 mm,厚度小

8、于10 mm的外墙装饰石材，(如：陶瓷、大理 石、半瓷墙砖、全瓷墙砖、不能用于花岗岩及石英的切割 )三、设计原理及原理图本设备以高速旋转的金刚石锯片切除硬质材料为基本工作原理。如下图所 示,主电机 2 带动金刚石锯片 3 高速旋转, 电机 7 将动力经两次带传动减速传至 滚筒 9,滚筒 9旋转带动与水平面成 45角的传送带 10移动。工作时,将瓷砖 放在传送带 10 的待加工区,在带的摩擦力和限位挡板 6 的作用下,瓷砖进入加 工区,被夹持弹性橡胶滚柱 4 靠变形弹力压紧在传送带 10 上,从而实现瓷砖的 夹紧。同时, 瓷砖与垂直安置的金刚石锯片接触并进行切割倒棱动作, 之后传送 带再将瓷砖送

9、到已加工区, 完成功能动作。 主电机 2 与金刚石锯片组成独立作用 的切割机, 切割机与机架之间用燕尾槽导向连接, 用蝶尾手拧螺钉紧固, 使切割 机可以方便的拆卸下来,进行手提式自由切割加工。Q 1.机架 Z主电机 乩企削石能卄4.卉性橡啟淒柱伉瓷1专民限忡.洎龊了减速机从功滚斷9主助擁简10.橡胶越送带A三自动瓷砖倒棱才儿四、各部件的设计1切削参数从石材加工工具与技术？赵民编著？电子工业出版社出版(以下简称为【11)中查得一下切削参数：由【11 P111页知：(1) 、选择锯片：选择锯片要使金刚石刀头的金刚石浓度、粒度、结合剂、硬度与石材的硬度和耐磨性相适应。 金刚石锯片有宽水口和窄水口两种

10、。 宽水口 锯片用于切厚度大的板材，窄水口的锯片适用于切割厚度小的石材和硬度高的石 材。(2) 切割速度：金刚石锯片切割花岗岩的最佳切削速度为20 35m/s,切 割大理石的最佳切削速度为3550m/s。选择金刚石锯片时，应考虑最佳线速度。(3) 切割深度：板材厚度超过 30伽以上时，应进行分层切割，以减少金 刚石损耗。一般每次切深不能超过 30伽。为保证切割出的板材边缘平直，切入 深度应超过所割板材厚度510伽。(4) 进给速度：根据我国的石材加工性能，切割厚度为 20伽板材的推荐 进给速度，大理石为1-2m/min，花岗岩为0.3-0.5m/min。切入切出时适当减小 进给速度，保持平稳，

11、以防止崩掉边角。（5）操作：板材切割时，磨光的表面上，锯片的速度方向和进给方向一致。 新锯片和不能自锐的锯片，应先切割耐火砖使之锋利，否则会造成切割阻力大、 切割中锯片跑偏等现象。（即要求尽量是顺切）（6）冷却水：锯片切割时才时要有足够的冷却水对锯片进行冷却。冷却水的作用主要有两方面：一方面是冷却，防止锯片切削温度过高；另一方面是及时冲掉切屑，水流量一般为 33.3-66.6L/min 。由以上条件初选：锯片直径110伽，其转速范围 6080-8680r/min本设备加工瓷砖厚度为10伽，倒棱作业时ap= 2 h=14.14伽，可取最大进给量即2m/min，约合16mm/s切削方式为顺切。2切

12、削参数的计算由一【1】P25知：在利用垂直力FV和水平力Fh求法向力Fn合切向力Ft的过程中，许多研 究人员直接让Ft等于Fh，Fn等于Fv，这在切深ap很小的磨削中，这是一种 方法误差不大，但在ap较大，特别是大切深锯切加工中，该方法导致很大的误 差，因此应当根据它们之间的力学关系求出具体数值。顺切时若锯切水平力Fh的方向与进给速度Vf的反方向相同，贝尼们之间有如下关系：Fn = Fv cos B +FhSin BFt= FV sin B - Fhcos B式中，B为锯切合力所在地位置角，但B的大小不容易确定，如果按锯切力的大小与锯屑的厚度成正比例计算，则锯切力在锯切弧区内的分布基本上为三

13、角分布，因而锯切合力所在的位置角（2/3 ） a，a为锯切弧区角（a=arccos（1-2ap/ds），ap为切割深度，ds为锯片直径。由【1】P26知：在同样的锯切加工系统下，锯切过程中锯片承受的载荷基本上是由锯切工艺参数和石材的种类所决定的。各种锯切参数条件下锯片受到的法向力Fn和切向力Ft可以由测量所得的锯切功率 P,锯切垂直力FV和锯切水平力Fh通过计 算得到。根据实验得出的切削力经验公式如下：0.7190.859Fn =0.985 VfapB0.7191.18Ft =0.223VfapB式中：ap切割深度；Vf 进给速度；B金刚石节块宽度。由【1】P109表6-4锯片尺寸得：外径：1

14、10mm内孔：16/20mm刀头宽度B (即金刚石节宽)：1.8mm刀头高度：10mm由以上得出：0 7190 859Fn=0.985 X 16 . X 14.14 . X 1.8 = 133.28N0.7191.18Ft =0.223 X 16 X 14.14 X 1.8 = 71.95N2apa=arccos (1-dsa=arccos (1- 28.28 )110a=arccos0.74a=42o2B = a3-=28o又Fn 二 Fv cos b + Fh sin BFt = FVsin B - Fhcos B经计算：sin28 o=0.47Cos28 o=0.88 有以上计算得出：F

15、v =38.8NFh=-12.22N （负号表示力的方向与进给方向相反）3电动机的选用3.1传动链查机械设计基础与实训何克祥、张景学主编一一电子工业出版社出版 【2】 0主运动：石材切割机主轴一一金刚石锯片（此处用瓷砖专用切割机代替）进给运动：低速电机主轴经带传动 传动轴 带传动 滚筒轴传送带3.2计算低速电机功率P0 = PW/ n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 式中：P0为低速电机理论功率；PW为工作机所需的功率；n 1、n 3为带传动的效率 n 2、n 4为轴承效率 n 5为卷筒效率 由于瓷砖倒棱机工作时，Fv会使金刚是刀片给瓷砖一向传送带的力，使瓷 砖与传送带更好的接触，从而避免

16、了打滑现象的发生，这个力是有益的。Ft是传送带克服的阻力，这也是进给电机要克服的（即电动机的功率主要用 来做瓷砖的进给运动用）由【1】P26知：P0 = Ft x VfP0 =71.95 x 0.016=1.15 WP=R/ n = R / n i n 2 n 3查机械设计课程设计手册第三版由清华大学吴宗泽、北京科技大学罗圣 国主编一一高等教育出版社出版（以下简称【3】）由【3】P5知：n 1 = n 3=0.96n 2 =n 4=0.98n 5 =0.96上式中：n 1、n 3为带传动的效率n 2、n 4为轴承效率n 5为卷筒效率1 15 P=1.36 W0.96 0.98 0.9滚筒转速：

17、由【2】知转速计算公式：6000Vn=d由上知：v=0.016m/sd=110mm得出：n=6.3r/minT= Ft .R/1000=71.95X50/1000=3.597N/m3.2 依据电动机功率P和转速n选择电动机【4】由于瓷砖倒棱机上滚筒所要求的转速为 6.3r/min，功率为1.36W,为了安全 和倒棱机的工作稳定性更好我们将低速电动机的转速定为 6r/min ,将功率定为 15w。这样瓷砖倒棱机工作起来就十分的安全平稳（低转速大功率） 。查机械设计手册新版一一中国版本图书馆 CIP数据核字（2004）第068534号，第5卷（以下简称【4】）在【4】P35-105查得：TYV系列

18、高精度特种减速电动机。TYV 系列电动机特点：1、 具有内置减速机，减速比大，转速范围为：3.5-500r/mi n;2、是一种高效、节能、低噪音的微型特种减速电动机；3、具有结构紧凑、安装方便、降速比大、体积小，输出扭矩稳定等特点。由于TYV系列高精度特种减速电动机具有以上优良特性，因此我们选用TYV 系列高精度特种减速电动机。在【4】P35-106表35.2-29查得：表35.2-29TYV系列齿轮减速电动机，减速后允许负载中选用TYV.2-15齿轮减速电动机。TYV.2-15齿轮减速电动机技术参数：输出转速6r/min 减速比230 允许负载4.9N/m TYV.2-15 极数 4 输出

19、功率15W电压220V频率f 50Hz电流I : 0.24A4瓷砖倒棱机机架设计查机械设计手册第5版 闻邦椿主编机械工业出版社出版 中国版本图 书馆CIP数据核字(2009)第221415号 第3卷(以下简称【5】)由【5】P18-3查得机架设计准则机架的设计主要应保证刚度、强度及稳定性：【5】1) 刚度评定大多数机架工作能力的准则是刚度。2) 强度强度是评定重载机架工作性能的基本准则。机架的强度 应根据机器在运转过程中可能发生的最大载荷或安全装置所 能传递的最大载荷来校核其静强度。此外还要校核其疲劳强 度。3) 稳定性 机架受压结构及受弯结构都存在失稳问题。有些构建 制成薄壁腹式也存在局部失

20、稳。稳定性是保证机架正常工作的 基本条件，必须加以校核。机架设计的一般要求：1) 在满足强度和刚度的前题下，机架的重量应要求轻、成本低。2) 抗震性好，把受迫振幅限制在允许范围内。3) 噪声小。4) 温度场分布合理，热变形对精度影响小。5) 结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。6) 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件。7) 造型好，即使用经济，又美观大方。机架材料选择 由【 5】P18-4 金属铸造机架常用材料知：铸铁 目前是铸铁机架使用最多的一种材料，它的流动性好，收缩率 和线收缩小，容易获得较复杂的铸件。铸件还具有切削性能好、价格便宜 和易于大量生产等优点。并结合

21、瓷砖倒棱机的力学性能经查【5】P18-5表18.1-1铸铁机架常用材料得：选用灰铸铁 HT150HT150特点及其应用举例：流动性好。用于承受中等弯曲应力（约为107 Pa），摩擦面间压强5大于5X 10 Pa的铸件。如：大多数机床的底座（溜板、工作台）、鼓风机底座、汽轮机操纵座外壳、减速器箱体和汽车变速箱体、水泵 壳体等。机架的尺寸确定机架总宽为：300mm机架总高为： 210mm机架为一个等腰直角三角形框架，机架的壁厚为 10mm。5 传送带的设计查机械设计手册第 5 版 闻邦椿主编机械工业出版社出版 中国版本图书馆CIP数据核字（2009）第221414号 第2卷（以下简称【6】）由【6

22、】 P6-33 表 6.1-36 胶帆布平带规格查得胶帆布层数 z 3 、 4、 5、 6、 7、 8、 9带厚S 3.6、 4.8、 6、 7.2 、 8.4、 9.6宽度范围 b16-20、 20-315、 63-315、63-500宽度系列：16202532405063718090100 112125140160180 200224250280315355400450 500经与滚筒的直径和宽度要相适合初选传送带为：胶帆布层数3层带厚S 5mm宽度b 200mm胶帆布平带组成及其特点：此类平带由纤维组织物及组织粘合材料(如橡胶、塑料)制造。其结构由涂覆有橡胶和塑料的一层或数层布料或整体组

23、织物构成。整个平带采用统一的方法硫化或融合为一体。用帆布制成的平带称为帆布平带。传送带尺寸确定：由于要加工最大瓷砖为 300x 300mm最小瓷砖为10X10mm因此将传送带宽度定为200mm由于两滚筒见相距300mm则传送带总长：L=300X2+2X3.14X100=1214mm平带图如下：6滚动轴承的选取(1)根据工作条件确定轴承部件的结构类型。由于轴承的工作条件是低速运转，瓷砖倒棱机工作的时候。轴承既要承受径向力还要承受轴向力。轴承的负荷角较大B =arctan ( Fa/ Fr)本机器要求B =45o经查机械设计手册 机械工业出版社出版第 4 卷（以下简称【 7】）由【 7】P28-2

24、0 查得：应选用圆锥滚子轴承或角接触球轴承有【 7】P28-23 表 28.2-23 常用滚动轴承使用性能知： 应选用圆锥滚子轴承（其价格便宜）由【 3】P73 表6-6 知： 径向当量动载荷：当 Fa/ Fr?eR = Fr当 Fa/ Fr ePr=0.04 F+YFa时才能选用角接触球轴承 而瓷砖倒棱机的 Fa/ Fr =1 因此不能选用角接触球轴承。综上所述只能选用圆锥滚子轴承 （2）选择圆锥滚子轴承的规格依据机器的尺寸、转速来确定滚筒轴轴颈为25mm滚筒转速为低速运转查【3】P75表6-7圆锥滚子轴承（GB/T297-1994摘录）知 应选用的轴承代号： 30205轴承的尺寸：内孔 d

25、=25mm外径 D=52mm 轴承宽 T=16.25mm7 滚筒的设计（1）由【6】P6-33表6.1-36胶帆布平带规格查得 胶帆布层数 z 3 、4、5、6、7、8、 9带厚 S 3.6、4.8、6、7.2、8.4、9.6宽度范围 b 16-20、20-315、63-315、63-500现用胶帆布平带为：将传送带宽度定为200mm由于两滚筒见相距300mm则传送带总长：L=300X2+2X3.14X100=1214mm因此滚筒的尺寸为：总长210mm外径100mm具体尺寸如下图：(2)材料的确定查机械设计手册第5版 闻邦椿主编一一机械工业出版社出版 中国版本图书馆CIP数据核字(2009)

26、第221413号 第2卷(以下简称【8】)由【8】P9-135国内外常用工程塑料商品名称和性能特点查得：(一)ABS塑 料ABS 塑料的主体是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。苯乙烯使ABS有良好的模塑性、光泽和刚性；丙 烯腈使ABS有良好的耐热、耐化学腐蚀性和表面硬度；丁二烯使ABS有良好的抗 冲击强度和低温回弹性。三种组分的比例不同，其性能也随之变化。1、性能特点：ABS 在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。 它不透明，一般呈浅象牙色， 能通过着色而制成具有高度光泽的其它任何色泽

27、制品，电镀级的外表可进行电 镀、真空镀膜等装饰。通用级ABS不透水、燃烧缓慢，燃烧时软化，火焰呈黄色、 有黑烟，最后烧焦、有特殊气味，但无熔融滴落，可用注射、挤塑和真空等成型 方法进行加工。2、级别与用途：ABS 按用途不同可分为通用级 ( 包括各种抗冲级 ) 、阻燃级、耐热级、电镀 级、透明级、结构发泡级和改性 ABS等。通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机 器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电子部件， 如计算机终端、 机器外壳和各种家用电器产品； 结构发 泡级用于制造电子装置的罩壳等； 耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动 机外壳等；电镀级用于

28、制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明 级用于制造度盘、冰箱内食品盘等。二) 聚苯乙烯 (PS) 聚苯乙烯是产量最大的热塑性塑料之一，它无色、无味、无毒、透明，不孳生菌 类，透湿性大于聚乙烯，但吸湿性仅 0.02 ，在潮湿环境中也能保持强度和尺 寸。1、性能特点聚苯乙烯具有优良的电性能，特别是高频特性。它介电损耗小(1 X 10-53X10-5)，体积电阻和表面电阻高，热变形温度为6596C,制品最高连续使用温度为6080C。有一定的化学稳定性，能耐多种矿物油、有机酸、碱、盐、 低级醇等，但能溶于芳烃和卤烃等溶剂中。聚苯乙烯耐辐射性强，表面易着色、 印刷和金属化处理， 容易加工，

29、适合于注射、 挤塑、吹塑、发泡等多种成型方法。 缺点是不耐冲击、性脆易裂、耐热性和机械强度较差，改性后，这些性能有较大2、级别用途聚苯乙烯目前主要有透明、改性、阻燃、可发性和增强等级别。可用于包 装、日用品、电子工业、建筑、运输和机器制造等许多领域。透明级用于制造日 用品，如餐具、玩具、包装盒、瓶和盘，光学仪器、装饰面板、收音机外壳、旋 钮、透明模型、电讯元件等；改性的抗冲阻燃聚苯乙烯广泛用于制造电视机、收 录机壳、各种仪表外壳以及多种工业品： 可发性用于制造包装和绝缘保温材料等。（三）聚丙烯 （PP）聚丙烯是六十年代发展起来的新型热塑性塑料，是由石油或天然气裂化得 到丙烯，再经特种催化剂聚合

30、而成，是目前塑料工业中发展速度最快的品种，产 量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯而居第四位。1、性能特点 聚丙烯通常为白色、易燃的蜡状物，比聚乙烯透明，但透气性较低。密度为0.9g /cm3是塑料中密度最小的品种之一，在廉价的塑料中耐温最高，熔点 为164170C，低负荷下可在110C温度下连续使用。吸水率低于 0.02 %，高 频绝缘性好，机械强度较高，耐弯曲疲劳性尤为突出。在耐化学性方面，除浓硫 酸、浓硝酸对聚丙烯有侵蚀外，对多种化学试剂都比较稳定。制品表面有光泽， 某些氯代烃、芳烃和高沸点脂肪烃能使其软化或溶胀。缺点是耐候性较差，对紫 外线敏感，加入炭黑或其它抗老剂后， 可改善耐候性。

31、另外，聚丙烯收缩率较大， 为 12%。2、用途可代替部分有色金属，广泛用于汽车、化工、机械、电子和仪器仪表等工 业部门，如各种汽车零件、自行车零件、法兰、接头、泵叶轮、医疗器械 （ 可进 行蒸汽消毒 ） 、管道、化工容器、工厂配线和录音带等。由于无毒，还广泛用于 食品、药品的包装以及日用品的制造。综上所述，各种工程材料的优势作比较我们选用：ABS塑料ABS塑料具有的特点：ABS有良好的模塑性、光泽和刚性；丙烯腈使 ABS有良好的耐热、耐化学 腐蚀性和表面硬度；丁二烯使 ABS有良好的抗冲击强度和低温回弹性。三种组分 的比例不同，其性能也随之变化。8 瓷砖夹具设计（ 1 ）瓷砖倒棱机夹具的类型

32、由于为了实现瓷砖倒棱的自动化因此我选用自紧式夹具。夹具的特点是： 1. 夹紧力恒定2. 夹紧速度快、定位准确3. 大大降低了工人的劳动强度夹具图如下9.滚筒 4. 上压板 5. 下滚柱 10. 传送带瓷砖在下滚珠的作用下限制3个自由度：X转动、丫转动、Z移动瓷砖下棱与挡杆相接处限制2个自由度：丫移动、Z转动X方向为瓷砖进给方向不用限制。因此夹具设计合理。五、瓷砖倒棱机的整体效果图总结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的， 通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵， 而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计， 使我们不但巩固了理论知 识而且掌握了设计的步骤和要领， 使我们更好的利用图书馆的资料， 更好 的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCA等制图软件，为