开题报告-皮带修复工艺砂带磨削机设计.doc

毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目：皮带修复工艺砂带磨削机设计学 生： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 机械设计制造及其自动化 机测 2 年 3 月 30 日1. 课题名称：皮带修复工艺磨削机床设计2. 课题研究背景：胶带包括输送带、V带、同步带及其它类型的传动带，是物料运输和机械传动必不可少的配套件，是橡胶制品的一大门类。建国以来，特别是改革开放以来，随着高分于材料、现代运输带传动、机电一体化等技术的进步，我国胶带工业有了长足的发展，从无到有，从小到大，已逐步跨人世界新兴胶带生产大国的行列。胶带品种、产量及质量水平已基本能满足我国国民经济发展的需要，并有部分出口。目前我国胶带产品已经品种较为齐全。输送带有普通织物芯输送带、钢丝绳芯输送带、阻燃输送带、耐热输送带、轻型输送带、高倾角输送带、管状输送带以及其它特种输送带等。传动带有平带、普通V带、汽车V带、同步带、多楔带、农机V带等，有的产品的水平已接近或达到国际先进水平。机器上传动的环形带，两端套在两个皮带轮上，多用牛皮和线蕊橡胶制成，通称为皮带。具体而言，皮带通常由橡胶和增强材料(如棉帆布合成纤维、钢丝或人造纤维等)构成，用多层挂胶帆布、帘线、钢丝和合成纤维织物等作为抗拉层，在其表面覆合橡胶后经成型、硫化制成。皮带多适用于两轴中心距较大的场合，与齿轮传动、链条传动相比，带传动具有机构简单、工作平稳，噪声较小和制造价格低廉等优点，因而被广泛用于各种的动力传动。皮带在使用过程中，会出现打滑，疲劳断裂、磨损和散层等失效形式，使机器不得不被迫停止工作来更换皮带。为此，修复皮带是一个重要的环节。当前，主要的修复方法是橡胶修补液修补，适用于纵向撕裂的橡胶钢芯带，效果显著，但不当作为粘接剂使用。对于输送带表面局部破损在直径不大于带宽的1/5时，输送带仍有足够的整体强度，用修补液可以修补而不漏料。当前，皮带的修补工艺主要分为三步：表面处理，表面外理的目的是将修补剂与输送带骨架更好的粘接在一起。将破口打磨粗糙成60-90度坡口，并清净表面，这是修补成功的关键所在。操作上要根据破损性况，切割成不同的割坡口，最好用砂轮打磨，用清洗液(如丙酮之类)进行清洗后保洁。其次，调胶修补。选用成液体状的修补剂，按比例将树脂和固化剂进行混和，搅拌均匀，涂抹在破口中。一般固化时间为几分钟到十几分钟，必须在固化前完成修补工作，坡口应大一些，使修补剂能把未破损的覆盖胶粘上。最后，养生固化。修补剂在坡口中发生自硫化，获得其理化性能和与基体的粘接效果。一般在常温下为几小时至几天，最初几小时为基本硫化，可达到完全固化的70%-80%程度，一天即24h可达到90%。环境温度升高，则固化时间显著缩短，故在冬季室外施工时需加保温或加温固化措施。基于上述种种皮带修复，我们考虑采用砂带磨削的方式进行切除皮带上附着的磨损橡胶。砂带磨削是根据工件形状,以相应的接触方式,利用高速运动的砂带对工件表面进行磨削、研磨和抛光的一种新型高效磨抛工艺。其经过近三十年的发展 ，现在已成为一种完整且自成体系的新型加工技术。因其加工效率高、适应性强、应用范围广，使用成本低、操作方便安全等特点从而深受用户的亲睐。在国外，砂带磨削技术已有了很大的进步，其加工对象和应用领域日趋广泛 ，砂带磨削几乎能加工所有的工程材料，从一般日常生活用具到大型宇航器具无所不能应 用，并已成为获取显著经济效益的一种手段。自上世纪静电植砂技术的发展与成熟，欧美日本等国家就对涂附磨具特别是砂带磨削进行了大量研究，在制造技术及磨床设计生产领 域取得了巨大的成就，保有大量的保密专利。国际上知名的砂带品牌有美3M、Norton、德国Hermes、 德国VSM、韩国DEER、日本牛头等；著名的砂带磨床制造厂商有美 国Cincinnati、Sundstrand、EmersonElectric、德国Loser、德国Metab、 瑞士ASEA等。在机理研究方面，日本研究者通过不断试验，利用模糊理论获得了磨削条件和影响平面度因素相对关系的表达式，既能精确地表达磨削过程，又能够满意地改善工件表面精度，为定量分析磨削参数变化对平面精度的影响提供了科学依据。在新产品研究方面，磨料上美国3M公司以锆铝氧化物合成物作为磨料 发明出了Cubicut砂带，磨削效果理想；德国研发出了具有多国专利 的空心球复合磨粒，其制作的砂带使用寿命长，切削效率高，成本低。 基体材料上美国3M公司研制出一种塑料薄膜基底，制出的砂带强度高、韧性好，可以加工出粗糙度Ra0.05um以下的工件表面粗糙度。我国砂带磨削领域的研究虽然相对发达国家较落后，但也正处于飞速发展阶段，砂带磨削技术的研究及应用已引起我国机械、制造等行业的广泛关注和有关部门、研究单位和企业的高度重视。目前,国内已有不少砂带磨削设备制造厂、高校和科研单位开展了砂带磨削技术的研究与开发工作,比如清华大学开创的超声砂带磨削技术是一种新型的精密砂带复合加工方法,已具有世界领先水平,将这种技术用于计算机硬盘的研抛加工,可达表面粗糙度Ra0.01m。重庆大学成功地将砂带磨削应用到摆线齿轮磨削中,其下属的高新技术企业三磨海达磨床有限公司拥有近20项国家专利,其中国际首创连杆端头强力砂带磨削技术,加工产品已用于法国PSA公司,取得了显著的经济效益和社会效益。此外,郑州第二砂轮厂和上海砂轮厂先后从德、意、瑞士等国引进了制造砂带的成套技术和设备,国外公司如3M公司等陆续在我国投资办厂,为我国砂带磨削技术的发展和应用提供了有利条件。与车削和铣削相比，不论是手动还是机动砂带磨削，其操作都非常简便。从更换调整砂带到被加工工件的装夹，这一切都可以在很短的时间内完成。砂带磨削比大机床功率利用率高，切削效率高。这使得切除同等重量或体积的材料所消耗的工具和能源费用减少，占用时间短。 砂带磨削与砂轮磨削相比，由于磨粒在砂轮表面时随机分布的，高低不同，形状各异，有的能切下金属切屑，有的则不能，而砂带的磨粒时单层涂敷在砂带基体，颗粒均匀，刀刃的等高性好，并且定向排列，几乎所有磨粒都可以参加切削，所以比砂轮切削性能更好。3. 课题研究意义：1）通过此次研究培养了自己进行综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的。并且培养了自己调查研究，熟悉有关技术政策，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件的独立工作能力。同时使自己建立正确的设计思想；初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段；从而使自己受到一次工程师的基本训练。通过研究性学习的实践，激发我们自由创新的热情，培养独立思考、探究新事物的科学精神，同时提高我们协作能力和社会交际能力，更好的填补在课堂上学习的不足。从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且可以学到很多在书本上所没有学到过的知识。通过此次的课程设计使我们能更懂得理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。2）技术可行性：皮带修复中的切削环节采用砂带磨，砂带随着接触轮产生旋转运动，进行磨削。砂带的磨削效率高表现在它具有很高的切除率、磨削比（切除工件重量与磨料损耗重量之比）和机床功率利用率。目前已知的砂带磨削对刚才的切除率已达到700mm3/（mms），甚至超过了车削或铣削等。砂带的磨削比打打超过了砂轮，高达300:1，甚至400:1，而砂轮仅30:1。砂带磨床的功率利用率，早远在砂带磨削发展初期就已达到80%，领先于其他切削机床，而今高达96%，几乎将全部的输入功率转化成了有用切削功率。相比之下，砂轮磨床只有52%，铣削57%，车床65%，所以砂带磨削还是一种很好的节能绿色加工技术。砂带磨削工件表面质量高主要表现在表面粗糙度值小，残余应力状态好以及表面无围观裂纹或进项组织变化等现象。从表面粗糙度来看，砂带磨削目前已可达到Ra0.001m，采用普通的砂带都很容易达到Ra0.1m左右。砂带磨削工件表面残余应力多呈压应力状态，其值一般在-60到-5kg/mm2，非常有利于强化工件表面，提高工件疲劳强度，而砂轮磨削则多是张应力。使用砂带磨削极少出现工件表面烧伤，围观进项组织变化及裂纹等现象，特别是磨削耐热难加工材料时，效果更加明显。砂带磨削精度高。随着砂带只做质量和砂带磨床技术水平的提高，砂带磨削早已跨入精密和超精密加工的行列，最高精度已可达到0.1m。同时，砂带的粒度至关重要，工件加工余量大，要求磨削效率高的应选用粗粒度，反之，应选用细粒度。加工金属材料与非金属材料时，若表面质量要求相似时，加工金属工件用细粒度，加工非金属工件选用偏粗粒度。加工同种工件时，干磨加工时选用偏粗粒度；磨湿加工时选用 偏细粒度，若用润滑油作冷却剂，则选用更细一些的粒度。砂带磨加工接触面积大的应选用偏粗粒度；接触面积小用偏细 粒度。如平面磨削的接触面一般大于外圆磨的接触面，故加工同材质工件时，平面磨砂带的粒度应略粗于外圆磨砂带。加工韧性较大或性能较软的金属时，砂带易被堵塞，故宜选用偏粗粒度；加工硬度较大的钢材时，可选用偏细的粒度。4.文献查阅概况(1).赵福生(黑龙江矿业学院).房丰洲(黑龙江矿业学院)，砂带磨削技术研究，机械工程师1989年第3期，38-39；摘要：砂带磨削是根据工件形状，以相应的接触方式使高速运动着的砂带与工件接触进行磨削加工的一种高效工艺，由于其本身的特点，使得这种加工方法不仅能像铣削那样具有高效的金属切除率，而且能很好的提高工件表面粗糙度及加工精度，此外，砂带磨削应用范围广，不仅用于外圆，平面，还可用于复杂平面的磨削，有着广阔的发展前景。(2).罗重常，许世良(机械工程系)，提高砂带平面磨削平面度的试验研究，湖南大学学报：自然科学版，1992年第2期，56-61；摘要：本文根据大量的试验资料，对砂带平面磨削过程中可能产生的问题进行了分析，并提出了解决的措施 。试验结果表明所有这些措施对提高190型柴油机缸盖砂 带磨削平面度是很有效的，一次切除0.8mm余量，平面度为0.011-0.013mm。(3).辛佳玲(太矿集团公司)，薄行板件平面的磨削加工，机械工程与自动化，2004年第4期，78-79；摘要：介绍了薄型板件在平面砂带磨床上磨削的方法，这种磨削方法具有工件受热受力变形小，磨削表面质量 好、生产成本低、效率高等特点。对提高产品质量，降低成本有实用价值。(4).田万禄(辽宁工学院)，吴永国(辽宁工学院)，砂带磨削中磨削用量的选择,辽宁工学院学报，1995年2期，26-30；摘要：利用正交试验设计、方差分析及 F检验等方法 ,分析了磨削用量对 砂带磨削性能的影响 ，找出了各种目标条件下磨削用量参数的最佳组合 ，结果表 明: 在设定切深不变的情况下 增大进给量和工件的圆周速度 ，有效切深将减小，且影响磨削力和功耗的主要因素是设定切深。(5).张建军，徐发仁，郭文量(重庆大学机械工程一系)，砂带磨削表面质量的试验研究，重庆大学学报自然科学版，1988年第6期，41-47；摘要 ：本文通过砂带磨削摆线轮齿面的大量试验，讨论了砂带大曲率弯曲时磨削较高精度复杂曲面零件的表 面 粗 糙度 和残余 应 力；分析了工艺参数对磨削表面质量的影响规律，给出了相应的经验计算式，为提高砂带磨削表面质量及合理选择工艺参数提供了依据。(6).王忠胜(重庆大学机械工程一系)，马占春，刘宝良，皮带损坏原因分析，数字化用户,2013年36期；摘要：皮带传动因具有适用于两轴中心距较大的传动场合，工作时传动平衡无噪声，造价低廉、不需要润滑以及能 缓冲、吸震、易维护等特点，而被广泛应用于不需要保证精确传动比的工作场合。但由于在使用过程中，由于种种原因 会造成皮带的非正常损坏而停工，造成一定的经济损失。因此，有必要对其损坏原因进行查找、分析，从而对皮带的非 正常损坏制定一套合理的预防措施，以延长皮带的使用寿命、减少停机维修次数。(7).胡安祖(制造总部总装分厂)，砂带磨削工艺简介，四机科技，2007年第2期，36-38；摘要：简单介绍了砂带磨削的加工工艺。(8).王民中，季先华，张正修(江苏华美工程建设集团有限公司)，DDJ型大倾角挡边输送机皮带的修复，能源技术与管理，2009年第6期，88-89；摘要：由于挡边带式输送机可以实现大倾角输送，占地面积小等特点，近年来，在矿井、大 型露天矿、电厂、水泥厂及港口等处得到了大量应用。但是由于使用不当或其它意 外原因，有时会出现皮带撕裂或其它损坏现象，若经常更换将会增加生产成本。通 过自制的压具和压板，按一定的工艺对DDJ大倾角挡边输送机皮带进行修复，实践 证明，修复后的皮带与新皮带相比性能与寿命没有太大差别。(9).刘鹏展，邹文俊，彭进(河南工业大学材料科学与工程学院)，砂带磨削技术研究进展与发展方向，山东工业技术，2016年18期，9-9；摘要：本文介绍了砂带与砂带磨削，并对砂带磨削技术国内外研究进展、应用和关键技术发展做了阐述。(10).宋海林(宣化工程机械集团有限公司)，砂带磨削技术在工程机械行业的应用，工机程械，2000 年第10期，37-38；摘要：介绍砂带磨削技术的概况及其特点，论述砂带磨削技术的发展趋势。(11).陈廉清，俞利锋(宁波高等专科学校机械工程系)，砂带磨削及其机床设计，机床与液压，1999年第3期，60-61；摘要：本文从国内外发展和应用的现状出发,阐述了砂带磨削的原理、特点及砂带机床的主要机构,并介绍了一个砂带磨床设计的实例。(12).黄智(重庆三磨海达磨床有限公司)，黄云(重庆大学机械工程学院)，砂带磨削原理及其应用，金属加工：冷加工，2008年第24期，28-30；摘要：砂带磨削是一种高效、经济、用途广泛,并有万能磨削之称的新型磨削工艺。在现代工业中,砂带磨削技术已被当作是与砂轮磨削同等重要的一种不可缺少的加工法。在工业发达国家,砂带磨削应用已十分普遍,各种高精度、高效率、自动化程度很高的砂带磨床。(13).王书任，砂带无心磨床的设计与应用，活塞.活塞环.气缸套:轴瓦经验交流,1990年第1期，24-26；摘要：本文详细了砂带无心磨床的设计原理和磨削方法。并对其技术特点作了具体的说 明，一年多的试用结果表明，采用砂带无心磨床对活塞环进行镀后加工确实达到了预期的 目标，收到了满意的效果。(14).朱派龙，徐发仁，黄云(重庆大学)，国内外砂带磨削的新进展，机械工艺师,1993年第6期，36-38.；摘 要： 砂带磨削技术经过30年的应用,正朝着强力、高效、自动化、精密和超精密方向发展。它与特种加工的复合,与现代技术(如自适应控制、NC控制及误差补偿、PC控制等)的结合使其显示出强大的生命力。如今,砂带磨削的应用范围及加工对象日益扩大,除用于普通的加工外,现巳成功地应用于磁盘、录音机、录像机及复印机等精密零部件的制造,并已发展成为高效、精密和超精密加工的有效手段之一。(15).刘禄祥,刘建章,罗重常,秦玉忠. 接触轮式强力平面砂带磨削及其磨损试验研究， 湖南大学学报(自然科学版),1994年第三期，53-59；摘要：砂带磨损是影响加工精度、表面质量、加工效率和生产成本的重要因素之一以往的研究只局限于普通砂带磨削的磨损，而强力砂带磨削磨损研究尚未见诸报导本文对接触轮式强力平面砂带磨削的砂带磨损过程、砂带磨损形式、磨损机理及磨削参数对磨损的影响作了大量的实验研究测定了此种磨削方式下的相对金属切除率、磨削法向力、磨削比、磨粒磨损平面面积率等机理参数，揭示了在此种磨削条件下砂带的金属去除机理和磨损机理，得出了一些重要结论。(16).谢国如(南通工学院) ，砂带磨削及其应用研究，精密制造与自动化,2004年第四期，14-16；摘要：本文介绍了砂带磨削的机理及其在国内外应用的状况,提出我国应重视对砂带磨削机理及其设备的研究开发,尽快缩短我国同先进国家在砂带磨削技术研究及应用领域的差距。(17)王维朗，潘复生(重庆大学材料科学与工程学院)，陈延君，黄云，彭晓东(重庆大学机械工程学院) ，砂带磨削技术及材料的研究现状和发展前景，材料导报,2006年第20期2卷，106-108；摘要：概述了砂带磨削的机理和特点，综述了国内外砂带磨削技术的研究现状，重点分析和讨论了砂带磨削技术、砂带磨削理论、砂带磨削材料等方面的进展和存在的问题，展望了砂带磨削技术的发展趋势。(18).岳国强（开滦集团蔚州矿业公司），钢丝绳芯输送带的损坏方式及修补工艺，矿山机械，2010年第29卷第8期，21-23；摘要：介绍了钢丝绳芯输送带在矿山应用中常见的损坏方式及成因,以及热修补和冷修补的几种施工工艺。包括覆盖胶和边胶磨损或脱落的修理工艺、钢丝绳露出的修补工艺、纵向划伤和纵向撕裂的修补工艺、以及断钢丝绳的修理。(19).Hong Li，Research on Accuracy of Abrasive Belt Grinding，Applied Mechanics and Materials，2012,1468(101):1101-1104;.Abstract: The experiment on slender shaft open-cycle belt grinding process is conducted in this paper. The research objects are dimensional accuracy and deviation from roundness error, the changes of which are emphasized after the belt grinding. And the factors affecting the working accuracy of the belt grinding are analyzed. Some measures for improving working accuracy of the belt grinding are put forward. Research result shows that by installing a belt grinding device on a lathe to grind the slender shafts can improve the accuracy with high efficiency.(20).Yue Feng Leng，Nina Zhang，Experiment Research on Abrasive Belt Vibration Grinding Terminal Surface of Work Piece，Advanced Materials Research，2011，1034(154)：1240-1243；.Abstract: In order to solve the problem of the alloy can not achieve the low surface roughness value in high-temperature, when it is grinded by abrasive disk, so that it can not meet the requirement of the craft. It uses abrasive belt grinding technology,adopts the method of fixed precise belt vibration grinding head on the CA6140 lathe and makes experiment of the impact on roughness of work piece surface from rotational speed of work piece , sand size of abrasive belt, horizontal amount of feed and process time. The result shows that the roughness value can achieve the requirement. It generalized the method of using abrasive belt grinding high- temperature alloy to make the roughness meet the requirement of craft, when guaranteed efficiency.(21).Li Na Si,Yun Huang,Zhi Huang,Yu Fu Wang，The Key Technologies of Belt Grinding of Glass Fiber Reinforced Plastic Composite，Key Engineering Materials，2009，848(416):149-153;.Abstract: In this paper, performing experiment on abrasive belt grinding of glass reinforced plastic, the reasons why belt is slipping is analyzed under such circumstances when glass reinforced plastic is grinded by wet abrasive belt, a basis for the fiber reinforced plastic properties of an effective method of grinding is proposed, a solution that belt is slipping in the process is proposed too. At last, a basis is given to choose the correct hardness which on depend different parts of the hardness of the round of contacts.(22).Cheng Yong Wang，Y.H. Sun，Zhe Qin，Lian Zhou， Platen Belt Grinding of Brittle Materials。Key Engineering Materials，2004，483(257):129-134；Abstract： In our previous research, we have studied the surface properties of granite belt grinding by several kinds of coolants with different types of surfactants. In this paper, the grinding forces and surface quality of belt grinding of three kinds of brittle materials were studied. Granite, marble and ceramic tile were machined by abrasive belts coated with carborundum (SiC) and zirconia (ZrO2), respectively. The results show that soft marble can be ground effectively by ZrO2 abrasive belt with reciprocating and rotating of worktable, high belt speed and water coolant. Dry grinding is also possible. For granite and ceramic tile, the grinding efficiency is not satisfactory by abrasive belt grinding.(23).Suo Xian Yuan, Bo Bi. Experimental Study on the Belt G