玻璃磨边机的设计

1、河南科技大学2011届本科毕业论文（设计）玻璃磨边机械设计学生姓名： 所在院系： 机械工程系所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名： 完成时间： 2011年5月10日浅析机械磨边机发展趋势摘 要玻璃磨边机设计主要通过工作原理、结构和特点进行设计，在计算和设计的过程中进行对磨边机各个零件图进行结构造型，采用不同的加工工艺具有特定功能的玻璃产品。主要是用来对加工玻璃的磨平，以及根据要求将玻璃磨削一些特殊的形状。本文主要介绍玻璃磨边机发展现状及设计中实现的加工设计。本次设计的磨边机增加磨头和磨头电机的数量，大大提高了连续性磨削、生产效率和产量高的特点。运用所学的CAD制图软件描绘出磨边机各个零件和

2、组件的图纸，磨边机通过手动、数控控制等控制磨轮电机和旋转进行玻璃加工，合理操作磨边机能够延长磨边机的寿命。关键词：玻璃磨边机，工作原理，磨头，电机Analyses development trend of mechanical edge grinding machineAbstractGlass edge grinding machine design mainly through the working principle, structure characteristics and design, in the process of calculation and design of ed

3、ge grinding machine parts graph structure model, using different processing craft glass products with specific functions. Mainly used for processing glass smooth, and glass grinding some special shapes according to the requirements. This paper mainly introduces the development and implementation in

4、the design of glass edge grinding machine processing design. The design of the edge grinding machine to increase the number of grinding head and the grinding head motor, greatly improving the continuous grinding, the characteristics of high production efficiency and productivity. Use CAD drawing sof

5、tware paint edge grinding machine parts and components of drawings, edge grinding machine by manual and CNC control, control of grinding wheel motor and rotating glass processing, reasonable edge grinding machine operation can prolong the life of edge grinding machine.Keywords: Glass edge grinding m

6、achine, the working principle of grinding head, motor 目 录绪论11 玻璃磨边机定义及特点11.11 玻璃磨边机的定义11.12 玻璃磨边机的特点11.2玻璃磨边机构造和种类11.21 玻璃磨边机构造11.22 玻璃磨边机种类11.3国内外发展和应用情况22玻璃磨边机32.1 玻璃磨边机作用42.2玻璃磨边机工作原理43玻璃磨边机设计原则43.1玻璃磨边机基本设计方案44.玻璃磨边机设计与计算45 玻璃磨边机方案图纸的设计46 玻璃磨边机应用与展望4附录4附录 题目4附录II 题目4绪论随着汽车行业和建筑业的快速发展，人们对玻璃的需求量也大

7、大增加，使得玻璃行业也得到迅速的崛起。由于玻璃加工机械水平的技术的不完善，大部分玻璃加工企业生产能力和加工质量存在很大的问题。所以世界玻璃生产企业都在寻求产品创新、工艺的改进，降低成本技术改进要求。众所周知，建筑行业的快速发展使得建筑业中门窗玻璃需求量也就越来越大，如各种铝合金门窗、玻璃钢门窗、塑钢门窗等玻璃门窗占总面积很大的比重。所以，节能型玻璃的开发使用对建筑行业有着非常重要的意义。我国的玻璃产业也发展比较迅速，发展规模越来越大，然而磨边机作为玻璃加工的重要机器加工设备，因此对于玻璃磨边机的设计和加工有着严格的要求，但是我国玻璃磨边机设备加工不成熟，大多只适用于单件的加工，有着不能大量生产

8、的弊端，而且玻璃磨边机自动化程度低，加快玻璃磨边机自动化发展刻不容缓。因此本文设计玻璃磨边机主要改进提高磨边机的工作效率和大量生产。1 玻璃磨边机定义及特点1.11 玻璃磨边机的定义玻璃磨边机是出现最早且用量最大的玻璃深加工设备之一。是把玻璃磨平或者制作一些特殊形状。玻璃磨边机主要适合于家具玻璃、建筑玻璃、工艺玻璃的加工，是玻璃机械加工设备中用量最大的冷加工设备之一。是把玻璃磨平，或者制作一些特殊形状。一般分为手动、数显控制等配置。合理的操作能保证机器运转正常，延长机械寿命，提高加工产量。1.12 玻璃磨边机的特点一、用途单一，只能磨各类直线边；二、可连续磨削，生产效率较高；三、可磨削尺寸较大

9、的平板玻璃。1.2玻璃磨边机构造及种类1.21玻璃磨边机构造 玻璃磨边机主要是有主机，磨头组件（电机，拖动板件，喷水螺帽，磨轮压圈，进水轴，旋转套，保护套，磨轮），磨头电机（电机轴，前挡盖，中挡盖，前法兰盖，内轴承压盖，电机外壳，后法兰盖，蝶形弹簧，后透盖，接线盒盖，挡油环），拖板组件（底板，滑动板，拖动丝杆，耐磨套，固定刻盘，耐磨垫，刻度盘，端套，锁紧杆，方支座，螺母板，斜铁，转轴），磨轮梁，磨头，轴套，玻璃夹紧机构弹性夹持机构，上下料机构和皮带轮输送机构，角度调整机构等构成。1.22 玻璃磨边机种类现在国内玻璃深加工企业使用较多的几种玻璃磨边机：分为单臂异形磨边机、直线磨边机、靠模磨边机、

10、斜边磨边机等。直边机主要是玻璃的底边及棱角的磨削和抛光。加工速度可以调节，具有振动小、易调试、高精度等特点。一般有4磨头直边机、8磨头直边机、9磨头直边机、10磨头直边机。斜边机主要用于加工平板玻璃的直线斜边和圆底边。磨头采用电机精度高、能耗低，主传动采用无极减速器调节，同步带输送，后链板采用锻打加厚钢板并经过特殊工艺热处理，前后导轨链条均为超耐磨材料和严格的加工工艺制成，有效增加链板链条的使用寿命，减小压板摩擦力。玻璃圆边磨边机适用于磨削不同尺寸厚度平板玻璃的直线圆边等。利用磨轮对周边磨削，粗磨、精磨、抛光一次完成。靠模机是利用模板准确定位，能够精确磨出来玻璃大小、尺寸，而且生产效率极高。但

11、是靠模磨边机需要制作专一的磨板加工，当需求量较高时，模板用量大，模板价格高，更换使用模板难度大，所以此磨边机一般不适合大量生产的玻璃加工的行业。1.3 国内外发展与应用情况玻璃磨边机设备是在20世纪80年代发展起来的，由于材料科学发展较快，人们利用纳米技术、表面处理技术等高新技术开发出各种环保节能型、智能型等新型深加工玻璃，增加玻璃的使用效果，改善了人类的生活用途。虽然我国的玻璃行业发展迅速，甚至达到世界先进水平，但是，深加工玻璃技术与国外相比仍有很大的差距，没有形成专业的生产规模和专业的产品研究，所以我国玻璃行业仍需要加速发展。我国从21世纪以后开始运用发展玻璃磨边机设备，但是发展中存在很多

12、的问题，主要是玻璃对角线的误差，和加工尺寸精确度等问题。但是我国这方面的技术仍然比较落后，设备也需从外面进口，我国目前仍然处于发展这方面技术的阶段。我国大部分玻璃磨边机都是从外面进口的，进口磨边机主要来自意大利生产，进口的磨边机从产品质量和数量、精度、机器的寿命来看都要比国内的设备好，因此国内一般都是从外进口，但是进口磨边机设备价格昂贵，是国内生产的好几倍，所以国内磨边机的技术发展刻不容缓，但是目前国内还是要从外进口，完全依靠国外设备的弊端也是非常明显的，进口价格昂贵，需要大量的外汇去供应，而且对设备的订购和购买的周期长，对商家的发展有着重要的影响，机器本身重要的技术要求也了解不深，一般机器有

13、问题保养需要请外国人士帮忙，对正常的生产会有很大的影响，支出费用高。因此，我国玻璃磨边机技术的研发和发展是刻不容缓的工作，不仅能提高玻璃的加工技术水平和市场开发的效果，而且随着生活水平的提高，高质量玻璃的前景也是很可观的。2.玻璃磨边机2.1 玻璃磨边机作用玻璃磨边机是根据所需要的玻璃边部磨削成特定的形状，主要是由磨削进给系统和加工工作台等机械结构构成的。磨边机运作时先把被加工的玻璃放置在加工工作台上，通过磨头电机驱动使得玻璃在加工工作台上移动，从而电机带动砂轮和进给系统控制磨削砂轮运动的轨迹，使得玻璃可以磨削成不同的所需形状。2.2 玻璃磨边机工作原理玻璃磨边机主要是采用磨轮和电机来加工玻璃

14、产品，达到磨削抛光的效果，通常玻璃磨边机可以实现粗加工，精加工，抛光等一次性完成。然而玻璃表面相互作用水解生成覆盖表面的一层薄膜，而薄膜主要成分是胶态硅氧，由于研磨或抛光的作用而使薄膜损坏露出表面，新的表面与水继续作用而生成新的保护膜覆盖表面，此过程重复进行，最终达到研磨和抛光。3 玻璃磨边机设计原则 玻璃磨边机原则是安全、可靠、高效率、低成本。 1. 能保证系统长期稳定运行。2. 实用性：直边的粗磨、半精磨、精磨；粗抛、半精抛、精抛、倒角精磨、抛光等工序一次性完成。3. 维护功能：系统具有自我诊断、报警功能，维护方便。4. 价格：系统投资合理，成本低，便于推广使用。5. 主要技术指标：（1）

15、速度范围：0Slnjmin（2）单边最大磨削量：4mm（3）加工玻璃宽度：3004000mm（4）加工玻璃厚度：32smm（5）总功率：50kw（6）电压频率：380v50Hz（7）倒角角度：45“±3” 夹持胶带运行速度：V=0.4 2.7mmin 许用玻璃厚度：=3-20mm 可磨玻璃之尺寸范围:150×150-2000×2000mm斜边角度范围:5°- 45°斜边宽度: B30mm3.1 玻璃磨边机基本设计方案（1）主传动采用变频器调速，使电机获得各种所需转速；（2）玻璃的夹紧方式采用两条橡塑带弹性夹持；（3）玻璃取立位安放；（4）手工上

16、下料，同步齿形带输送；（5）角度调整为电动，面板上有相应的数字显示；（6）宽度进给即可电动也可手动，面板上置有数字显示装置； （7）各磨头电机均有相应的电流表显示工作电流大小。3.2 主运动与进给运动传动方式的选择齿轮传动的分类及其特点齿轮传动按啮合方式可分为外啮合传动和内啮合传动。按齿轮的齿向可分为直齿圆柱齿轮传动和斜齿圆柱齿轮传动；直齿锥齿轮传动和人字齿圆柱齿轮传动。齿轮种类比较多传动形式多样化，制造和安装精度较高，传递功率和速度范围比较大（功率可从很小数到数十万千瓦，圆周速度可从很小到每秒一百多米以上）。3.3夹紧方式的确定工件加工时由于受到的外力比较大主定位会被破坏，就应对加工工件施加

17、夹紧力，防止工件的移动。也可采用气缸推动压紧轮向下运动，直到玻璃的夹紧。选用一个可调节压力的减压阀，防止压力过大将玻璃工件压碎。使得夹紧方式更为牢靠。3.4动力源确定可采用普通的交流电动机驱动，有7个电机，一个驱动磨轮转动，一个驱动进给的工作台来进行加工处理，选取电机功率为1.8kw，使用系数为2.0所以选电机功率N=1.8×2.0=3.6kw。3.5 玻璃工件的定位玻璃工件加工时，必须把工件放置的位置和加工刀具放置位置一致，以便保证加工工件的形状和加工精度，这是工件加工中的定位。定位分为完全定位和不完全定位两种。完全定位是由工件的六个自由度被夹具的定位元件限制，而在夹具中占有完全确

18、定的唯一位置，称为完全定位。不完全定位是根据工件加工表面要求的不同加工，定位支撑点的数量可以少于六个。不完全定位是有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求没有影响，不完全定位是允许的。过定位有时会导致工件或定位元件变形，影响加工精度，应该禁止使用，当过定位不影响加工精度时，有时可以采用。通常情况下，一个零件有六个自由度，当设计夹具时要将这六个自由度都进行约束。在设计时约束的自由度少于六个时，为欠定位；多于六个则为过定位。一般的在不影响夹具正常使用时，欠定位可以出现。但过定位一般不允许出现。4. 玻璃磨边机设计与计算4.1带传动带传动类型原理及其特点带传动可分为摩擦型和啮合型两大类，摩擦

19、型又包括平带传动和V带传动等，是利用带作为中间挠性件来传递运动或动力的方式。传动带由主传动带和从传动带传递，传递过程中对带有一定张紧力，传动时通过带和带轮的摩擦力进行传递运动和动力方式。带传动的特点是具有很强的弹性，通过摩擦力进行传递，结构简单，传递噪声小，传动平稳，也能缓冲吸振，当传递过载时会在带轮上打滑，对其他零件起保护的作用，比较适用于中心距较大的传动特点。4.2 滚筒设计计算4.21 滚筒的选择滚筒是玻璃磨边机中输送机的重要组成部件，滚筒可分为传动滚筒和该向滚筒两大类。该向滚筒主要用于输送机端部的改向行为，传动滚筒主要是将驱动装置的扭矩传到输送带上，因此选择滚筒直径应该考虑输送带发生弯

20、曲的频次和输送带绕过滚筒输送带的弯曲应力，输送带的安装地点和使用条件。然而选择比较大的直径滚筒对输送带的传动比较有利。滚筒其他的相应条件也随着发生变化。4.22 输送带的滚筒直径计算由公式 D=360（T1+T2）3.1415【P】Ab可知【P】-输送带许用比压，T1为输送带紧张张力，T2为输送带松边张力。由此可知主动滚轴直径 400mm，而被动滚轴直径为370mm。玻璃磨边输送时带产生很大的摩擦，输送带产生很大磨损，一般滚筒选择比较厚的外壳用于传动。由夹持带的主滚动轴直径为400mm，被动滚轴直径为370mm，可以计算出输送料带速度比：i= i1 × i2 × i3 i=

21、 370400×i1× i2 × i3n1=n2i， n3=n2i n4=n5465又可知 n1=V（D+2）=5.1rmin可知：n1为齿带线速度 n2为接料带主动齿轮带的转速n3为送料带主动齿轮带的转速n4为为主动的夹持带 D为齿形带主动轮直径n5为主驱动电机转速 V为齿形带线速度有上述可知 当n=1000rpm 可知n4=n5465=2.15rpm将上述条件代入可得 i= i1 × i2 × i3 =0.584.3减速装置的选择4.31 减速机的概念及作用 减速机是一种利用齿轮的速度转换器将电动机的回转数减速到所要的回转数的动力传达机构。

22、目前用于传递动力与运动结构中，减速机运用非常广泛。减速机的作用主要是降速同时提高输出扭矩。减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。4.32 减速机的工作原理 减速机大部分用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上齿数比较少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，就是通过大小齿轮的啮合进行传动的形式，而且大小齿轮的齿数之比，就是传动比。4.33减速机的种类 减速机是一种相对精密的机械，主要是用来降低转速增加扭矩。种类繁多，型号各异，不同种类有着不同用途，可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器：按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照减速

23、器齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器，按照减速器布置形式可分为展开式、分流式和同轴式减速器。4.34减速器总速比选取带的速度V=2.8mmin，带厚为12mm,调速机n=1000rpm所以总减速比I=(D+2×12)nv=480,因此原则合适的减速比.公用减速器型号:WSJ-120I 型杆式减速器,速度比: i=16。后夹持带减速器型号:WSJ-150 型,速度比: i=32。前夹持带减速器型号:WSJ-150 型,速度比: i=32。4.35校核夹持带速度带传动的最大线速度V=(D2)nI所以将D=400mm，=12mm，n=1000rpm代入式中可得V=3.0mmin同

24、理带传动的最小线速度V=(D2)nI ，其中n最小为180rpm，所以最小线速度V=0.5mmin转角与电机转数关系利用余弦定理 a2=b2+c2-2bc cos A 代入可得求得A=67.12° 由上诉可知：a=400mm，b=380mm所以可知转角度数是由基数开始且全为基数值。已知i=3216，所以i=2输料带取i1=1927， i2=1，i3=1523所以，实际速度比为：i输=i1 × i2 × i3=0.46带速度V=n输（D主+2齿）i输=2.64mmin送料带取i=1828，i2=1, i3=1523所以，实际速度比为i=0.87 i1 ×

25、i2 × i3= 0.36带速度 V送=n（D主+2齿）i输=2.83mmin可知n夹=n0.87=2.145. 方案图纸的设计5.1整体的方案图纸设计主要是采用磨轮和电机来加工玻璃产品，达到磨削抛光的效果，通常玻璃磨边机可以实现粗加工，精加工，抛光等一次性的完成。图5.1 玻璃磨边机磨轮梁磨头安装图5.2 磨头组件图纸的设计磨边是由电机直接驱动，结构简单。磨边砂轮的进给调节是在主梁的宽度调定后为精度限制成品砖的尺寸或每个磨头的吃刀量而进行的调节。主要是由（电机、拖板组件、喷水螺帽、磨轮压圈、进水轴、旋转套、保护套、磨轮等构成）。5.3 磨头电机图纸设计磨头电机具有“高速磨头、高速磨

26、头电机”的特性，在高速磨削和钻铣削等领域具有优良的性能，又能用于高速磨削轴承微型小孔及沟道等。主要用于玻璃切割，金属材料磨削等。磨头电机具有高转速、高精度的特点，目前国内磨头电机的最高转速可达到6-9万每分，精度可控制在5um以内。也具有无极变频调速的特点，通过变频器可以控制想要的变速，这样可以大大提高了生产效率。磨头电机主要包括（电机轴、前挡盖、中挡盖、前法兰盖、内轴承压盖、电机外壳、后法兰盖、碟形弹簧、后透盖、接线盒盖、挡油环等）。磨头电机装配时严格按照电机装配的标准装配；选取电机功率为P=1.5kw和P=2.2kw两种，转速均为2800rpm，两种电机外型尺寸一致；空运转时轴向窜动不大于

27、0.03，径向跳动不大于0.04，且无异常声音，转动平稳；机轴承温升不超过55°；机表面烤黑色锥纹漆；电机用作FZM10、FZM14和FJM10底边和倒角的粗精磨头电机。5.4 电机轴的图纸设计电机轴中转子也是电机中的旋转部件。电机由转子和定子两部分组成，它是用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换装置。电机转子分为电动机转子和发电机转子。 转动方式电机转子分为内转子转动方式和外转子转动方式两种。内转子转动方式为电机中间的芯体为旋转体，输出扭矩（指电动机）或者收入能量（指发电机）。外转子转动方式即以电机外体为旋转体，不同的方式方便了各种场合的应用。由上述图可知电机轴主要由螺纹，锥度，

28、键槽，退刀槽等部分组成。电机轴也具有加工精度和表面质量要求都非常高。制作按照标准制作，并淬火4852HRC;所有倒角设为1.5×45°，其余尖边倒钝；转子作动平衡，不平衡小于或等于2.5mms°。前挡盖的图纸设计前挡盖主要是油封前端的前盖与电机转轴之间密封套设有带迷宫槽的防水密封圈；带迷宫槽的防水密封圈有效地将外界与前盖内的零件阻隔开，使润滑油不能流出而达到密封的目的，同时起到防止磨削玻璃时的水进入到电机主轴内，易于安装无需压紧结构，防水防尘设施密封效果好，使用寿命比较长。技术要求为尖边棱角倒钝；表面氧化，材料选取1Cr13进行技术加工。 中挡盖和轴承盖图纸设计拖

29、板组件和底板图纸设计拖板组件主要是实现纵向横向移动，由底板、滑动板、拖动丝杆、耐磨套、固定刻盘、耐磨垫、刻度盘、端套、锁紧杆、方支座、螺母板、斜铁、转轴等组成。滑动板图纸的设计 滑动板用于玻璃工件进行的滑动。滑动板设计要求辐件不得有气孔、砂眼、裂纹等进行人工时效处理并且进行退火；燕尾导轨面与底板、斜铁配刮研，两面间隙不得大于0.04，而后才可做M14×1.5-7H的左旋螺纹；燕尾与螺孔中心平衡度0.04215；所有尖边倒角1×45°。磨轮图纸设计 玻璃磨边机磨轮就是对玻璃进行磨光的滚轮。 磨轮一般由一个大轮和小轮组成，本组件设计共用7个磨轮，其中3个为金刚轮，4个

30、为树脂轮；加工长度总长为150.玻璃磨边机电机的选择 玻璃磨边机主电机一般是采用普通电机，是通过电机变动频率来调速代替机械的无级调速。而且变频调速电机价格比较适中，与机械无级调速成本相差较小且提高了本机的数字化程度。减速器速度比相同，转向相反，以保证带速一致，且带的夹紧侧运动方向相同。考虑到安装与调整，两带之间，主动轴与减速器之间以万向联轴结相连接。为适应玻璃厚度变化的需要，后带的支撑架置于滑动导轨之上，可用相应的手轮调整其与前带的距离。电机外壳和接盒盖图： 5.4碟形弹簧和轴套设计碟形弹簧具有体积小，负荷较大，组装方便等优点，碟形弹簧是在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧，在承受负载变形后，储蓄一定的势能，当螺栓出现松弛时，碟形弹簧释放部分势能以保持法兰连接间的压力达到密封要求。碟形弹簧应力分布由里到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果。轴套要求铸件不得有气孔、砂眼、夹渣、疏松、裂纹、白口等铸造缺陷；所有尖边棱角倒钝；表面喷蓝色漆。前、后法兰盖的设计前后法兰盖中间是不带孔的法兰，主要封住管道堵头用途。作用与焊接头和螺帽一样，法兰盖可随时卸下来比较方便。要求前法兰未铸造圆角R5,后法兰未铸造圆角R35；表面与电机轴刷同色油漆。6.玻璃磨边机应用与展望玻璃