精磨電機軸的簡易磨床設計

28頁 10000字數(shù)+論文說明書+4張CAD圖紙【詳情如下】

圖片

電氣系統(tǒng)圖.dwg

磨床砂輪架主軸.dwg

簡易磨床裝配圖.dwg

精磨電機軸的簡易磨床設計開題報告.doc

精磨電機軸的簡易磨床設計論文.doc

輪架部件圖.dwg

第1章  緒論 1

1.1 磨床的類型與用途 2

1.1.1  磨床的類型及其特點 2

1.1.2  磨床的用途 2

1.1.3  磨削和端面外圓磨床 3

1.2 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 5

第2章  設計任務書 6

第3章  磨床總體布局 7

3.1 磨床總體設計 7

3.2、總體設計注意事項 7

3.3 磨床總體布局設計 7

3.3.1  加工零件 7

3.3.2  初步估計組成部分 7

3.3.3  總體布局初步設計 7

3.3.4  縱向與橫向尺寸的確定 8

3.3.5  砂輪架相關尺寸設計 11

3.3.6  頭架相關尺寸的確定 13

3.3.7  尾架相關尺寸的確定 14

3.3.8  工作臺 14

3.3.9  橫向進給機構 14

3.3.10  砂輪修整器 14

第4章  部件設計（砂輪架） 16

4.1 砂輪架設計的基本要求 16

4.2 主軸旋轉精度及其提高措施 16

4.3 主軸軸承系統(tǒng)的剛性 16

4.4 砂輪架主軸初步設計 16

4.5 主軸剛度校核 17

4.6 動靜壓軸承 18

4.7 傳動裝置設計 19

第1章  緒論

1.1 磨床的類型與用途

1.1.1  磨床的類型及其特點

用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進行切削加工的機床，統(tǒng)稱為磨床（英文為Grinding machine），它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來的[1]。

磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等[2]。

對外圓磨床來說，又可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、 寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等

以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。

磨床與其他機床相比，具有以下幾個特點：

1、磨床的磨具（砂輪）相對于工件做高速旋轉運動（一般砂輪圓周線速度在35米/秒左右，目前已向200米/秒以上發(fā)展）；

2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；

3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度；

4、易于實現(xiàn)自動化和自動線，進行高效率生產；

5、磨床通常是電動機---油泵---發(fā)動部件，通過機械，電氣，液壓傳動---傳動部件帶動工件和砂輪相對運動---工件部分組成[1]。

1.1.2  磨床的用途

磨床可以加工各種表面，如內、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進行切斷等，工藝范圍十分廣泛。

隨著科學技術的發(fā)展，對機械零件的精度和表面質量要求越來越高，各種高硬度材料的應用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強力磨削，進一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴大。它在金屬切削機床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達的國家中，磨床在機床總數(shù)中的比例已達30%----40%。

據(jù)1997年歐洲機床展覽會(EMO)的調查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認為磨削是他們應用的最主要的加工技術，車削只占23%， 鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業(yè)中占機床的比例高達42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%[3]。由此可見，在精密加工當中，有許多零部件是通過精密磨削來達到其要求的，而精密磨削加工會要在相應的精密磨床上進行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應該滿足以下幾個基本要求： 

1.高幾何精度。 精密磨床應有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉精度和導軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動壓軸承及動靜壓組合軸承等。當前采用動壓軸承和動靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動一般應小于1um，軸向圓跳動應限制在2—3um以內。

2.低速進給運動的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導程要求10—15mm/min，因此工作臺必須低速進給運動，要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。

3.減少振動。 精密磨削時如果產生振動，會對加工質量產生嚴重不良影響。故對于精密磨床，在結構上應考慮減少振動。

4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會達到總誤差的50％，故機床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實現(xiàn)精密磨削的主要障礙

1.1.3  外圓磨削和端面外圓磨床

1.外圓磨削

在外圓磨削過程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉是引起切削旋轉的主要來源和原因?；镜猛鈭A磨削方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓，如圖1－1和圖1－2所示。

事實上，外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來實施：

（1）傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工件旋轉以及徑向進給都應滿足所有的整個長度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進給來調整的。

（2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進給和無軸向進給來完成的，正如我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時，這種方法才能完成。

結論

經(jīng)過三個多月的努力，我順利完成了畢業(yè)設計的任務，對磨床的設計過程有了一個基本的認識。這次畢業(yè)設計是對我大學四年所學知識的一次綜合應用，它涉及到機械制圖、機械制造技術、機械原理、機械設計、機械裝備設計、互換性和測量技術、電子信息技術等多門課程的內容，使我對知識的綜合知識的運用有了很大的提高。

本次設計的數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A可以同時加工帶軸肩類零件的外圓和端面，從而提高了磨削效率，減少加工時間，節(jié)省工件的生產成本。

在數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的設計過程中，郭老師讓我們四個人每人負責一部分，我負責的是數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的砂輪架部分。起初我們四個人在一起討論磨床的總體布局圖，每個人提出自己的想法，然后由大家來討論，在這樣的討論和交流中，我們都學到了不少知識，知道自己方案的優(yōu)點和缺點，最后我們討論出來一套最優(yōu)方案。

本次畢業(yè)設計我負責的部件是砂輪架，砂輪架是磨床上用來帶動砂輪作高速旋轉的關鍵部件，主要由傳動部件和主軸軸承部分組成，主軸與軸承是砂輪架的主要組成部分。首先是根據(jù)砂輪架主軸的要求進行軸的設計，然后再選取軸承，設計皮帶和皮帶輪等等。在這個過程中，軸的撓度校核、皮帶和皮帶輪的設計等用到了大量的計算。

由于磨床是高精密加工機床，對各部件的設計要求都較高。為了提高旋轉精度，我主要做了以下工作：

1.在選擇軸承的時候，我選用了動靜壓軸承。，動靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動壓和靜壓軸承的優(yōu)點，又克服了兩著缺點的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理，使壓力油腔中產生足夠大的靜壓軸承載力，從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象，提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性；軸承油腔大多采用淺腔結構，在主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加，大大地提高了主軸承載能力，而多腔對置結構又極大地增加了主軸剛度；高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能，保證了主軸具有很高旋轉精度和運轉平穩(wěn)性。

動靜壓軸承廣泛用于高速精密設備中.目前，在改造舊精密磨削設備方面，用得較多的是北京中航設備改造廠的WMB型表面節(jié)流液體動靜壓混合軸承。

2.在砂輪架傳動裝置設計中，采用了多楔帶皮帶和多楔帶帶輪。多楔帶兼有V帶和平帶的優(yōu)點，外輪廓尺寸小，比V型帶傳動平穩(wěn)。多楔帶以平帶為基體，內表面有等距離縱向楔型的環(huán)形帶傳動，工作面為楔側面。

3.為了減少外載荷對砂輪架主軸的影響，提高砂輪架主軸的承載能力，在帶輪的安裝方面，采用了卸荷皮帶輪的方案，即多楔帶皮帶輪不是直接安裝在砂輪架主軸上，而是安裝在支架上，然后通過花鍵套來傳遞扭矩，帶動砂輪架主軸旋轉。這種方案的好處是砂輪架承受的軸向力大大地減小了，砂輪架主要承受扭矩，達到減小砂輪架主軸變形、提高砂輪架主軸的承載能力和提高旋轉精度等目的。

需要補充一點的是，在砂輪架主軸的設計中，因為軸的中間部分只有一部分需要進行精加工，以便安裝動靜壓軸承，其余部分則沒有什么特殊的加工要求?？紤]到加工成本的問題，我采取將砂輪架主軸中間一部分半徑減小的方法，從而減少了精加工的長度，減小了工件的加工成本，但這樣做會減小砂輪架主軸的剛度。

這次畢業(yè)設計對我大學所學的知識進行了綜合，對我運用知識的能力有了很大提高，特別是培養(yǎng)了我理論結合實際的作風，改變了我以前設計不切合實際的想法，很多設計力求標準化和規(guī)范化。

致謝

經(jīng)過三個多月的努力，畢業(yè)設計已接近尾聲了。在老師的指導下，我順利地完成了本次畢業(yè)設計的全部任務。老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和高度的責任心給我留下了很深刻的印象，同時也給我的學習、工作、生活以很大的影響，使我受益匪淺。值此論文完成之際，謹向導師表示衷心的感謝，并感謝同組同學對我的合作和支持。

此外，具有豐富磨床設計經(jīng)驗的老師給我們全組同學悉心講解圖紙和解答疑問，在次也表示衷心的感謝。最后，院里的領導和其他老師也給了我很大的關心，再一次對大家表示衷心的感謝！

參考文獻

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