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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 2010963032 姓名： 王林森 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 周后明 系主任： 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本要求 研磨拋光是硬脆材料獲得光滑和超光滑高表面質(zhì)量的重要加工方法。本設(shè)計(jì)為硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)指標(biāo)與要求如下： 1、研磨盤(pán)的直徑：250mm； 2、工件研具相對(duì)速度：5~500m/min，連續(xù)可調(diào)； 3、運(yùn)動(dòng)形式：上研磨盤(pán)固定，下研磨盤(pán)與太陽(yáng)齒輪、內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 4、整機(jī)形式：立式，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低 設(shè)計(jì)要求： 1、完成硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的方案設(shè)計(jì)和選型論證 2、硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制部件裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成A0，不少于2張 3、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不少于1~5萬(wàn) 4、完成資料查閱和3000字的文獻(xiàn)翻譯 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)強(qiáng)度校核。 三、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 查閱資料、調(diào)研 第1，2周 2 制訂設(shè)計(jì)方案 第3，4周 3 分析與計(jì)算 第5，6周 4 繪部件裝配圖 第7，8、9周 5 繪零件圖 第10，11周 6 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第12，13周 7 準(zhǔn)備答辯材料 第14周 8 畢業(yè)答辯 第15周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 3、于思遠(yuǎn)，林彬. 工程陶瓷材料的加工技術(shù)及其應(yīng)用[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008. 4、袁哲俊，王先逵. 精密和超精密加工技術(shù)-第2版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007. 5、袁巨龍. 功能陶瓷的超精密加工技術(shù)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000 6、王先逵. 精密加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007 7、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資信 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表 學(xué)號(hào) 2010963032 姓名 王林森 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 脆硬質(zhì)材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力； 4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。 綜 合 評(píng) 價(jià) 作者的畢業(yè)設(shè)計(jì)為硬脆材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，論文選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強(qiáng)的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計(jì)工作中較熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)方案可行，工作量適當(dāng)，設(shè)計(jì)思路較清晰，研究?jī)?nèi)容具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，論文質(zhì)量較好，同意參加答辯 評(píng)閱人： 2014年5月 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn) 學(xué)號(hào)：2010963032 姓名：王林森 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 30 頁(yè) 圖 表 5 張 論文（設(shè)計(jì)）題目： 硬脆質(zhì)材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要：研磨拋光是硬脆材料獲得光滑和超光滑高表面質(zhì)量的重要加工方法。本設(shè)計(jì)為硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)指標(biāo)與要求如下： 1、上研磨盤(pán)的直徑：630mm； 2、工件研具相對(duì)速度：5~500m/min，連續(xù)可調(diào)； 3、運(yùn)動(dòng)形式：上研磨盤(pán)固定，下研磨盤(pán)與太陽(yáng)齒輪、內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 4、整機(jī)形式：立式，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低 設(shè)計(jì)要求： 1、完成硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的方案設(shè)計(jì)和選型論證 2、硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制部件裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成A0，不少于2張 3、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不少于1~5萬(wàn) 4、完成資料查閱和3000字的文獻(xiàn)翻譯 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 王林森同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間態(tài)度比較認(rèn)真，其畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為硬脆材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，在認(rèn)真閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對(duì)硬脆材料雙面/研磨拋光機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)王林森同學(xué)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)技巧、以及機(jī)械設(shè)制造相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有了較大的進(jìn)步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。論文達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?yōu)椤爸小薄? 指導(dǎo)教師： 簽名 2014年 月 日 答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ) 答辯小組組長(zhǎng)：簽名 2014年 月 日 答辯委員會(huì)意見(jiàn) 答辯委員會(huì)主任：簽名（蓋章） 2014年 月 日 目錄 摘要…………………………………………………………….…………………………………..……………….….….2 第一章 緒論……………………..………………………………………………………………………….....4 1.1脆硬材料的一些簡(jiǎn)介…………………………………………………………………….……4 1.2國(guó)內(nèi)外研磨和拋光的歷史及其發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………….….4 第二章 工作原理及基本要求……………..………………………………………….………....6 2.1拋光機(jī)理……………………………………………………………………………………………..6 2.2雙面研磨機(jī)的工作原理………………………………………………………………………6 2.3雙面研磨機(jī)的主要特點(diǎn)………………………………………………………………………7 2.4本次設(shè)計(jì)的主要方向………………………………………………………………………….8 第三章 研磨與拋光的主要工藝因素…………………………………………….…9 3.1工藝因素及其選擇原則……………………………………………………………………...9 3.2研磨盤(pán)和拋光盤(pán)…………………………………………………………………………………10 3.3平面研磨使用的研具…………………………………………………………………………13 3.4磨粒…………………………………………………………………………………………………….13 3.5加工液………………………………………………………………………………………………..13 3.6工藝參數(shù)………………………………………………………………………………………….…13 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)強(qiáng)度校核………………………………..…………………..…….14 4.1工件保持架的選擇..……………………………………………………………………………14 4.2小齒輪的選擇……………………………………………………………………………………..15 4.3內(nèi)齒圈的選擇……………………………………………………………………………………..15 4.4保持架、內(nèi)齒圈、小齒輪組成的輪系中各齒輪運(yùn)動(dòng)速度的確定….…16 4.5其他齒輪的選擇………………………………………………………………………………....17 4.5.1齒輪1的選擇….……………………………………………………………………….…17 4.5.2齒輪2的選擇………………………………………………………………………….….17 4.5.3齒輪3和齒輪4的確定……………………………………………………………..18 4.6軸承的選擇及其參數(shù)……..………………………….…………………………………….…19 4.7電動(dòng)機(jī)的選擇………..……………………..………………………………………………….…20 4.8軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算.…………………………………………..…………………….21 總結(jié)………………………………………………………………………..……….…………………...23 參考文獻(xiàn)………………………………………….………….……………….……………………....24 附錄………………………………………………………..…………………………………………....25 硬脆材料雙面研磨/拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要：雙面平面研磨是在傳統(tǒng)研磨機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變研磨平面的數(shù)目從而來(lái)提高研磨精度和效率的一種研磨方式。其加工原理就是利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過(guò)研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)加工表面進(jìn)行精整加工，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)加工精度的要求。 本文通過(guò)對(duì)平面研磨機(jī)構(gòu)多種運(yùn)動(dòng)方式的分析，以及研磨精度要求，并結(jié)合現(xiàn)有研磨機(jī)，從而設(shè)計(jì)出一種新型的行星式雙面平面研磨機(jī)構(gòu)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡做了具體研究。這種研磨方式不僅解決了傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，提高了研磨技術(shù)水平，保證研磨加工精度和加工質(zhì)量，而且還可以實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)不同直徑圓柱工件的研磨，提高了加工效率，降低了加工成本，使研磨技術(shù)進(jìn)一步實(shí)用化。 Double-sided Grinding Of The Hard-brittle Materials/Polishing Machine Design Abstract： Double-sided plane grinding is the traditional grinding institutions, and on the basis of the number of by changing the grinding plane to improve the grinding efficiency and precision of a kind of grinding way. Its processing principle is to use the coating or pressure with embedded in the research on the abrasive particles with and workpiece, through research in the relative movement under certain pressure of machining surface finish machining, thus to realize the machining accuracy of requirements. This thesis through to plane grinding institutions of various sports mode analysis, and grinding accuracy requirement, and combine existing grinding machine, thus designed a new double plane grinding mechanism, and to its trajectory made specific research. This kind of grinding way not only solves existing traditional grinding machining efficiency is low, the processing cost, high machining accuracy and processing quality unstable shortcomings, improves grinding technology level and guarantee of grinding accuracy and processing quality, but also can realize within the scope of certain and different cylinder workpiece, improves the grinding machining efficiency and reduce the processing cost, make grinding technology further practional utilizati 第一章 緒論 1.1 硬脆材料的一些簡(jiǎn)介 硬脆材料例如陶瓷、白寶石單晶、微晶玻璃等以優(yōu)良特性得到廣泛的應(yīng)用。微晶玻璃用于天文望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)透鏡、火箭和衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)材料等，而且同時(shí)可以作標(biāo)準(zhǔn)米尺；白寶石因?yàn)槠淞己玫耐腹庑院湍湍バ缘忍攸c(diǎn)用于激光器的反射鏡和窗口、異質(zhì)外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料或金屬材料的基片等。對(duì)硬脆材料進(jìn)行超精密加工方法的研究，將其進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍并且提高其使用性能。 　　由于微晶玻璃中無(wú)數(shù)微小品粒的存在、白寶石硬度高，大都認(rèn)為很難得到超光滑高平面度的表面。通常的光學(xué)拋光機(jī)都是動(dòng)擺式的，即工件相對(duì)于磨盤(pán)既轉(zhuǎn)動(dòng)，又沿一定的弧線擺動(dòng)：工件在拋光的同時(shí)也不斷地進(jìn)行修整拋光模。但是，當(dāng)拋光參數(shù)設(shè)定時(shí)，工件和拋光模的那個(gè)面形始終處于非收斂的變化中，即面形朝凹或凸的方向單調(diào)改變，不斷檢查面形，修改拋光參數(shù)，對(duì)操作員的技術(shù)水平要求很高。我們一般使用中國(guó)航空精密機(jī)械研究所研制的超精密研磨機(jī)CJY—500進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其上下主軸均為液體靜壓主軸，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)研磨盤(pán)的超精密車(chē)削，平面度小于lμm/φ500，用高精度的研磨盤(pán)來(lái)保證高精度的工件，不需要拋光中工件對(duì)其修整。當(dāng)工件與錫磨盤(pán)定偏心、同方向、同轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)時(shí)工件表面的材料除去相同，而且工件每個(gè)點(diǎn)在研磨盤(pán)周光滑高平面度的表面奠定了基礎(chǔ)。 研磨和拋光基本都是利用研磨劑使工件與研具進(jìn)行單純的對(duì)研而獲得的高質(zhì)量、高精度的加工方法。 1.2 國(guó)內(nèi)外研磨和拋光的歷史及其發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)外研磨和拋光的歷史很悠長(zhǎng)，比如：玉器和銅鏡的制作；眼鏡的應(yīng)用、1360年的繪畫(huà)上就有發(fā)現(xiàn)、在文藝復(fù)興時(shí)期的望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡發(fā)明。 現(xiàn)在，除了已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)透鏡和棱鏡外，其加工水平已能夠完成光學(xué)鏡面和保證高形狀精度的光學(xué)平晶、平行平晶以及具有特定曲率的球面等標(biāo)準(zhǔn)件的加工。 就實(shí)施超精密加工而言，在各種各樣的加工方法中，研磨和拋光方法最為有力。 為適應(yīng)零件加工的要求，應(yīng)該不斷進(jìn)行技術(shù)改造和開(kāi)發(fā)新加工原理的超精密研磨和拋光技術(shù)。 精密和超精密加工現(xiàn)在已經(jīng)成為在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)，許多現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造。發(fā)展尖端的技術(shù)和發(fā)展國(guó)防工業(yè)，發(fā)展微電子工業(yè)等都需要精密和超精密加工制造出來(lái)的儀器設(shè)備。當(dāng)代的精密工程、微細(xì)工程和納米技術(shù)是現(xiàn)代科技技術(shù)的前沿，也是明天技術(shù)的基礎(chǔ)。 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)之所以要致力加強(qiáng)提高加工精度，其主要的原因在于：提高制造精度后可有效的提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，提高其穩(wěn)定性和可靠性；促進(jìn)產(chǎn)品的小型化；增強(qiáng)零件的互換性，提高裝配生產(chǎn)率，并促進(jìn)自動(dòng)化裝配。 9 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目：硬脆質(zhì)材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)____ 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化_________ 學(xué) 號(hào)： 2010963032__________________ 姓 名： 王林森 ______ 指導(dǎo)教師： 周后明____________________ 完成日期： 5月20___________________ 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 2010963032 姓名： 王林森 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 周后明 系主任： 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本要求 研磨拋光是硬脆材料獲得光滑和超光滑高表面質(zhì)量的重要加工方法。本設(shè)計(jì)為硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)指標(biāo)與要求如下： 1、研磨盤(pán)的直徑：250mm； 2、工件研具相對(duì)速度：5~500m/min，連續(xù)可調(diào)； 3、運(yùn)動(dòng)形式：上研磨盤(pán)固定，下研磨盤(pán)與太陽(yáng)齒輪、內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 4、整機(jī)形式：立式，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低 設(shè)計(jì)要求： 1、完成硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的方案設(shè)計(jì)和選型論證 2、硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制部件裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成A0，不少于2張 3、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不少于1~5萬(wàn) 4、完成資料查閱和3000字的文獻(xiàn)翻譯 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)強(qiáng)度校核。 三、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 查閱資料、調(diào)研 第1，2周 2 制訂設(shè)計(jì)方案 第3，4周 3 分析與計(jì)算 第5，6周 4 繪部件裝配圖 第7，8、9周 5 繪零件圖 第10，11周 6 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第12，13周 7 準(zhǔn)備答辯材料 第14周 8 畢業(yè)答辯 第15周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 3、于思遠(yuǎn)，林彬. 工程陶瓷材料的加工技術(shù)及其應(yīng)用[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008. 4、袁哲俊，王先逵. 精密和超精密加工技術(shù)-第2版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007. 5、袁巨龍. 功能陶瓷的超精密加工技術(shù)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000 6、王先逵. 精密加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007 7、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資信 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表 學(xué)號(hào) 2010963032 姓名 王林森 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 脆硬質(zhì)材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力； 4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。 綜 合 評(píng) 價(jià) 作者的畢業(yè)設(shè)計(jì)為硬脆材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，論文選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強(qiáng)的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計(jì)工作中較熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)方案可行，工作量適當(dāng)，設(shè)計(jì)思路較清晰，研究?jī)?nèi)容具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，論文質(zhì)量較好，同意參加答辯 評(píng)閱人： 2014年5月 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn) 學(xué)號(hào)：2010963032 姓名：王林森 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 30 頁(yè) 圖 表 5 張 論文（設(shè)計(jì)）題目： 硬脆質(zhì)材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要：研磨拋光是硬脆材料獲得光滑和超光滑高表面質(zhì)量的重要加工方法。本設(shè)計(jì)為硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)指標(biāo)與要求如下： 1、上研磨盤(pán)的直徑：630mm； 2、工件研具相對(duì)速度：5~500m/min，連續(xù)可調(diào)； 3、運(yùn)動(dòng)形式：上研磨盤(pán)固定，下研磨盤(pán)與太陽(yáng)齒輪、內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 4、整機(jī)形式：立式，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低 設(shè)計(jì)要求： 1、完成硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的方案設(shè)計(jì)和選型論證 2、硬脆材料雙面研磨拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制部件裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成A0，不少于2張 3、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)不少于1~5萬(wàn) 4、完成資料查閱和3000字的文獻(xiàn)翻譯 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 王林森同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間態(tài)度比較認(rèn)真，其畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為硬脆材料雙面/研磨拋光機(jī)的設(shè)計(jì)，在認(rèn)真閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對(duì)硬脆材料雙面/研磨拋光機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)王林森同學(xué)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)技巧、以及機(jī)械設(shè)制造相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有了較大的進(jìn)步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。論文達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?yōu)椤爸小薄? 指導(dǎo)教師： 簽名 2014年 月 日 答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ) 答辯小組組長(zhǎng)：簽名 2014年 月 日 答辯委員會(huì)意見(jiàn) 答辯委員會(huì)主任：簽名（蓋章） 2014年 月 日 目錄 摘要…………………………………………………………….…………………………………..……………….….….2 第一章 緒論……………………..………………………………………………………………………….....4 1.1脆硬材料的一些簡(jiǎn)介…………………………………………………………………….……4 1.2國(guó)內(nèi)外研磨和拋光的歷史及其發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………….….4 第二章 工作原理及基本要求……………..………………………………………….………....6 2.1拋光機(jī)理……………………………………………………………………………………………..6 2.2雙面研磨機(jī)的工作原理………………………………………………………………………6 2.3雙面研磨機(jī)的主要特點(diǎn)………………………………………………………………………7 2.4本次設(shè)計(jì)的主要方向………………………………………………………………………….8 第三章 研磨與拋光的主要工藝因素…………………………………………….…9 3.1工藝因素及其選擇原則……………………………………………………………………...9 3.2研磨盤(pán)和拋光盤(pán)…………………………………………………………………………………10 3.3平面研磨使用的研具…………………………………………………………………………13 3.4磨?！?13 3.5加工液………………………………………………………………………………………………..13 3.6工藝參數(shù)………………………………………………………………………………………….…13 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)強(qiáng)度校核………………………………..…………………..…….14 4.1工件保持架的選擇..……………………………………………………………………………14 4.2小齒輪的選擇……………………………………………………………………………………..15 4.3內(nèi)齒圈的選擇……………………………………………………………………………………..15 4.4保持架、內(nèi)齒圈、小齒輪組成的輪系中各齒輪運(yùn)動(dòng)速度的確定….…16 4.5其他齒輪的選擇………………………………………………………………………………....17 4.5.1齒輪1的選擇….……………………………………………………………………….…17 4.5.2齒輪2的選擇………………………………………………………………………….….17 4.5.3齒輪3和齒輪4的確定……………………………………………………………..18 4.6軸承的選擇及其參數(shù)……..………………………….…………………………………….…19 4.7電動(dòng)機(jī)的選擇………..……………………..………………………………………………….…20 4.8軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算.…………………………………………..…………………….21 總結(jié)………………………………………………………………………..……….…………………...23 參考文獻(xiàn)………………………………………….………….……………….……………………....24 附錄………………………………………………………..…………………………………………....25 硬脆材料雙面研磨/拋光機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要：雙面平面研磨是在傳統(tǒng)研磨機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變研磨平面的數(shù)目從而來(lái)提高研磨精度和效率的一種研磨方式。其加工原理就是利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過(guò)研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)加工表面進(jìn)行精整加工，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)加工精度的要求。 本文通過(guò)對(duì)平面研磨機(jī)構(gòu)多種運(yùn)動(dòng)方式的分析，以及研磨精度要求，并結(jié)合現(xiàn)有研磨機(jī)，從而設(shè)計(jì)出一種新型的行星式雙面平面研磨機(jī)構(gòu)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡做了具體研究。這種研磨方式不僅解決了傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，提高了研磨技術(shù)水平，保證研磨加工精度和加工質(zhì)量，而且還可以實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)不同直徑圓柱工件的研磨，提高了加工效率，降低了加工成本，使研磨技術(shù)進(jìn)一步實(shí)用化。 Double-sided Grinding Of The Hard-brittle Materials/Polishing Machine Design Abstract： Double-sided plane grinding is the traditional grinding institutions, and on the basis of the number of by changing the grinding plane to improve the grinding efficiency and precision of a kind of grinding way. Its processing principle is to use the coating or pressure with embedded in the research on the abrasive particles with and workpiece, through research in the relative movement under certain pressure of machining surface finish machining, thus to realize the machining accuracy of requirements. This thesis through to plane grinding institutions of various sports mode analysis, and grinding accuracy requirement, and combine existing grinding machine, thus designed a new double plane grinding mechanism, and to its trajectory made specific research. This kind of grinding way not only solves existing traditional grinding machining efficiency is low, the processing cost, high machining accuracy and processing quality unstable shortcomings, improves grinding technology level and guarantee of grinding accuracy and processing quality, but also can realize within the scope of certain and different cylinder workpiece, improves the grinding machining efficiency and reduce the processing cost, make grinding technology further practional utilizati 第一章 緒論 1.1 硬脆材料的一些簡(jiǎn)介 硬脆材料例如陶瓷、白寶石單晶、微晶玻璃等以優(yōu)良特性得到廣泛的應(yīng)用。微晶玻璃用于天文望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)透鏡、火箭和衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)材料等，而且同時(shí)可以作標(biāo)準(zhǔn)米尺；白寶石因?yàn)槠淞己玫耐腹庑院湍湍バ缘忍攸c(diǎn)用于激光器的反射鏡和窗口、異質(zhì)外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料或金屬材料的基片等。對(duì)硬脆材料進(jìn)行超精密加工方法的研究，將其進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍并且提高其使用性能。 　　由于微晶玻璃中無(wú)數(shù)微小品粒的存在、白寶石硬度高，大都認(rèn)為很難得到超光滑高平面度的表面。通常的光學(xué)拋光機(jī)都是動(dòng)擺式的，即工件相對(duì)于磨盤(pán)既轉(zhuǎn)動(dòng)，又沿一定的弧線擺動(dòng)：工件在拋光的同時(shí)也不斷地進(jìn)行修整拋光模。但是，當(dāng)拋光參數(shù)設(shè)定時(shí)，工件和拋光模的那個(gè)面形始終處于非收斂的變化中，即面形朝凹或凸的方向單調(diào)改變，不斷檢查面形，修改拋光參數(shù)，對(duì)操作員的技術(shù)水平要求很高。我們一般使用中國(guó)航空精密機(jī)械研究所研制的超精密研磨機(jī)CJY—500進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其上下主軸均為液體靜壓主軸，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)研磨盤(pán)的超精密車(chē)削，平面度小于lμm/φ500，用高精度的研磨盤(pán)來(lái)保證高精度的工件，不需要拋光中工件對(duì)其修整。當(dāng)工件與錫磨盤(pán)定偏心、同方向、同轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)時(shí)工件表面的材料除去相同，而且工件每個(gè)點(diǎn)在研磨盤(pán)周光滑高平面度的表面奠定了基礎(chǔ)。 研磨和拋光基本都是利用研磨劑使工件與研具進(jìn)行單純的對(duì)研而獲得的高質(zhì)量、高精度的加工方法。 1.2 國(guó)內(nèi)外研磨和拋光的歷史及其發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)外研磨和拋光的歷史很悠長(zhǎng)，比如：玉器和銅鏡的制作；眼鏡的應(yīng)用、1360年的繪畫(huà)上就有發(fā)現(xiàn)、在文藝復(fù)興時(shí)期的望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡發(fā)明。 現(xiàn)在，除了已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)透鏡和棱鏡外，其加工水平已能夠完成光學(xué)鏡面和保證高形狀精度的光學(xué)平晶、平行平晶以及具有特定曲率的球面等標(biāo)準(zhǔn)件的加工。 就實(shí)施超精密加工而言，在各種各樣的加工方法中，研磨和拋光方法最為有力。 為適應(yīng)零件加工的要求，應(yīng)該不斷進(jìn)行技術(shù)改造和開(kāi)發(fā)新加工原理的超精密研磨和拋光技術(shù)。 精密和超精密加工現(xiàn)在已經(jīng)成為在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)，許多現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造。發(fā)展尖端的技術(shù)和發(fā)展國(guó)防工業(yè)，發(fā)展微電子工業(yè)等都需要精密和超精密加工制造出來(lái)的儀器設(shè)備。當(dāng)代的精密工程、微細(xì)工程和納米技術(shù)是現(xiàn)代科技技術(shù)的前沿，也是明天技術(shù)的基礎(chǔ)。 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)之所以要致力加強(qiáng)提高加工精度，其主要的原因在于：提高制造精度后可有效的提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，提高其穩(wěn)定性和可靠性；促進(jìn)產(chǎn)品的小型化；增強(qiáng)零件的互換性，提高裝配生產(chǎn)率，并促進(jìn)自動(dòng)化裝配。 超精密加工技術(shù)發(fā)展至今天，已經(jīng)獲得重大的進(jìn)展，超精密切削加工已不再是一種孤立的加工方法和單純的工藝問(wèn)題，而是成為一項(xiàng)包含內(nèi)容極其廣泛的系統(tǒng)工程。實(shí)現(xiàn)超精密加工，不僅需要超精密的機(jī)床設(shè)備和刀具，也需要超穩(wěn)定的環(huán)境條件，還需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，反饋和補(bǔ)償。只有把各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)成就集結(jié)起來(lái)，才有可能實(shí)現(xiàn)超精密加工。 根據(jù)我國(guó)的當(dāng)前實(shí)際情況，參考國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)應(yīng)開(kāi)展超精密加工技術(shù)基礎(chǔ)的研究，其主要內(nèi)容包括以下五個(gè)方面： 1. 超精密切削磨削的基本理論和工藝 2. 超精密設(shè)備的精度，動(dòng)特性和熱穩(wěn)定性 3. 超精密加工精度檢測(cè)及在線檢測(cè)和誤差補(bǔ)償 4. 超精密加工的環(huán)境條件 5. 超精密加工的材料 參考國(guó)外精密加工技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)實(shí)際情況，如果能夠?qū)芎统芗庸ぜ夹g(shù)給予足夠的重視，投入相當(dāng)?shù)娜肆臀锪M(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)，在八五期間生產(chǎn)中穩(wěn)定微米級(jí)加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始亞微米加工；九五期間在生產(chǎn)中穩(wěn)定亞微米級(jí)加工并開(kāi)始納米級(jí)加工的實(shí)驗(yàn)研究。即將在15-20年內(nèi)達(dá)到美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家目前的水平，并在某些主要單項(xiàng)技術(shù)上達(dá)到國(guó)家先進(jìn)水平。 第二章 工作原理及基本要求 2.1拋光機(jī)理 由于拋光過(guò)程的復(fù)雜性和不可視性，往往是在通過(guò)特定的實(shí)驗(yàn)條件下獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)明拋光的機(jī)理。對(duì)于硬脆性材料的拋光機(jī)理，歸納一下主要有如下解釋： 拋光是一磨粒的微削塑性切削生產(chǎn)切屑為主體而進(jìn)行的。在材料切除過(guò)程中都會(huì)由于局部高溫、高壓而使工件與磨粒、加工液及拋光盤(pán)之間存在著直接的化學(xué)作用，并且在工作表面產(chǎn)生反應(yīng)生成物。由于這些作用的重疊，以及拋光液、磨粒及拋光盤(pán)的力學(xué)作用，使工件表面的生成物不斷被去除而使表面平滑化。 采用工件、磨粒、拋光盤(pán)和加工液等的不同組合，可實(shí)現(xiàn)不一樣的拋光效果。工件與拋光液、磨料及拋光盤(pán)間的化學(xué)反應(yīng)有助于拋光加工。 2.2雙面研磨機(jī)的工作原理 在進(jìn)行高質(zhì)量平行平面研磨時(shí)需要使用雙面研磨，該雙面研磨拋光機(jī)的工作原理示意圖如下： 圖2-1 雙面研磨拋光機(jī)工作原理圖 如圖所示，研磨的工件放在工件保持架內(nèi)，上，下均有研磨盤(pán)。下研磨盤(pán)有電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，為了在工件上得到均勻而不重復(fù)的研磨軌跡，工件保持架制成行星輪的形式，外面和內(nèi)齒輪嚙合，里面和小齒輪嚙合。所以工作時(shí)工件將同時(shí)有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，作行星運(yùn)動(dòng)。上研磨盤(pán)一般情況不轉(zhuǎn)動(dòng)（有時(shí)也轉(zhuǎn)動(dòng)），上面可加載并有一定的浮動(dòng)以避免兩研磨盤(pán)不平行造成工件兩研磨面不平行。 由工件與研具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)工件面形精度有都重要影響，對(duì)其基本要求如下： 1） 工件相對(duì)研具做平面平行運(yùn)動(dòng)，能使工件上各點(diǎn)具有相同或相近的研磨行程。 2） 工件上任意一點(diǎn)，盡量不要出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡的周期性重復(fù)。 3） 研磨運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，避免曲率過(guò)大的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角。 4） 保證工件走遍整個(gè)研具表面，使研磨盤(pán)得到均勻磨損，進(jìn)而保證工件表面的平面度。 5） 及時(shí)變更工件的運(yùn)動(dòng)方向，使研磨紋路復(fù)雜多變，有利于降低表面粗糙度，并保證表面均勻一致。常用的運(yùn)動(dòng)軌跡有：次擺線、外擺線和內(nèi)擺線軌跡等。 2.3雙面研磨機(jī)的主要特點(diǎn) 雙面研磨機(jī)主要用于兩面平行的晶體或其它機(jī)械零件進(jìn)行雙面研磨，特別是薄脆性材料的加工。適用于各種材質(zhì)的機(jī)械密封環(huán)、陶瓷片、氣缸活塞環(huán)、油泵葉片軸承端面及硅、鍺、石英晶體、石墨、藍(lán)寶石、光學(xué)水晶、玻璃、鈮酸鋰、硬質(zhì)合金、不銹鋼、粉灰冶金等金屬材料的平面研磨和拋光。其主要特點(diǎn)有： 1、采用無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)控制，可以輕易調(diào)整出適合研磨各種部件的研磨速度。采用電—?dú)獗壤y閉環(huán)反饋壓力控制，可以獨(dú)立調(diào)控壓力裝置。上盤(pán)設(shè)置的緩降功能，有效的防止薄脆工件的破碎。 　　2、通過(guò)一個(gè)時(shí)間繼電器與一個(gè)研磨計(jì)數(shù)器，可以按加工要求準(zhǔn)確設(shè)置和控制研磨時(shí)間和研磨圈數(shù)。工作時(shí)可調(diào)整壓力模式，達(dá)到研磨設(shè)定的時(shí)間或圈速的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)停機(jī)報(bào)警提示，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化的操作。通過(guò)增加厚度光柵尺形成閉環(huán)控制，達(dá)到設(shè)定的厚度會(huì)自動(dòng)停機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線控制生產(chǎn)。 　　3、主機(jī)一般采用調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配置大功率減速系統(tǒng)，軟啟動(dòng)、軟停止，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 　　4、通過(guò)上、下研磨盤(pán)、太陽(yáng)輪、游星輪在加工時(shí)形成四個(gè)方向、速度相互協(xié)調(diào)的研磨運(yùn)動(dòng)，達(dá)到上下表面同時(shí)研磨的高效運(yùn)作。 　　5、下研磨盤(pán)可升降，方便工件的裝卸。氣動(dòng)太陽(yáng)輪變向裝置，精確控制工件兩面研磨精度和速度。 　　6、隨機(jī)配有修正輪，用于修正上下研磨盤(pán)的平行誤差。 7、工件研磨的效率與磨料密切相關(guān)，目前主要兩種磨料方式加入研磨過(guò)程，一種是外加磨料，也稱為游離磨料，它的缺點(diǎn)是上磨盤(pán)磨料供應(yīng)不足，研磨盤(pán)上磨料分布不均勻，大部分研磨料未參與研磨，成本較高，工藝穩(wěn)定性較差。另一種是Laptech 將磨料固定在研磨盤(pán)中，也稱為固著磨料，成功解決了上磨盤(pán)磨料供應(yīng)不足，研磨盤(pán)上磨料分布不均勻的工藝問(wèn)題，研磨成本大幅度下降。 2.4本次設(shè)計(jì)的主要方向 本設(shè)計(jì)為2方向型運(yùn)動(dòng)方式的雙面加工機(jī)，由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩根驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行研磨工作。上下研磨盤(pán)不動(dòng)，太陽(yáng)齒輪和內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。主要用于晶體、金屬和陶瓷等工件的研磨和拋光。 1、上研磨盤(pán)的直徑：630mm； 2、工件研具相對(duì)速度：5~500m/min，連續(xù)可調(diào)； 3、運(yùn)動(dòng)形式：上研磨盤(pán)固定，下研磨盤(pán)與太陽(yáng)齒輪、內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 4、整機(jī)形式：立式，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低 第三章 研磨與拋光的主要工藝因素 3.1工藝因素及其選擇原則 精密研磨與拋光加工的主要工藝因素包括加工設(shè)備、研具、磨粒、加工液、工藝參數(shù)和加工環(huán)境等，見(jiàn)表3-1。這些因素決定了最終加工精度和表面質(zhì)量。在保證加工環(huán)境的前提下，各工藝因素的選擇原則如圖3-1所示。 表3-1 精密研磨拋光的主要工藝因素 工藝因素 實(shí)例 加工設(shè)備 加工方式 運(yùn)動(dòng)方式 驅(qū)動(dòng)方式 單面研磨、雙面研磨 旋轉(zhuǎn)、往復(fù)擺動(dòng) 手動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)、從動(dòng) 研具 材料 形狀 表面狀態(tài) 硬質(zhì)、軟質(zhì)（彈性、粘彈性） 平面、球面、非球面、圓柱面 有槽、有孔、無(wú)孔 磨粒 種類 材質(zhì)、形狀 粒徑 金屬氧化物、金屬碳化物、氮化物、硼化物 硬度、韌性、形狀 幾分之一微米~幾十微米 加工液 水性 油性 酸性~堿性、表面活性劑 表面活性劑 加工參數(shù) 工件、研具相對(duì)速度 加工壓力 加工時(shí)間 1~100m/min 0.1~300kPa 約10h 加工環(huán)境 溫度 塵埃 室溫變化-0.1~0.1度 利用清潔室、凈化工作臺(tái) 圖3-1 工藝因素的選擇原則 3.2 研磨盤(pán)和拋光盤(pán) 常用的研磨盤(pán)、拋光盤(pán)材料及部分使用實(shí)例見(jiàn)表3-2。常用的研磨盤(pán)材料有鑄鐵、玻璃、陶瓷等。研磨盤(pán)是用于涂敷或嵌入磨料的載體，是磨粒發(fā)揮切削作用，同時(shí)又是研磨表面的成形工具。研磨盤(pán)本身在研磨工程中與工件是相互修整的，研磨盤(pán)本身的幾何精度按一定程度“復(fù)印”到工件上，故要求研磨盤(pán)的加工面又高的幾何精度。對(duì)研具的要求主要有： 1） 材料硬度一般比工件材料低，組織均勻致密、無(wú)雜質(zhì)、異物、裂紋和缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。 2） 結(jié)構(gòu)合理，有良好的剛性、精度保持性喝耐磨性。其工作表面應(yīng)具有較高的幾何精度。 3） 排屑性喝散熱性好。 表3-2 研磨盤(pán)、拋光盤(pán)材料及部分使用實(shí)例 分類 對(duì)象材料 部分使用實(shí)例 硬質(zhì) 材料 金屬 鑄鐵、碳鋼、工具鋼 一般材料研磨、金剛石拋光 非金屬 玻璃、陶瓷 化合物半導(dǎo)體材料研磨 軟 質(zhì) 材 料 軟質(zhì)金屬 Sn、Pb、Cu焊料 陶瓷拋光 天然樹(shù)脂 松脂、焦油、蜜蠟、樹(shù)脂 光學(xué)玻璃拋光、光學(xué)結(jié)晶拋光 合成樹(shù)脂 硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯、PMMA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯橡膠 光學(xué)玻璃拋光、一般材料拋光 天然皮革 麂皮 金屬拋光 人工皮革 軟質(zhì)發(fā)泡聚氨酯、氟碳樹(shù)脂發(fā)泡體 硅晶片拋光、化合物半導(dǎo)體拋光 纖維 非織布、織布紙 金屬材料拋光、一般材料拋光 木材 桐、杉、柳 金屬模拋光 為了獲得良好的研磨表面，有時(shí)需在研具表面上開(kāi)槽。槽的形狀有放射狀、網(wǎng)格狀、同心圓狀和螺旋狀等，如圖4-2所示。槽的形狀、寬度、深度和間距等根據(jù)工件材料質(zhì)量、形狀及研磨面的加工精度來(lái)選擇。在研具表面開(kāi)槽有如下的效果： 1） 可在槽內(nèi)存儲(chǔ)多余的磨粒，防止磨料堆積而損傷工件表面。 2） 在加工中作為向工件供給磨粒的通道。 3） 作為及時(shí)排屑的通道，防止研磨表面被劃傷。 圖3-2 常用研磨盤(pán)的開(kāi)槽形式實(shí)體圖 3.3 平面研磨使用的研具 在研磨、拋光中，通過(guò)研磨使研具的平面狀態(tài)復(fù)印到工件上，這涉及到如何保證幾何形狀精度問(wèn)題。特別是研磨小面積的高精度平面工件時(shí)要使用彈性變形小的研具，并始終使用能保證平面度的研具。 符合上述要求的研具，除用特種玻璃外，也可以用工作加工成平面的金屬板上涂一層四氟乙烯或鍍鉛和銦，都可以實(shí)現(xiàn)研磨與拋光，并能得到高精度的平面加工結(jié)果，但其缺點(diǎn)是薄的研具層壽命短。 為獲得高的研磨表面質(zhì)量，在工件材料較軟時(shí)，如加工光學(xué)玻璃時(shí)，有時(shí)使用半軟質(zhì)研磨盤(pán)（如錫盤(pán)）或軟質(zhì)研磨盤(pán)（如瀝青盤(pán)）。使用這種研磨盤(pán)最主要的問(wèn)題是研磨盤(pán)不易保持平面度，因而影響加工件的平面度。使用軟質(zhì)研磨盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是研磨出的表面變質(zhì)層很小，表面粗糙度也很小。 3.4 磨粒 磨粒按硬度可分為硬磨粒和軟磨粒兩類。研磨用磨粒具有下列性能： 1） 磨粒形狀、尺寸均勻一致。 2） 磨粒能適當(dāng)?shù)钠扑?，使切刃鋒利。 3） 磨粒熔點(diǎn)要比工件熔點(diǎn)高。 4） 磨粒在加工液中容易分散。 3.5 加工液 研磨拋光加工液通常由基液（水性或油性）、磨粒、添加劑三部分組成，作用是供給磨粒、排屑、冷卻和潤(rùn)滑。對(duì)加工液有以下要求： 1） 能有效地散熱，以避免研具和工件表面熱變形。 2） 粘性低，以提高磨料的流動(dòng)性。 3） 不會(huì)污染工件。 4） 化學(xué)物理性能穩(wěn)定，不因放置或溫升而分解變質(zhì)。 5） 能較好地分散磨粒。 研磨拋光時(shí)，伴隨有發(fā)熱，除了工件和研具因溫度上升而發(fā)生形變。難以進(jìn)行高精度研磨外，在局部的磨粒作用點(diǎn)上也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的溫度，使加工變質(zhì)層深度增加。適當(dāng)?shù)毓┙o加工液，可以保證研具有良好的耐磨性和工件的形狀精度及較小的加工變質(zhì)層。添加劑的作用是放置或延緩磨料沉淀，并對(duì)工件發(fā)揮化學(xué)作用以提高研磨拋光加工效率和質(zhì)量。 3.6 工藝參數(shù) 加工速度、加工壓力、加工時(shí)間以及研磨液和拋光液的濃度是研磨與拋光加工的主要工藝參數(shù)。在研磨拋光設(shè)備、研具和磨料選定的條件下，這些工藝參數(shù)的合理選擇是保證加工質(zhì)量和加工效率的關(guān)鍵。 加工速度是指工件與研具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。加工速度增大使加工效率提高，但當(dāng)速度過(guò)高時(shí)，由于離心力作用，使加工液甩出工作區(qū)，加工平穩(wěn)性降低，研具磨損加快，從而影響研磨拋光加工精度。一般粗加工多用較低速、較高壓力；精加工多用低速、較低壓力。 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)強(qiáng)度校核 4-1 工件保持架的選擇 根據(jù)以上工藝因素以及設(shè)計(jì)任務(wù)的要求： 采用齒數(shù)z=115 模數(shù)m=2 壓力角=的齒輪 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 總體輪厚h=12mm 為了保證工件能充分接觸到研磨盤(pán)在游輪上下兩面設(shè)有2mm后的凸臺(tái)，因此實(shí)際輪厚為8mm 游輪上對(duì)稱分布有12個(gè)的圓孔，用于放置工件 此外，游輪的工件孔可以根據(jù)工件的形狀、尺寸而設(shè)計(jì)，可設(shè)計(jì)多種樣式。參考圖樣如圖4-2。. 圖4-3 工件保持架的多種形式 4-2小齒輪的選擇 根據(jù)游輪的尺寸參數(shù)而定 模數(shù)m=2 壓力角= 選擇分度圓半徑為r=88mm的圓柱齒輪 可得： 齒數(shù)z=d/m=176/2=88 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 齒輪厚h=20mm，可于游輪充分接觸 為節(jié)省材料，中間開(kāi)有凹槽 選擇齒輪內(nèi)徑d’=40mm，根據(jù)此尺寸選擇寬、高分別為：12mm、8mm的平鍵連接，鍵長(zhǎng)L=16mm。 4-3 內(nèi)齒圈的選擇 由之前確定的游輪和外齒輪的尺寸可以確定內(nèi)齒圈的齒根圓半徑 由，m=2，可得：z=318 齒頂圓直徑 分度圓直徑d=mz=2*318=636mm 頂隙 選擇齒圈外部邊緣直徑為d’=700mm 從而可保證齒圈寬度在40mm左右 便于安裝螺紋。 在齒圈半徑為335mm的圓周上均勻分布6個(gè)的螺紋孔，將齒圈固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)的支座上。 根據(jù)需要，齒圈厚度選擇h=15mm 4-4 保持架、內(nèi)齒圈、小齒輪組成的輪系中各齒輪運(yùn)動(dòng)速度的確定 選擇原則：研磨運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，避免曲率過(guò)大的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角，保證工件走遍整個(gè)研具表面，使研磨盤(pán)得到均勻磨損，進(jìn)而保證工件表面的平面度。及時(shí)變更工件的運(yùn)動(dòng)方向，使研磨紋路復(fù)雜多變，有利于降低表面粗糙度，并保證表面均勻一致。 考慮以上因素：選擇游輪速度60r/min ，外齒輪運(yùn)動(dòng)速度40r/min 運(yùn)動(dòng)方向如圖所示： 圖4-4 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)示意圖 計(jì)算內(nèi)齒圈速度： 得： 4-5 其他齒輪的選擇 4.5.1 齒輪1的選擇 取分度圓直徑d=160mm 模數(shù)m=2 壓力角=的圓柱齒輪 得：齒數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 根據(jù)齒輪內(nèi)徑尺寸d’=56mm選擇鍵寬b、鍵高h(yuǎn)分別為：16mm、10mm的平鍵連接，鍵長(zhǎng)L=28mm。 齒輪厚度選擇h=30mm 4.5.2 齒輪2的選擇 取分度圓直徑d=250mm 模數(shù)m=2 壓力角=的圓柱齒輪 得：齒數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 根據(jù)齒輪內(nèi)徑尺寸d’=46mm選擇鍵寬b、鍵高h(yuǎn)分別為：14mm、9mm的平鍵連接，鍵長(zhǎng)L=32mm。 齒輪厚度選擇h=35mm 由以上齒輪1、齒輪2的選擇可確定主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速： 4.5.3 齒輪3和齒輪4的確定 選定齒輪1和齒輪2時(shí)，齒輪3和齒輪4此時(shí)已經(jīng)確定了，可計(jì)算出來(lái)： n內(nèi)=10.629r/min n2=25.6r/min 求得 得： 齒輪3的參數(shù)： 分度圓直徑d=mz=2*60=120mm 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 根據(jù)齒輪內(nèi)徑尺寸d’=30mm選擇鍵寬b、鍵高h(yuǎn)分別為：10mm、8mm的平鍵連接，鍵長(zhǎng)L=20mm。 齒輪厚度選擇h=25mm 齒輪4的參數(shù)： 分度圓直徑d=mz=2*145=290mm 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 4-6 軸承的選擇及其參數(shù) 根據(jù)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)軸的尺寸，選用的的軸承及其參數(shù)如下： 滾動(dòng)軸承6016 d=80mm D=125mm B=22mm 87mm 118mm 滾動(dòng)軸承6010 d=50mm D=80mm B=16mm 56mm 74mm 滾動(dòng)軸承6011 d=55mm D=90mm B=18mm 62mm 83mm 滾動(dòng)軸承6008 d=40mm D=68mm B=15mm 46mm 62mm 止推軸承51307 d=35mm 37mm D=68mm 68mm T=24mm B=10mm 48mm 止推軸承51217 d=85mm 88mm D=125mm 125mm T=31mm B=12mm 101mm 4-7電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)工作環(huán)境選擇立式三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 1， 選擇電動(dòng)機(jī)的功率 所需電動(dòng)機(jī)的功率可用如下公式計(jì)算： Pd為工作機(jī)的實(shí)際電動(dòng)機(jī)輸出功率KW，Pw為工作機(jī)所需要的輸入功率KW，n為電動(dòng)機(jī)只工作機(jī)之間的總效率。 因此，選擇額定功率為4kw的電動(dòng)機(jī) 2， 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍： 因此選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī) 綜上，選擇型號(hào)為Y112M-4的電動(dòng)機(jī)。 4-8軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 主動(dòng)軸 由于此軸主要是承受扭矩，因此按扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度： 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是 其中為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；為軸的抗扭截面系數(shù)；軸的轉(zhuǎn)速；P為傳遞的功率；d為計(jì)算截面出軸的直徑；為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由上公式可得軸的直徑 所設(shè)計(jì)的軸的最小直徑為30mm>29.3179mm，故 該軸的強(qiáng)度合格。 從動(dòng)軸 由于此軸主要是承受扭矩，因此按扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度： 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是 其中為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；為軸的抗扭截面系數(shù)；軸的轉(zhuǎn)速；P為傳遞的功率；d為計(jì)算截面出軸的直徑；為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由上公式可得軸的直徑 所設(shè)計(jì)的軸的最小直徑為40mm>37.726mm，故 該軸的強(qiáng)度合格。 總結(jié) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大體掌握了脆硬材料雙面研磨拋光機(jī)的工作原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，非常感謝周后明老師的細(xì)心指導(dǎo)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，了解到他是一個(gè)非常認(rèn)真負(fù)責(zé)的好老師。 現(xiàn)將獲得高質(zhì)量平面研磨拋光的工藝規(guī)律總結(jié)如下： 1） 研磨運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)能達(dá)到研磨痕跡均勻分布并且不重疊。這主要由研磨機(jī)的行星運(yùn)動(dòng)達(dá)到。 2） 硬質(zhì)研磨盤(pán)在精研修形后，可以獲得平面度很高的研磨表面，但要求很?chē)?yán)格的工藝條件。硬質(zhì)研磨盤(pán)要求材質(zhì)極均勻，并有微孔容納微粉磨料。 3） 軟質(zhì)（半軟質(zhì)）研磨盤(pán)容易獲得表面粗糙度值極小和表面質(zhì)變層甚小的研磨拋光表面，但不易獲得很高的平面度。 4） 使用金剛石微粉等超硬磨料可以獲得很高的要命拋光效率。在最后精研硅片、光學(xué)玻璃和石英晶體片是，使用SiO2，氧化鈰微粉和軟質(zhì)研磨盤(pán)容易得到表面質(zhì)變層和表面粗糙度值極小的優(yōu)質(zhì)表面，但不易獲得很高的平面度。 5） 研磨平行度要求很高的零件時(shí)，可采用：1，上研磨盤(pán)浮動(dòng)以消除上下研磨盤(pán)不平行誤差；2，小研磨零件實(shí)行定期180度方位對(duì)換研磨，以消除因研磨零件厚度不等造成上研磨盤(pán)傾斜而研磨表面不平行；3，對(duì)各晶向硬質(zhì)不等的晶片研磨時(shí)，加偏心載荷修正不平行度。 6） 為提高研磨拋光的效率和研磨表面質(zhì)量，可以在研磨劑中加入一定量的化學(xué)活性物質(zhì)，實(shí)踐證明這是極有效的。 7） 高質(zhì)量研磨時(shí)必須避免粗的磨粒和空氣中的灰塵混入，否則將使研磨表面劃傷，達(dá)不到高質(zhì)量研磨要求。 致謝 經(jīng)過(guò)半年的時(shí)間，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，這次設(shè)計(jì)，也是大學(xué)階段的最后一次設(shè)計(jì),眼看畢設(shè)就要結(jié)束了，在這里我感謝所有那些在我們遇到困難時(shí)給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們。 我在設(shè)計(jì)時(shí)有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有指導(dǎo)教師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的，在這里首先要感謝在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我建議和指導(dǎo)的周后明老師，他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從題目理解到查閱資料、設(shè)計(jì)草案的確定和修改、中期檢查、后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我耐心的指導(dǎo)。特別是周老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、踏實(shí)進(jìn)取的工作作風(fēng)，讓我受益匪淺，給我今后的工作和學(xué)習(xí)等都樹(shù)立了良好的榜樣。在這期間周后明老師的不斷鼓勵(lì)和幫助，讓我最終克服重重困難，完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。這次設(shè)計(jì)不僅僅是一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，更為我的人生上了很好的一課，讓我明白了許多道理，我會(huì)在以后的工作和學(xué)習(xí)中，要不怕困難、踏實(shí)認(rèn)真。 然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛舜蠹业南嗷ブС趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝湘潭大學(xué)興湘學(xué)院在大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. 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In lapping process，phase transformation of the lapping region was the main reason for the material removal. Thus a three-dimensional model of a specimen of the diamond monocrystal and rigid diamond grit was built with the aid ofthe molecular dynamics（MD）simulation. The force between all of the atoms was calculated by the Tersoff potential. After that，lapping with a certain cutting depth of 1.5 lattice constants was simulated. By monitoring the positions of atoms within the model，the microstructure in the lapping region changes as diamond transformed from its diamond cubic structure to amorphous carbon were identified. The change of structure was accomplished by the flattening of the tetrahedron structure in diamond. This was verified by comparing the radial distribution functions of atoms in the lapping and un-lapping regions.Meanwhile，the debris produced in lapping experiment was analyzed by XRD（X-ray diffraction）. The results show that the phase transformation happens indeed. Keywords：diamond cutting tools；mechanical lapping；material removing mechanism；molecular dynamics simulation It is an important way to turn the optical surface with natural diamond cutting tools to obtain high accuracy. The processed work-pieces’ surface has lower surface roughness and residual stress，and smaller metamorphic region than those machined in usual ways. Diamond is the most important material to make cutting tools in the ultra-precision machining，for it is an ideal brittle solid with the greatest hardness and resistance to plastic deformation of any material and has very high dimensional homogeneity. The sharpening method of diamond cutting tools is the key technology to obtain sharp cutting radius，good surface quality and small geometric tolerance[1]. There are many sharpening methods such as lapping，ion beam sputtering，thermal chemistry polishing，plasma polishing，oxide etching and laser erosion，etc. The most common and effective method is lapping[2]. The mechanism of the material removal in lapping has a lot of statements such as the micro-cleavage theory[3]，the thermal