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内冷式砂轮的机床附件结构设计及工艺设计.rar

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    编号:20180915103119928    类型:共享资源    大小:906.34KB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    内冷式 砂轮 机床附件 结构设计 工艺 设计
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    四 川 理 工 学 院毕 业 设 计(论 文)说 明 书题 目 内冷式砂轮的机床附件 机构设计及工艺设计 学 生 郑 力 铭 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 机械设计制造及自动化 03 级 1 班 学 号 0 3 0 8 1 0 1 2 7 __ 指 导 教 师 张 捷__ 四 川 理 工 学 院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目: 内冷式砂轮的机床附件结构设计及工艺设计 系: 机电工程系 专业: 机械设计制造及自动化 班级: 2003 级 1 班 学号: 030810127 学生: 郑力铭 指导教师: 张 捷 接受任务时间 2007 年 3 月 5 日 教研室主任 (签名) 系主任 (签名)1. 毕业设计(论文)的主要内容及基本要求(1).查阅和搜集设计资料(2).完成机床附件结构草图设计,确定主要结构形式(3).进行图纸设计(4).完成指定零件的工艺及工装设计(5).编写设计说明书2. 指定查阅的主要参考文献及说明(1)上海机床厂七二一工人大. 磨床设计制造[M].上海: 上海科学技术出版社,1972.7(2)上海纺织工学院,哈尔滨工业大学,天津大学.机床设计图册[M].上海: 上海科学技术出版社,1979.12(3)张捷.机械制造技术基础[M].成都:西南交通大学出版社,2005.123. 进度安排设计(论文)各阶段名称 起 止 日 期1 查阅和搜集设计资料 2007.3.5---2007.3.82 完成机床附件结构草图设计,确定主要结构形式 2007.3.9---2007.3.193 进行图纸设计 2007.3.20---2007.4.34 完成指定零件的工艺及工装设计,编写设计说明书 2007.4.4---2007.6.55 准备毕业答辩 2007.6.6---2007.6.24四川理工学院毕业设计(论文)第 3 页 共 53 页摘 要本文分析了磨床的各种知识及国内外的磨床冷却方式,并在此基础上加以改进,自行研究并设计了内冷式磨床的冷却装置及其机床附件结构。提出了解决冷却液进入磨削区域的问题,并设计了方案。文章对零部件的加工工艺进行了分析及其指定的零件的工装设计,对冷却液进行了分析并对其他各种机床的防护装置进行了分析,从中加以总结。文文章为内冷式磨床的研制整合了一套有效的结构方案分析改进方法。关键词:内冷式磨床;四川理工学院毕业设计(论文)第 4 页 共 53 页ABSTRACThis article has analyzed grinder each kind of knowledge and the domestic and foreign grinders coolant conditions, and performs in this foundation to improve, voluntarily studied and has designed in the cold grinder cooling system and its the engine bed appendix structure .Proposed the solution refrigerant enters rubs truncates the region the question, and has designed the plan. The article has carried on the components work clothes design to the spare part processing craft which analyzes and its assigns, has carried on the analysis to there frigerant and has carried on the analysis to other each kind offen gine bed protective equipment, performs to summarize. Artic learticle for an in cold grinder development conformity set of effectives structures plans analysis improvement method. Key word: In cold grinder; 四川理工学院毕业设计(论文)第 5 页 共 53 页目 录摘 要 ...........................................................................................................................................3ABSTRAC .................................................................................................................................4目 录 .....................................................................................................................................5第一章 前 言 .......................................................................................................................7第二章 磨削基本知识 ...........................................................................................................82.1 磨削概念 ................................................................................................................................82.2 磨削方法 ..............................................................................................................................10第三章 磨床简介及发展概况 .............................................................................................143.1 磨床简介 ..............................................................................................................................143.2 磨床发展概况 ......................................................................................................................15第四章 磨床技术参数的确定 .............................................................................................164.1 磨床的系列 ..........................................................................................................................174.2 选用的磨床参数 ..................................................................................................................20第五章 主要附件结构设计 .................................................................................................225.1 砂轮架概述 ..........................................................................................................................225.2 砂轮架设计 ..........................................................................................................................225.3 左/右卡板的分 析及加工工艺 ...........................................................................................245.3.1 零件工艺分析 ............................................................................................................................255.3.2 工艺过程分析 ............................................................................................................................265.4 输液管件的分析及加工工艺 ..............................................................................................265.4.1 零件工艺分析 ............................................................................................................................275.4.2 工艺过程分析 ............................................................................................................................275.5 自制腔体设计及加工工艺 ................................................................................................285.5.1 零件工艺分析 ............................................................................................................................295.5.2 工艺过程分析 ............................................................................................................................305.6 卡盘/固定螺母的设计及加工工艺 ....................................................................................315.6.1 零件工艺分析 ............................................................................................................................325.7 防护罩及挡板的设计及加工工艺 ....................................................................................345.7.1 零件工艺及其过程 分析 ............................................................................................................34第六章 防护装置与冷却装置 .............................................................................................366.1 防护装置 ................................................................................................................................366.2 冷却装置 .................................................................................................................................396.3 磨削液的分析 ........................................................................................................................45第七章 夹具的设计 ...............................................................................................................477.1 问题的提出 .............................................................................................................................477.1.1 定位基准的选择 ........................................................................................................................477.1.2 夹紧面的选择 ............................................................................................................................477.2 切削力及夹紧力的计算 ........................................................................................................487.3 定位误差的分析 ..................................................................................................................497.4 夹具设计及操作的简要说明 ..............................................................................................49四川理工学院毕业设计(论文)第 6 页 共 53 页第八章 结 论 .....................................................................................................................508.1 小结 ......................................................................................................................................50参 考 文 献 .............................................................................................................................51致 谢 .....................................................................................................................................52四川理工学院毕业设计(论文)第 7 页 共 53 页第一章 前 言磨床是金属切削机床的一种。大家知道,金属切削机床中刀具与工件之间的相对运动是一对基本矛盾,而机床是它们相互斗争,相互联结的矛盾统一体。在切削过程中,刀具和工件之间经过不断的斗争,刀具刃口从工件表面切除一层金属,使被切工件的表面达到预定的技术要求(尺寸大小、几何精度、表面光洁度等)。磨床是以磨具(它由无数微小磨粒粘结成不规则的“刀群” ,如砂轮、砂瓦、油石、砂带等)作为刀具来加工工件表面的,因此,它具有其他机床加工时所没有的特殊点,主要有:(1) 磨床的磨具(砂轮)相对于工件作高速旋转运动。(2) 它能使工件表面获得很高的精度和光洁度。(3) 它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料朗工件。(4) 易于自动化和组成自动线,进行高效率生产。由于磨床具有上述一些特点,因而它的使用范围较其他切削机床广泛。以陶土为结合剂与天然磨料结合的可高速旋转的砂轮,加速了磨削加工的发展,磨床逐步成为金属切削机床的一个重要组成部分。磨削加工是指用磨料类切除材料的加工方法,根据工艺目的和要求不同,磨削加工已发展为多种形式的加工工艺。通常按工具类型进行分类,可分为使用固定磨粒的和游离的两大类。各种加工形式的用途、工作原理和加工运动情况有相当大的差别,但都存在摩搽、微切削和表面化学反应等现象,只是形式和程度不同而已。磨削加工是机械加工行业目前获得精度零件表面的主要方法,磨削加工质量的好坏直接影响到零件的质量和使用,而磨削加工过程的质量控制又十分复杂,影响因素众多,特别是磨削热,磨削温度的影响尤为重要。众所周知,磨削区局部瞬时温度高达 1000 度左右,容易引起工件的烧伤,变形和裂纹。因而成为限制磨削效率并影响磨削质量的一个关键因素。在磨削过程中使用磨削液对减少磨削热,降低磨削温度具有很重要的作用。但由于磨削过程的特殊性,磨削过程中磨削液并不能很好地进入磨削区,因而达不到减少磨削热,降低磨削温度的作用,而采用内冷式砂轮磨削,即由砂轮内部向外喷冷却液,使其由磨削区向外流动,润滑冷却效果更佳。利用砂轮的的多孔性,从砂轮中心供给磨削液,通过砂轮内孔或侧面进入砂轮体内,利用砂轮旋转时的离心作用,将磨削液通过砂轮上的气孔甩出,这样能有效的将磨削液送入磨削区内。在重负荷磨削,内孔磨削及其磨削耐热钢和高温合金等难磨削的材料时,采用内冷式效果较好。然而,由于砂轮气孔比较小,磨削液必须经过精密四川理工学院毕业设计(论文)第 8 页 共 53 页过滤,以免磨削液中的杂质将砂轮气孔堵塞。此外,砂轮整个周边都甩出磨削液,必须解决油雾问题。此方法正待研究,生产尚待研究改进。本次设计主要依据 MM7132A 型精密卧轴矩台平面磨床而改进,使原有的外冷装置改为内冷式砂轮。该机床主要是用砂轮周边磨削平面,也可以用砂轮的端面磨削槽和凸缘的侧面。通过对内冷式砂轮磨削机理进行研究,初步对使用内冷式砂轮的机床进行附件结构设计和工艺设计,使其能够将四年所学知识融会贯通,也使其在设计过程中不断学习一些新知识。同时,为即将步入工作岗位,作为机械设计制造技术人员从事机械设计制造工作打下一定基础。通过此次毕业设计环节,培养查找资料,分析问题,解决问题的能力,使其养成认真仔细,精益求精的科学工作习惯。限于编写者的水平和时间仓促,难免有不足,缺点和错误之处,敬请老师和同学们批评和指正。第二章 磨削基本知识磨削就是用砂轮对工件表面进行切削加工,是机器零件精密加工的主要方法之一。磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用结合剂粘结而成。将砂轮放大,可以看到在砂轮表面上杂乱地分布着很多尖棱多角的颗粒——磨粒。这些锋利的磨粒类似于铣刀的刀刃,磨削就是以这些磨粒为刀刃,在砂轮的高速旋转下,切入工件表面。所以磨削的实质是多刀多刃的高速微量切削过程。磨削每次磨去的金属较薄,主要用于精加工。磨削不仅能加工普通的金属,如:碳钢,及其一些有色金属和非有色金属材料,而且还可以加工硬度很高的材料,如:淬火钢,各种切削用刀具及其陶瓷。这些材料用金属刀具很难加工,有的甚至根本不能加工,这是磨削加工的特点之一。四川理工学院毕业设计(论文)第 9 页 共 53 页2.1 磨削概念我们介绍了磨削与其它金属切削(车、铣、刨、钻等)有不少相似之处,也有不同的地方,即磨削特殊的本质。我们的任务是设计磨床,因此首先需要认识磨削过程的特点。了解它、掌握它,采取相应的措施,更好地完成设计任务。下面就来具体分析磨削过程的一些特点:(1) 在磨削过程中,由于砂轮以很高的速度旋转,离心力很大,若砂轮的质量不好或安装不妥,易造成砂轮碎裂产生事故,必须特别引起重视,因此在设计时要考虑可靠的防护设备。工件在磨削过程中,往往由于砂轮结构不均匀,引起砂轮高速旋转的不平衡,产生振动,影响工件表面质量和机床的使用寿命,严重时也会引起砂轮碎裂。因此,各种磨床必须具备砂轮的平衡措施。(2) 砂轮具有自锐的性能,所谓“自锐性”,就是磨粒磨钝后在磨削力的作用下,自行破碎并从砂轮工作发面上脱落下来,露出新的磨粒,使磨削加工能继续正常进行。但由于磨削过程很复杂,如磨屑、破碎了的小磨粒以及结合剂等,会塞住砂轮的孔隙,使砂轮切削性能降低,严重的甚至可能使砂轮工作表面被破坏,特别对表面光洁度要求较高及保证有正确形状的工件(如螺纹、齿轮等)。因此单纯靠砂轮自锐还不能满足要求,还必须靠人工进行修整,所以应具备砂轮修整器。 (3) 在磨削过程中,由于磨削速度很高,磨粒和被加工工件之间的摩擦大,以及工件材料塑性变形的结果,会产生大量的切削热,其温度可达 1000 度以上,这超过一般碳钢的相变温度,甚至接近钢的熔化温度,并使剧热的磨屑被砂轮“刀齿”带走,在空气中与氧接触发生氧化作用.产生常见的火花。在这样高的温度作用下,会使工件材料的性能和硬度改变,影响质量。同时工件的内部和表面有很大的温差,特别是对导热性能较差的材料,温差更大,将产生磨削应力。可能使工件发生裂纹。因此,为了减少摩擦,带走热量,降低磨削温度,及时冲掉磨屑,使其不粘附在砂轮的表面上,以提高表面质量,在设计磨床时必须考虑具有较好的冷却装置。(4) 砂轮上的磨粒形成的“刀齿”,多半是负前角和小后角。且其刃口又非绝对尖锐,所以工件表面产生很大的变形和摩擦,特别是磨粒变钝、磨削很薄、负前角大时,金属变形更加严重,这样使被加工工件表面产生硬化现象。磨削过程中产生的磨削力(用 P 来表示总的磨削力),它又可分解为三个彼此相互垂直的分力(图 2--1)。第一个分力叫切向力,它作用于工件的切线方向,是决定砂轮切削功率的依据,四川理工学院毕业设计(论文)第 10 页 共 53 页以 Pz 表示。第二个分力叫径向力,它是沿着砂轮(或工件)半径方向的作用力,以 Py 表示。 第三个分力叫轴向力,它是沿着工件轴线方向的作用力,以 Px 表示。图 2--1 磨削力分解图由于“刀齿”是负前角,所以磨削过程中工件受到很大的径向力 Py 的作用,使工件发生弯曲,影响工件的精度,特别是磨削细长的工件造成直径误差更大,因此在设计磨削圆柱类工件的磨床时,不能忽视中心架的问题。2.2 磨削方法我们知道磨床的种类很多,磨削形式也不少,有外圆磨、内圆磨、无心磨、平面磨、螺纹磨、齿轮磨等等。尽管磨削形式多种多样,加工工件表面形状不一,但以砂轮工作发面来分,基本上可分为下列三种磨削方法:(1) 周边磨削;(2) 端面磨削;(3) 成形磨削。表 1 就是按上述分类方法介绍几种常见的磨削形式、运动关系及其特点。除了表l 中所介绍的磨削方式外,还有外圆切入、切向磨削、行星内圆磨削等等,这里不再一一列举了。
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