焊縫自動(dòng)打磨機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書docx

1、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名： 劉昱軻 系 別： 工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)制專升本2班 學(xué) 號(hào)： 2011701247 指導(dǎo)教師： 侯明亮 完成時(shí)間： 2013-6-15 2013年 6 月 15 日摘 要目前，大部分金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)加工能力有限，對(duì)于焊縫的處理還處于低級(jí)水平，導(dǎo)致成本投入高、生產(chǎn)效率低和工作環(huán)境差。本次設(shè)計(jì)針對(duì)打磨設(shè)備機(jī)型小和機(jī)械化程度不高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)焊縫自動(dòng)打磨機(jī)，目的在于解決實(shí)際生產(chǎn)焊縫的處理問題。與傳統(tǒng)小型打磨相比，本次設(shè)計(jì)的打磨機(jī)的主要特點(diǎn)是自動(dòng)和環(huán)保。通過電機(jī)應(yīng)用代替人力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)。設(shè)計(jì)了

2、砂輪罩，用于阻擋切屑和灰塵，實(shí)現(xiàn)環(huán)保。結(jié)合模具的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了小車和工字鋼導(dǎo)軌。通過小車在工字鋼導(dǎo)軌內(nèi)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)x向的運(yùn)動(dòng)，通過工字鋼導(dǎo)軌的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)y向的移動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)平面上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)打磨時(shí)砂輪受摩擦力的作用，對(duì)焊縫自動(dòng)打磨機(jī)主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。該設(shè)備可對(duì)鋼軌模具的上表面焊縫進(jìn)行實(shí)際打磨處理，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力的解放和生產(chǎn)效率的提高。最終提高企業(yè)在同行業(yè)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞： 模具 焊縫 打磨機(jī) 小車 軌道 design of the welded joint automatic dresser abstractat present, the processing ability

3、of majority of metal structure profession is limited, and the processing of welded joint is still in the preliminary level, which causes the high cost investing, the low production efficiency and the bad working conditions. in view of characteristic of small type polishing equipments and low mechani

4、zation degree to design the welded joint automatic dresser, in order to solve the actual question of the welded joint processing. compared with the traditional small polish, this designed dresser main characteristic is automation and the environmental protection. replaces the manpower to be automati

5、c through the motor application. the grinding wheel cover designed, which used to preventing the scrap and the dust, can realize environmental protection. combined with the characteristic of mold, has designed the cart and the i-steel guide rail. realize the movement through the cart in i-steel guid

6、e rail migration which x approaches, realizes the migration through the i-steel guide rail migration which y approaches, finally get a point movement. when design process, according to the friction force function when, carried on to the welded joint automatic dresser main spare part the design and t

7、he computation. this equipment may carry on actual polish processing to the rail molds surface welded joint to liberate the labor force and enhance the production efficiency. finally it enhances the competitive power enterprise in the same profession domain.key word: mold; welded joint; dresser; sma

8、ll cart; track目 錄中文摘要.iabstract.ii第一章 緒論.11.1 課題來源及其意義. . . .11.2 本設(shè)計(jì)要解決的主要問題.11.2.1國內(nèi)機(jī)械加工行業(yè)打磨現(xiàn)存的問題 .21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)況.21.3.1國內(nèi)相應(yīng)打磨機(jī)技術(shù)發(fā)展不成熟 .21.3.2國際打磨技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟.3第二章 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的總體方案設(shè)計(jì).52.1焊縫自動(dòng)打磨機(jī)設(shè)計(jì)原理.52.2結(jié)合實(shí)際提出具體設(shè)計(jì)方案.62.2.1焊縫的確定.62.2.2模具的焊后打磨工藝.72.2.3設(shè)計(jì)方案選擇確定. .7第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算.93.1 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析.93.1.1打磨機(jī)的運(yùn)

9、動(dòng)分析.93.2焊縫自動(dòng)打磨機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析.103.3 對(duì)焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì).103.3.1電動(dòng)機(jī)初選.103.3.2皮帶輪.123.4焊縫自動(dòng)打磨機(jī)主機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).123.4.1砂輪.133.4.2砂輪罩.143.4.3砂輪機(jī)主軸.153.4.4調(diào)整支座.173.4.5固定螺釘.173.4.6機(jī)架.173.4.7調(diào)整螺桿機(jī)構(gòu).183.5焊縫打磨機(jī)的軌道支架設(shè)計(jì).183.5.1軌道支架總體設(shè)計(jì)方案.183.5.2導(dǎo)軌軌道支撐方案確定. 193.5.3軌道機(jī)構(gòu)構(gòu)成零件設(shè)計(jì). 19第四章 結(jié)論.20參考文獻(xiàn).21致謝. .22青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1 課題來源

10、及其意義因在北京航華星金屬結(jié)構(gòu)廠實(shí)習(xí)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，根據(jù)給德國公司制造的鐵路軌枕模具的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)的人工打磨存在效率低下和環(huán)境污染的問題 。焊縫打磨機(jī)最早是加拿大的研究人員發(fā)明研制，后來法國科研人員提出了改進(jìn)。我國最早從上海引進(jìn)，發(fā)現(xiàn)仍存在問題。根據(jù)焊后打磨工序中打磨存在的上述問題，因此提出設(shè)計(jì)方案，意義在于加強(qiáng)環(huán)保，提高企業(yè)效益。1.2 本設(shè)計(jì)要解決的主要問題.1.2.1 國內(nèi)機(jī)械加工行業(yè)打磨現(xiàn)存的問題一金屬結(jié)構(gòu)廠打磨技術(shù)領(lǐng)域的效率較低隨著我國加入世貿(mào)組織，中國機(jī)械行業(yè)，特別是板材、模具、焊接等機(jī)加行業(yè)在國際接軌合作上獲得大步發(fā)展。我國機(jī)械制造業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，效率低，成本高，投入產(chǎn)

11、出性價(jià)比低。如今隨著科技的迅速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)得到的普遍重視，大量的體力勞動(dòng)被一些自動(dòng)化裝置所代替，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。但在國內(nèi)實(shí)際的機(jī)械加工生產(chǎn)當(dāng)中，特別是在機(jī)加工車間當(dāng)中，焊縫的打磨都是用人工的，效率低下，且打磨不徹底。三五個(gè)人可能需要半天或一天才能打磨完。具體因中國國情，人口多勞動(dòng)力廉價(jià)，廠家多雇傭更多勞動(dòng)力來提高產(chǎn)量，因而導(dǎo)致效率不高。二打磨內(nèi)容單調(diào)且安全措施差機(jī)械材料焊縫打磨過程中，往往單調(diào)、噪音很大，安全性差。打磨是重復(fù)性工作，動(dòng)作單調(diào)相對(duì)固定。打磨過程產(chǎn)生的粉塵會(huì)隨著拋光機(jī)砂輪的切線方向以高速飛濺而出，對(duì)工人的身體特別是眼睛易造成傷害，同時(shí)粉塵會(huì)彌漫在半高的空氣當(dāng)

12、中，對(duì)工作人員的身體影響較大，特別是呼吸器官有損害，工作環(huán)境質(zhì)量差。三金屬結(jié)構(gòu)加工廠板材、型材、模具焊縫打磨的綜合性較差金屬結(jié)構(gòu)廠板材大多是q235普通鋼板，和45#鋼，另外是各種型鋼如：圓鋼（q235和45#材質(zhì)）、角鋼、方鋼、槽鋼、工字鋼，用于加工各種大型設(shè)備的機(jī)加部分以及模具制造1。對(duì)于軌枕模具，有其自身的特點(diǎn)，就其加工工藝而言，在其焊合各種端板和底板及側(cè)板等板料后，需要對(duì)其上平面槽間隔壁焊縫進(jìn)行打磨，達(dá)到一定的平整度，其粗糙度符合一般要求即可，但因?yàn)槠渖a(chǎn)屬大批量生產(chǎn)，因此，機(jī)械加工生產(chǎn)效率對(duì)于金屬機(jī)械加工公司而言是最重要的。就整個(gè)機(jī)加工工藝工程而言，焊縫打磨過程的效率直接影響工程工藝

13、的進(jìn)度，按照現(xiàn)有的打磨方式，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這樣的情況，打磨的工序過程中，工人不停的打磨，工作過程累且不太安全，互相之間有干擾，下一個(gè)工序的工人因?yàn)榍斑叴蚰サ奶?jié)奏跟不上在等活。同時(shí)現(xiàn)有打磨方式常常影響設(shè)備性能，主要因素有：當(dāng)切刀變鈍，不僅難以切削，而且切削過程中會(huì)增加電能損耗，故必須保持切刀的鋒利和正確的切削角度；由于葉輪擋板的周邊被磨損，則其推壓力不能使木片保持正確的方向，而產(chǎn)生推力角向下，此時(shí)，木片不能與輪鼓的內(nèi)面相平行。久之，擋板邊緣的磨損會(huì)愈加嚴(yán)重2 ；擋塊、墊板磨損由于推壓的方向不正確，會(huì)造成擋塊和墊板的磨損加劇，并且使擋塊和墊板間的間隙變大.進(jìn)而被壓塞，造成擋塊和墊板間產(chǎn)生較大的壓力

14、，阻礙打磨機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；少量木片的端部在通過切刀與壓板間的間隙時(shí)，也受到擠壓，其結(jié)果是不僅耗電量大，而且生產(chǎn)效率低，磨削質(zhì)量下降。切刀的安裝位置準(zhǔn)確與否決定著磨削的程度及質(zhì)量，故切刀的位置必須安裝準(zhǔn)確。鐵屑在切刀和壓板間的空隙中排出，故須保持槽道的清潔，以免堵塞.刀環(huán)輪鼓的設(shè)計(jì)不能有狹窄段。綜上分析，為了使打磨機(jī)生產(chǎn)性能達(dá)到最佳效果，除了有針對(duì)性地排除可能出現(xiàn)的影響因素外，還必須重視設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)型式，如切削角、葉輪臂的形狀等，以改進(jìn)設(shè)備的工作性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量2。四結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)能力的定位因此焊縫打磨的自動(dòng)化，符合我國社會(huì)的現(xiàn)狀原則，符合我國改革開放的基本要求。能夠推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，

15、改善環(huán)境保護(hù)。就一般的金屬機(jī)械加工廠的生產(chǎn)能力，可知，通常擁有車床、銑床、刨床、磨床、鉆床，高級(jí)一些的廠家有數(shù)控機(jī)床，加工中心。因此，最經(jīng)濟(jì)有效的解決方式在自己的機(jī)械加工能力范圍內(nèi)完成該打磨設(shè)備的研制，以最大限度降低成本，快速應(yīng)用解決實(shí)際生產(chǎn)問題。本設(shè)計(jì)就是在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)和創(chuàng)新，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，操作更簡(jiǎn)便，不過其專用性也較強(qiáng)，適于大批量生產(chǎn)。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)況1.3.1國內(nèi)相應(yīng)打磨機(jī)技術(shù)發(fā)展不成熟中國歷史環(huán)境和和近代社會(huì)的變革：中國歷來是農(nóng)業(yè)大國，中華民族幾千年文明創(chuàng)造的寶貴財(cái)富，雖歷經(jīng)時(shí)代變遷，農(nóng)業(yè)占經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)地位，機(jī)械工業(yè)發(fā)展相當(dāng)緩慢。近代，清末民國時(shí)期，在西方諸烈強(qiáng)的工業(yè)

16、經(jīng)濟(jì)沖擊下，社會(huì)發(fā)生重大變革后才發(fā)生了重大進(jìn)步，特別是新中國成立后，國家大力發(fā)展工業(yè)，但因底子薄，人口多，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美國家。隨著改革開放，中國生產(chǎn)力大力發(fā)展，中國制造業(yè)逐步縮小了與歐美的差距，更兼加入世界貿(mào)易組織，國際交流頻繁，吸收借鑒，促使我國制造業(yè)又好又快發(fā)展。金屬制造各方面取得長(zhǎng)足進(jìn)步，但某些方面還是存在差距，例如：金屬板材打磨存在這樣的情況，人手多，效率低下，這就是各種社會(huì)原因造成了當(dāng)前金屬板材、模具等行業(yè)打磨的現(xiàn)狀。投入少，自身實(shí)力不強(qiáng)，發(fā)展時(shí)間短，與國際交流少 3，另外，每個(gè)金屬結(jié)構(gòu)廠廠的企業(yè)文化，工人的工作狀態(tài)，工廠所處的發(fā)展階段，都是影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，造成機(jī)械加工能力不強(qiáng)的因

17、素。進(jìn)一步影射到打磨工藝方面，實(shí)際的工作狀態(tài)就是人多效率低下。國內(nèi)自行研制的應(yīng)用型工具產(chǎn)品不斷擴(kuò)大 。如推車式底板打磨機(jī)的研制避免手工把持機(jī)器蹲下操作，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，保證質(zhì)量3；水輪機(jī)座環(huán)平面打磨機(jī)的研制配合徑向垂直進(jìn)給完成設(shè)備平面磨削4、雙轂輪打磨機(jī)的研制成功比水平圓盤打磨重量減輕2/3，產(chǎn)量增加405，大大提升了國內(nèi)機(jī)械加工領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用水平。美國采用小型鋼軌打磨機(jī)可減少列車沿鋼軌運(yùn)行時(shí)的噪聲振動(dòng)等級(jí)5 。但是國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于焊縫方面的處理工藝存卻比較落后，如：道路軌枕模具加工工藝，機(jī)械加工過程中，上一工序焊接完成后，工人對(duì)焊縫進(jìn)行打磨，工人手握拋光機(jī)身體半躬，離焊縫較近，就會(huì)出現(xiàn)上效

18、率低污染大，不安全的問題。機(jī)械行業(yè)焊縫打磨技術(shù)一直停留在傳統(tǒng)的手?jǐn)y式小型打磨機(jī)操作上，工人手持小型機(jī)打磨不僅效率低，而且長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的疲勞和粉塵都嚴(yán)重?fù)p害人身健康。尤其是粒徑為0.55nm的粉塵可通過呼吸道直接到達(dá)肺部而沉淀，使人容易得矽肺病7 。擬定設(shè)計(jì)解決方向：可通過工作頭內(nèi)部風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓，將磨墻產(chǎn)生的灰塵吸入吸塵箱，通過過濾網(wǎng)和出氣口將空氣排出，減少灰塵對(duì)工人的傷害，同時(shí)起到環(huán)保作用。此設(shè)計(jì)可廣泛應(yīng)用于內(nèi)外墻面磨平和拋光處理、木工件和金屬件的打磨拋光和舊油漆的除漆處理等，大大提高施工效率和工程質(zhì)量，打磨效率是人工的4-6倍7 。也可在工作部位設(shè)置安裝除塵罩。1.3.2國際打磨技術(shù)發(fā)展

19、相對(duì)成熟當(dāng)前，國際技術(shù)上對(duì)于解決的方案，設(shè)計(jì)中普遍采用的設(shè)備有：新型直線打磨機(jī)(new straight-line sander)重量輕噪音小；砂帶工具(dynafile abrasive belt tool) 絕熱、安全、舒適；新型無齒盤打磨器(new gearless disc sander)不用齒輪設(shè)計(jì)減少停機(jī)和維修；萬能工具箱(wersatile dynastraight kit)等8 。紐約州的dynabrade international公司推出的新型氣動(dòng)直線打磨機(jī)是打磨木材和各種堅(jiān)固材料表面的粗型,平整和倒圓的理想工具。因其上有一個(gè)打磨平面用的標(biāo)準(zhǔn)打磨墊,也可裝上適合輪廓形狀的、

20、能進(jìn)入尖角的和到達(dá)工件棱8 。dynaline 直線打磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是快捷高效適用于平面直線作業(yè) ，但不靈活，因此擬定方向?qū)⒅本€打磨工作行進(jìn)過程改為二維操作，即在一定平面內(nèi)對(duì)焊縫進(jìn)行打磨 ；能夠完成不同平面的要求；適用于大批大量生產(chǎn)、形狀相對(duì)規(guī)整的平面或立面等。從而實(shí)現(xiàn)高效率，易控制，便于操作，安全性好。因而，要求啟動(dòng)打磨機(jī)后，將它垂直放到工作面上，進(jìn)行來回打磨。每個(gè)行程應(yīng)盡可能的長(zhǎng)。并且應(yīng)垂直于工作面方向施加足夠的壓力。但應(yīng)注意，在砂盤上施加的壓力過大，并不能增加打磨的速度。相反，還會(huì)減慢工作速度，并會(huì)增加砂盤的磨損。由于這種打磨方式在板件卜留行交叉的打磨痕跡，故又稱交叉打磨?；爻虒⒛ハ魅コ虝r(shí)留

21、卜的毛刺，從而保證打磨的表面的光滑9。由于模具體積較大，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)只能通過砂輪的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，因此要求砂輪具有足夠的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜表面的的打磨9。第二章 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)2.1焊縫自動(dòng)打磨機(jī)設(shè)計(jì)原理本次研究的的方向是為較復(fù)雜的模具，設(shè)計(jì)一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)打磨。通過小車沿軌道在x方向上移動(dòng),找到相應(yīng)的打磨位置，鎖定位置，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿實(shí)現(xiàn)z軸方向上的進(jìn)給，通過軌道在支架上沿y軸移動(dòng)實(shí)現(xiàn)打磨運(yùn)動(dòng)。如圖2-1原理圖。 2-1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖整個(gè)設(shè)計(jì)過程需達(dá)到方案論證充分、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工作安全可靠。2.2結(jié)合實(shí)際提出具體設(shè)計(jì)方案2.2.1焊縫的確定不同的焊接方法，生成的焊縫的

22、質(zhì)量，包括強(qiáng)度和硬度不同，進(jìn)而影響到下一步機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的強(qiáng)度和磨削的計(jì)算。因此先從焊接方法考慮以確定焊縫的質(zhì)量。焊接過程是根據(jù)被加工件的復(fù)雜程度、要求的焊縫等級(jí)和具體的設(shè)備加工能力所決定的。焊接方法的選擇必須符合：能保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)良可靠，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)費(fèi)用低，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。因焊縫長(zhǎng)短、形狀、焊接位置不同，使用焊接方法結(jié)構(gòu)不同10。電弧焊縫是由容池內(nèi)的液態(tài)金屬凝固而成，是特殊冶金過程。由于按等強(qiáng)度原則選用焊條，通過滲合金實(shí)現(xiàn)合金強(qiáng)化，因此焊縫強(qiáng)度一般不低于母材。 根據(jù)模具生產(chǎn)要求，一般鋼模對(duì)焊后的尺寸和表面平整度要求較高，因此需打磨焊縫。模具上表面的焊縫必須打磨平整與焊接上的鋼板

23、母材的上邊沿等齊。由圖2-2可知打磨得位置主要是焊縫自身和熔合區(qū)。2-2低碳鋼焊接接頭的組織和性能變化示意圖2.2.2模具的焊后打磨工藝一般焊后的打磨普通采用手提式小型打磨機(jī)，實(shí)現(xiàn)小面積打磨。圖2-3所示模具的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，涉及空間多方位，屬結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品，因此選用埋弧焊、手工電弧焊和氣體保護(hù)焊。從經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量要求考慮，焊條電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單輕便操作比較靈活，是主要的焊接方式。因此焊縫主要是電弧焊縫。鋼軌模具上表面的焊縫為分布均勻的點(diǎn)焊如圖2-3，尺寸都是在圖紙要求的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，因此構(gòu)思設(shè)計(jì)一打磨裝置，該設(shè)備在模具上表面進(jìn)行打磨，實(shí)現(xiàn)人力的解放。提高效率。在預(yù)定的軌道內(nèi)，通過小車在x軸和小車導(dǎo)軌在y軸方向

24、的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)砂輪打磨。2-3鋼軌模具模型圖焊縫的打磨方式的確定:本次設(shè)計(jì)選擇中型，自動(dòng)化程度高的設(shè)備。打磨的空間定位屬二維操作，即砂輪在xy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)焊縫打磨時(shí)砂輪的轉(zhuǎn)速以及摩擦力，相應(yīng)力傳遞的扭矩，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)傳動(dòng)功率計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速和功率。根據(jù)模具的焊縫所在面設(shè)計(jì)軌道方案。 最后，合理優(yōu)化選定各自方案，確定最終方案。2.2.3設(shè)計(jì)方案選擇確定方案：設(shè)計(jì)一個(gè)行走裝置-行走小車 ，在小車上固定安轉(zhuǎn)主機(jī)裝置、電位控制開關(guān)、電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳送裝置。在平面內(nèi)設(shè)定小車軌道在y軸方向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，小車的運(yùn)動(dòng)在軌道內(nèi)沿x軸運(yùn)動(dòng)?？蓾M足平面內(nèi)任意點(diǎn)的打磨。根據(jù)設(shè)計(jì)的機(jī)械自動(dòng)化要求，考慮打磨機(jī)設(shè)計(jì)方

25、案。方案一：立式打磨機(jī)，即主機(jī)主軸在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，利用砂輪的端面磨學(xué)。見圖2-4。其特點(diǎn)：打磨運(yùn)動(dòng)在豎直面內(nèi)，接觸面積大。方案二：臥式打磨機(jī)，即主軸的在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，利用砂輪的側(cè)面打磨。見圖2-5。其特點(diǎn)：因接觸面積小，磨削能力強(qiáng)。2-4端面磨示意圖 2-5圓周面磨示意圖其特點(diǎn)：打磨機(jī)主軸在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，利用砂輪的圓周面進(jìn)行目磨削，與工件接觸的表面積較小，磨削能力強(qiáng)，符合通常的磨削模式。兩方案比較：打磨機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致徑向跳動(dòng)，通過帶輪傳動(dòng)后帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，振動(dòng)進(jìn)一步放大。砂輪在徑向面內(nèi)脈動(dòng)，方案二會(huì)對(duì)工件表面產(chǎn)生的瞬間沖擊力。方案一，則可以避免因此跳動(dòng)對(duì)工件表面平整度的要

26、求。當(dāng)然對(duì)于表面光平整度要求不高的打磨，可以采用第二方案。本設(shè)計(jì)中，模具焊縫的打磨要求平整度光潔度較高，故本課題選第一方案。第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)主要包含傳動(dòng)動(dòng)作和機(jī)械打磨工作動(dòng)作，如圖3-1。該打磨機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過v型帶帶動(dòng)主機(jī)軸上的帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶輪帶動(dòng)打磨機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力從電機(jī)到動(dòng)作執(zhí)行部分的傳遞；通過手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)砂輪的縱向進(jìn)給。 3-1 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖3.1.1打磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析：打磨機(jī)整體主要運(yùn)動(dòng)有：一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。轉(zhuǎn)速高低由自身的型

27、號(hào)和電源有直接關(guān)系。二皮帶輪傳動(dòng)：將電機(jī)輸出功傳遞到砂輪機(jī)主軸。實(shí)現(xiàn)了能量的進(jìn)一步傳遞。三主軸轉(zhuǎn)動(dòng):帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)。是整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)和安裝的中心部分。四砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)：與模具表面接觸后實(shí)現(xiàn)打磨動(dòng)作，對(duì)焊縫進(jìn)行清理。五小車在x軸方向及小車軌道在y軸方向上的移動(dòng)。通過人工推動(dòng)，或者是電器自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速定位和進(jìn)給，完成整套設(shè)備的動(dòng)作。3.2焊縫自動(dòng)打磨機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析焊縫打磨機(jī)的主要傳動(dòng)為帶傳動(dòng)，動(dòng)力從電機(jī)輸出，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，通過電機(jī)軸傳遞到與其相聯(lián)的帶輪上，經(jīng)皮帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將動(dòng)能傳遞到砂輪軸，帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)打磨運(yùn)動(dòng)。另外，輔助清掃設(shè)備實(shí)現(xiàn)打磨后碎屑清理。因?yàn)楹缚p實(shí)際上都較窄，所以打磨時(shí)

28、的接觸的面積不會(huì)很大，磨削運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，故所需力適中，因此一般帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不宜過大，經(jīng)驗(yàn)選擇1：1后1：2。電機(jī)的輸出功率大部分轉(zhuǎn)化為主軸砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。能量傳遞如下圖32所示。 3-2打磨機(jī)能量傳遞路線圖3.3 對(duì)焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)3.3.1電動(dòng)機(jī)初選：根據(jù)焊縫打磨時(shí)砂輪的轉(zhuǎn)速以及摩擦力，相應(yīng)力傳遞的扭矩，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)傳動(dòng)功率計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速和功率。由于焊縫的形式為橢圓狀突起，砂輪在對(duì)模具表面進(jìn)行打磨時(shí)產(chǎn)生較大的阻力,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)11得：滑動(dòng)摩擦=2.03-3軌枕模具a局部視圖軌枕模具兩側(cè)立板的距離是最大100，焊縫都位于側(cè)板與上端板的連接位置。如圖3-3 a局部視圖

29、空間位置所示。因此選定砂輪的外圓直徑為150 動(dòng)摩擦力公式： （3-1）其中n是手輪進(jìn)給力50牛頓 將摩擦系數(shù)和正壓力帶入公式（1）f=250=100nerror! no bookmark name given.根據(jù)砂輪磨削時(shí)相應(yīng)要求達(dá)到的轉(zhuǎn)速n=2800 r/min (3-2)=23.14280060 =293.06 radsv=r (3-3)v =0.15296.062=21.98 22 mminp1=fv =10022=2200w=2.2kwp0=p (3-4)查表皮帶傳遞效率為：1=0.85，又p1=2.2 kw,帶入公式（4）得：p0=2.20.85=2.588 kw根據(jù)工作性質(zhì)：使

30、用長(zhǎng)期且?guī)ж?fù)載較高的場(chǎng)合，選用y2-e系列三相異步電動(dòng)機(jī)。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)11第22篇的表22-1-22和表22-1-21,選定：額定功率3kw，轉(zhuǎn)速2800r/min;電機(jī)軸直徑為38;基座帶底腳，端蓋無凸緣。外形尺寸參數(shù)：見下表34。3-4電機(jī)外形尺寸表基座號(hào)極數(shù)a外形尺寸基本尺寸a/2bcdefghkabacadhdl-160-100l24681908014063286082410012205215180270385112m2169514070112230240190300400132s-1081408938801033132270275210345470132m178510-注：-為省

31、略。3.3.2 皮帶輪作用：一電機(jī)動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)傳遞。二與帶配合傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)砂輪機(jī)主軸和砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。材料：qt20-40 尺寸： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得標(biāo)準(zhǔn)件：皮帶輪內(nèi)徑：40mm。外徑：d200mm；高度為：42mm。3.4焊縫自動(dòng)打磨機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主機(jī)由砂輪、砂輪罩、調(diào)整支座、固定螺釘、機(jī)架、砂輪機(jī)主軸、軸承、圓螺母、鋼板、鍵、槽鋼、b型皮帶輪、調(diào)整螺桿機(jī)構(gòu)、固定支架機(jī)構(gòu)、調(diào)整墊主要部分構(gòu)成。砂輪軸在豎直面內(nèi)，相應(yīng)機(jī)構(gòu)部分以軸為中心安裝。如下圖3-5。3-5打磨機(jī)主機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖3.4.1砂輪軌枕模具兩側(cè)面的距離是最大100。因此查標(biāo)準(zhǔn)系列有型號(hào)11選定砂輪的外圓直徑為150。 打磨機(jī)主軸的最大徑

32、選為55，中徑為50，小徑為40，的三階梯軸。如下圖3-6所示。大徑與砂輪配合；中徑與發(fā)藍(lán)盤焊接；小徑與軸承配合。完成設(shè)備的組裝。3-6三階梯主軸圖 打磨機(jī)主軸主要承受扭矩，因此選用深溝球軸承查工具書 11選擇60208軸承型號(hào)：軸承內(nèi)徑要求為d=403.4.2砂輪罩作用：主要用于防塵，提高工作環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)人體安全，降低危險(xiǎn)系數(shù)。砂輪在打磨過程中，因?yàn)榫€速度很高，打磨產(chǎn)生的鐵屑會(huì)沿砂輪切線方向飛濺，將砂輪罩安裝上之后，可以有效避免上述情況的發(fā)生，鐵屑打在砂輪罩內(nèi)壁上順著內(nèi)壁滑落下來，可以有效避免在打磨過程中砂輪和鐵屑對(duì)人體的傷害，環(huán)保，符合人機(jī)工程學(xué)。3-7砂輪罩結(jié)構(gòu)圖3.4.3.砂輪機(jī)主軸

33、(1)砂輪機(jī)主軸作用:是整個(gè)主機(jī)組合的中心，支持傳動(dòng)零件，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。查下表381 ，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)要求，用于較重要的軸，選45正火或45調(diào)質(zhì)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式為：三階梯軸，其中大徑為55，中徑為50，小徑為40。最大徑與砂輪配合，小徑與軸承配合。3-8軸的常用材料及其主要力學(xué)性能表材料及熱處理毛坯直徑硬度hbs抗拉強(qiáng)度屈服點(diǎn)彎曲疲勞極限應(yīng)用說明mpaq235a440240200用于不重要或載荷不大的軸35正火100149-187520270250有好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可做一般曲軸轉(zhuǎn)軸45正火100170-217600300275用于較重要的軸，應(yīng)用最廣泛45調(diào)質(zhì)200217-25565036

34、030040cr調(diào)質(zhì)251000800485性能接近于40cr用于重要的軸200241-28675050033540mnb調(diào)質(zhì)251000800500用于載荷較大而無很大沖擊的重要軸100241-286750500335100300241-26670055035035crmo調(diào)質(zhì)100207-269750550390用于重載荷軸20cr滲碳淬火回火15表面hrc56-62850550390用于要求強(qiáng)度、韌性極耐磨性均較高的軸60650400280 (2)軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算12： (3-1)查下表39得：3040，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取小值30。3-9軸常用材料的值和c值表16軸的材料q23

35、5a，20q255，q275，354540cr，35imn 等/mpa1220203030404052c16013513511811810710798注：標(biāo)識(shí)其他材料如2cr13,38simnmo,42simn實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：技術(shù)參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速 2800轉(zhuǎn)/分 主軸行程40參考電機(jī)選用3kw 輸出為2800轉(zhuǎn)/分。 （3-2） 帶入數(shù)據(jù)t9.548k nm 計(jì)算危險(xiǎn)截面軸頸：聯(lián)立公式（3-1）、（3-2） （3-3）計(jì)算得d=11.67mm，取整得d=12mm。 本設(shè)計(jì)選用的砂輪軸最小軸頸為：40dmin 將40入公式（3-1）得：twt =9.55106 0.2403 2800 =26.6440m

36、pa經(jīng)驗(yàn)算滿足強(qiáng)度要求。因此，對(duì)于本課題得主軸尺寸確定為：大徑大徑為55，中徑為50，小徑為40。3.4.4調(diào)整支座 作用：與調(diào)整螺桿配合，用于調(diào)整砂輪軸的升降。因?yàn)榇嬖谂浜详P(guān)系，并且，與調(diào)整螺桿經(jīng)常摩擦，因此要求材料具有一定得耐磨性和強(qiáng)度要求，所以選擇材料為45號(hào)鋼。 3.4.5固定螺釘固定螺桿用于固定砂輪軸上端與機(jī)架部分下端要有螺紋加工，因此對(duì)強(qiáng)度和韌性有一定要求，選定為45#鋼上端要進(jìn)行火焰淬火達(dá)到一定硬度要求。 3.4.6機(jī)架機(jī)架主要用來支撐主軸，并安裝各種配件。對(duì)加工精度要求不高，因此多采用型材加工制造。本設(shè)備選用槽鋼。 常用槽鋼主要是熱軋槽鋼和冷彎槽鋼兩種型號(hào)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本1

37、3 。本課題選用型號(hào)：18a槽鋼，參數(shù)l180b687。氣焊下料后，按圖拼接組裝好后，進(jìn)行焊接連成一體。3.4.7調(diào)整螺桿機(jī)構(gòu)作用：與調(diào)整支座配合，通過絲杠與固定螺母的作用，調(diào)節(jié)打磨機(jī)主軸的升降，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給。材料：45號(hào)鋼。3.5焊縫打磨機(jī)的軌道支架設(shè)計(jì)3.5.1軌道支架總體設(shè)計(jì)方案 建立空間模型：支撐方案有兩種：方案一：落地式支架：支架與地面接觸，以地面為基準(zhǔn)。機(jī)構(gòu)如下圖3-10所示。3-10軌道支架落地式空間模型方案二：懸空式支架:支架卡在模具兩端的柱銷上。以四個(gè)柱銷的軸的外圓表面所在平面為基準(zhǔn)面。機(jī)構(gòu)如下圖3-11所示。3-11軌道支架懸孔式空間模型3.5.2導(dǎo)軌軌道支撐方案確定方

38、案論證比較：落地式與地面接觸，支撐穩(wěn)定性高，但是需要作專門的平臺(tái)或者場(chǎng)地要盡量平整。將模具和支架、打磨裝置放上后打磨。懸空式的定位基準(zhǔn)較好，當(dāng)可調(diào)小車軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)模具的垂直度要求相對(duì)降低，進(jìn)一步減輕了支架的重量，提高操作的靈活性。但穩(wěn)定性差一些。當(dāng)小車移動(dòng)到一側(cè)時(shí)產(chǎn)生歪斜，軌道翹起。比較選用：落地式支架支撐導(dǎo)軌。3.5.3軌道機(jī)構(gòu)構(gòu)成零件設(shè)計(jì)一端卡板作用：利用端板上的孔與模具伸出的柱銷配合定位，保證后續(xù)工作順利進(jìn)行。尺寸：小車車架寬 軌道寬度為1500，所以綜合考慮選定尺寸為1860 二軌道兩條方管等長(zhǎng)平行，中間距為小車兩行走輪對(duì)應(yīng)的距離。三支架作用：用于支撐小車和小車導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)。保證工作平

39、穩(wěn)運(yùn)行。材料槽鋼25a：4300x250x80 購買型材。 第五章 結(jié)論1.本設(shè)備設(shè)計(jì)，主要結(jié)合了廠家的實(shí)際情況，在有限的資源下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮機(jī)器性能，解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率，有效地加強(qiáng)了環(huán)保。此次設(shè)計(jì)主要從復(fù)雜件入手，因而該設(shè)備具有廣泛的通用性，也可對(duì)平板等類似簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊后的打磨處理，只需去掉軌道支撐架或者將行走軌道一起去掉即可。在此次焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，我主要對(duì)打磨機(jī)的主機(jī)部分、小車行走裝置和運(yùn)行軌道三大部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，基本完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。認(rèn)真查閱了工具參考書、工藝手冊(cè)、世界剛號(hào)手冊(cè)、焊接工業(yè)手冊(cè)等工具參考資料。2本次設(shè)計(jì)中對(duì)主機(jī)軸部分進(jìn)行了比

40、較詳細(xì)的強(qiáng)度核算，要求的基本尺寸滿足設(shè)計(jì)需求。主機(jī)裝在行走小車上，在設(shè)定的軌道內(nèi)做來回移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)打磨運(yùn)動(dòng)，同時(shí)配合軌道的移動(dòng)，較好的完成了整個(gè)打磨動(dòng)作。整個(gè)設(shè)備調(diào)試安裝過程都比較順利，經(jīng)過這些實(shí)際的驗(yàn)證，證明焊縫自動(dòng)打磨機(jī)能夠較好的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，使用前景廣闊，可以推廣到類似的打磨機(jī)械行業(yè)。在軌道支架的實(shí)際操作調(diào)試當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了一些問題，結(jié)論是懸空式軌道支架部分，可通過添加輔助支撐腿等方案，加以改進(jìn)應(yīng)用。清理裝置未加入此次設(shè)計(jì)中，建議在高精度的設(shè)備當(dāng)中，必須加入。本次設(shè)計(jì)中，在打磨完后，由人工清掃即可，經(jīng)濟(jì)方便。砂輪罩部分可在底端內(nèi)圈加上一圈布條，與上步連接的部分加一小漏斗容器，以便打磨過程中對(duì)砂

41、輪進(jìn)行降溫。通過本次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了很多東西，包括書本知識(shí)和部分理論知識(shí)，與實(shí)際生產(chǎn)有了緊密的聯(lián)系。使我認(rèn)識(shí)到理論必須與實(shí)際相結(jié)合，只有這樣做設(shè)備的設(shè)計(jì)才能符合標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)兩者統(tǒng)一。參考文獻(xiàn)1 胡成立，朱敏. 材料成型基礎(chǔ). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001.72 李秉生，尹梁. 輪轂式打磨機(jī)使用性能的影響的因素. cjfd收錄刊,l1999 （3）：20-213 朱派龍，范曉光 推車式地板打磨機(jī)的研制. cjfd收錄刊,1998（2）：46-474 張笑天 水輪機(jī)座環(huán)平面打磨機(jī)的研制. cjfd收錄刊,1999（3）：47-495 雙轂輪打磨機(jī)研制成功 林業(yè)使用技術(shù)，1976（4）：276

42、王貴棠美國的小型鋼軌打磨機(jī). 中國期刊方陣,1986（3）：25-277 吳神麗，李宏穆，孫淑云. 一種無塵墻體打磨機(jī)的設(shè)計(jì). cjfd收錄刊,2008（1）：104-1058 王水譯 產(chǎn)品與技術(shù)productstechnology. cjfd收錄刊，1996（5）:1-29 陳宗薊盤式打磨機(jī)的使用. cjfd收錄刊，2004（18）：15-2010 俞尚知.焊接工藝人員手冊(cè). 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1991.211 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二、三、五版）. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.112 陸萍.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 山東:科技技術(shù)出版社，2003.613 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本常用工

43、程材料 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1 致 謝本論文是在侯明亮老師的悉心指導(dǎo)下完成的，我在大學(xué)期間自始自終都得到了老師熱情、耐心、細(xì)致的指導(dǎo)和關(guān)懷。所取得的成績(jī)都包含了導(dǎo)師的心血和汗水。導(dǎo)師淵博的知識(shí)，活躍的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和創(chuàng)造性的思維方式給予了我莫大的啟迪。導(dǎo)師高尚的品德修養(yǎng)，實(shí)干的工作作風(fēng)，清廉簡(jiǎn)樸的生活方式給予了學(xué)生許多人生的教誨。導(dǎo)師不僅在學(xué)習(xí)和工作上對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)，還在人生態(tài)度上對(duì)我提供了許多幫助。非常感謝在論文完成過程中，侯老師所給予的多方面的幫助，包括搜集資料過程中推薦的書目和雜志，論文修改過程中，對(duì)文章結(jié)構(gòu)內(nèi)容等多方面的指正和修改，甚至語言、標(biāo)點(diǎn)等細(xì)節(jié)問題的指正等等

44、。通過老師的不斷指導(dǎo)，使我對(duì)自己的選題有了更深刻的認(rèn)識(shí)，并且收獲的不僅僅是知識(shí)方面的，與實(shí)踐結(jié)合上取得長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步。侯老師的治學(xué)態(tài)度于我也是一筆財(cái)富，我會(huì)好好珍惜這次收獲的。所有這些都將使我終身受益，對(duì)我的一生產(chǎn)生積極的影響，在此謹(jǐn)向?qū)熤乱宰钫\摯的敬意和最衷心的感謝! 我還要深深地感謝我們的母校青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，是它給予了我一個(gè)求知上進(jìn)的殿堂，使我的人生得到了升華。 謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給敬愛的導(dǎo)師，我們的母校以及所有關(guān)心，支持和幫助我的人們。最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授！內(nèi)部資料僅供參考9jwkffwvg#tym*jg&6a*cz7h$dq8kqqfhvzfedswsyxty

45、#&qa9wkxfyeq!djs#xuyup2knxprwxma&ue9aqgn8xp$r#͑gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum

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