机械毕业设计（论文）-砂轮修整器的设计与制作【全套图纸】.doc

南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计 论文 学院 系 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 指导教师 完成日期 2013 年 05 月 南阳理工学院本科生毕业设计 论文 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 砂轮修整器的设计与制作 Design and manufacture of Wheel Dresser 总 计 毕业设计 论文 27 页 表 格 8 个 图 片 23 个 南南 阳阳 理理 工工 学学 院院 本本 科科 生生 毕毕 业业 设设 计 论文 计 论文 砂轮修整器的设计与制作砂轮修整器的设计与制作 Design and manufacture of Wheel Dresser 学 院 系 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 学 号 021109067 指导教师 职称 评 阅 教 师 完 成 日 期 2013 年 05 月 14 日 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology 砂轮修整器的设计与制作 砂轮修整器的设计与制作 机械设计制造及其自动化 摘摘 要要 金工实习基地砂轮机上的砂轮由于长期磨刀 其外圆表面已凸凹不平 难 以保证对车刀刀刃修整的要求 本课题是为了快速 安全地修整磨刀砂轮而设计的专 用装置 通过对手持金钢笔修整砂轮过程的考察 了解了手工修整砂轮的各项要求 明确了修整砂轮所需的运动 测量了砂轮及其与靠手平台的位置尺寸 按照设计任务 要求 确定了总体设计方案 完成了传动螺旋副 导轨 装夹装置 手柄等零部件的 设计 并对关键零部件进行了校核 在金工实习基地对砂轮修整器进行了加工制作 经安装并实际应用 所设计装置结构合理 安全 达到了将砂轮外圆表面钝层去除 表面平整的效果 关键词 砂轮 金钢笔 螺旋传动 燕尾槽 导轨 Design and manufacture of Wheel Dresser Mechanical Design Manufacturing and Automation Major Abstract In metal working practical factory long hours of sharpening results in the Grinder s wheel cylindrical surface unevenness which will make it difficult to guarantee the requirements of dressing turning tools cutting edge Therefore the device designed by our group is exclusively used for dressing wheel quickly and safely Early work had involved investigating the whole process of the hand held diamond point dressing the wheel learning the requirements of wheel dressing manually and the motion form of wheel dressing and measuring the size of the wheel and the positional relationship between the wheel and the open platform According to design requirements the overall design was determined then the design of Sliding Screw Pair guide Clamping Device handle and other parts was finished and also the main parts were checked Finally the wheel dresser s process and making was successfully finished and inspected in metal working practical factory Through the practical installation and application the design device was demonstrated to be safe convenient and have achieved the aim of removing the wheel cylindrical surface dull layer and make the surface smooth Key words grinding wheel diamond point screw transmission dovetail groove guide 砂轮修整器的设计与制作 目 录 1 引言 1 1 1 国外现状 1 1 2 国内现状 2 2 选题背景 3 2 1 选题的目的 意义 3 2 2 课题的解决方案 4 3 砂轮修整器总体方案的设计 4 3 1 砂轮修整器的工作原理 4 3 2 磨刀砂轮机的测量 5 3 3 修整方法 6 3 4 修整工具 7 3 5 修整参数 8 3 6 砂轮修整器的总体结构 8 4 主要零部件的设计 9 4 1 传动装置的设计 9 4 1 1 螺旋传动方式的选择 10 4 1 2 滑动螺旋副的结构和材料 10 4 2 导轨的设计 12 4 4 锁紧装置的设计 14 5 砂轮修器的制作 15 5 1 零件毛坯的选择 15 5 2 燕尾导轨的制作 15 5 3 丝杠的制作 16 5 4 金钢笔装夹装置的制作 17 5 5 螺母的制作 18 5 6 锁紧装置的制作 18 结束语 20 参考文献 21 致谢 22 砂轮修整器的设计与制作 1 1 引言 磨削是现代机械制造业中进行精密加工 超精密加工的重要工艺技术 在 磨削过程中 砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝化 砂轮磨钝后会引起磨削力增大 和磨削温度上升从而引起颤振和烧伤 极大的影响了被加工零件表面的完整性 同时磨钝的砂轮表面丧失了正确的几何形状 对其加工精度造成很大的影响 金工实习基地磨刀房的磨刀机主要是用来磨削车刀 车床上的车刀使用一 段时间后就会出现磨钝而对车削加工造成很大的影响 因此车刀使用一段时间 后就要使用磨刀机对车刀的形状进行修整 而长期使用砂轮对车刀修整后 砂 轮的表面已经凸凹不平 金工实习基地的砂轮如图 1 1 所示 已不能在磨削车 刀时完成对车刀形状磨削的形状要求 目前金工实习基地的师傅使用手持金钢 笔对砂轮进行修整 使用这种修整砂轮方式需要极其熟练的师傅操作才能勉强 达到要求 修整效率不高且具有危险性 而市场上现有的砂轮修整器难以在我 校磨刀砂轮的工作台上固定且尺寸规格等也不适合 且由于功能较多而价格昂 贵 因此对金工实习基地的磨刀砂轮设计出一款实用且价格低廉的砂轮修整器 是车间所需的 图 1 1 砂轮外圆表面 1 1 国外现状 目前 国外发达国家在磨削上应用广泛的是超硬磨料砂轮 超硬磨料砂轮 包括金刚石和立方氮化硼 CBN 砂轮 特别是由于 CBN 磨料具有高的耐热稳定 性 仅次于金刚石的硬度 使得 CBN 砂轮成为提高经济效益和实现节能 高效 精密 自动化等的重要工具而得到重点发展 因此国外主要研究的是超硬磨料 砂轮修整技术 针对 CBN 砂轮的修整 现有的修整方法主要有修磨法和电加工 法 日本学者提出了能提高整形精度的 GC 杯形砂轮研磨修整法 其修整机理如 下 修整过程从杯形砂轮上脱落下来的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击以及 研磨作用产生修整效果 脱落下来的磨粒越大 修整效率越高 而金刚石表面越 粗糙 由于依靠从 GC 杯形砂轮上脱落磨料与金刚石砂轮的研磨作用 因此对密 实型金刚石砂轮修整时 即可整形 也可同时修锐 另有研究激光修整砂轮 如 砂轮修整器的设计与制作 2 印度学者用 YAG 激光器普通脉冲修锐 Al2O3和 SiC 砂轮 研究了不同激光参数 工艺参数对修锐效果的影响 研究了修整参数对所修整的 Al2O3砂轮在干 湿条 件下磨削的影响 建立了激光修整 Al2O3砂轮表面凹坑的理论模型等 1 2 国内现状 在国内普通磨料砂轮应用较为广泛 而在超硬磨料砂轮方面 金刚石砂轮 得到了较广泛的应用 而 CBN 砂轮由于制造 修整 成本和对机床要求较高等方 面的原因 应用的不太理想 对于这种情况 在我国现有的砂轮修整器主要是 用于修整普通磨料砂轮 对于普通磨料砂轮的修整应用较为广泛的主要有两种 方式 单粒金刚石修整笔修整法和金刚石滚轮修整 单粒金刚石修整笔法即使用单粒金刚石笔对砂轮进行修整 用金钢笔对砂 轮进行修整的影响因素很多 如金刚石的刃口情况 金刚石的耐磨性 修整参 数等这些因素影响砂轮表面的修整情况与理论不同 只有调整好这些影响因素 才能得到较好的修整效果 金刚石滚轮法是采用金刚石滚轮对砂轮进行滚压修 整的方法 相对于单粒金刚石修整法 其修整时间要短的多 且能很容易的修 整出各种成型表面 这仅需将金刚石滚轮制成各种复杂的表面 在生产中得到 了越来越广泛的应用 现在国内市场上较为成熟的砂轮修整修整器主要是采用 单粒金刚石修整笔法的砂轮修整器 砂轮修整器包含万能砂轮修整器 透视砂轮修整器 万能透视砂轮修整器 角度砂轮修整器 常规砂轮修整器等 东莞聚宣模具制品有限公司生产的万能 砂轮修整器 如图 1 2 所示 适合装配于平面磨床及工具磨床 滑动底座设计 配合回旋座及上滑座 可修整任何直线 角度及圆弧组成的各种截形砂轮 昆 山北岛机械制造有限公司生产的 KT50 型透视砂轮修整器 如图 1 4 所示 适用 于平面磨床和万能工具磨床 修整由直线和圆弧组成的各种截型砂轮 并可以 通过透视镜观察钻石笔尖修整砂轮表面时候的接触情况 使修整砂轮可以达到 非常高的精密度 可以精确的修整细小的圆弧和角度 天津北丰机械设备有限 公司生产的角度修整器 如图 1 3 所示 主要用于修整各种角度 图 1 2 万能砂轮修整器 图 1 3 角度砂轮修整器 砂轮修整器的设计与制作 3 图 1 4 透视砂轮修整器 本课题所设计装置是为金工实习基地磨刀房内的磨刀砂轮设计的快速 安 全的专用装置 该设计根据设计任务而提出 并结合磨刀砂轮机的实际结构而 进行 磨刀砂轮机上所使用的砂轮为普通磨料砂轮 采用传统的修整方法即可 国内市场上现有的砂轮修整主要应用于磨床 而对于磨刀砂轮机修整砂轮的专 用装置还未出现 目前 金工实习基地的师傅采用手持金钢笔修整砂轮 使用 手持金钢笔修整砂轮效率不高且具有危险性 为了解决这一问题 本次为金工 实习基地的砂轮机设计修整砂轮的专用装置以达到快速 安全修整砂轮的要求 2 选题背景 2 1 选题的目的 意义 砂轮修整器是对磨床砂轮进行尺寸 形状 几何角度等进行修整的辅助工 具 砂轮磨削了一段时间后 因砂粒自身的磨钝及所磨工件脱落的杂屑堵塞了 表面的缝隙 导致砂轮不够锋利 不能正常磨削 这时就需要用砂轮修整器来 修复磨钝的砂轮 使表面磨钝的砂粒脱落 砂轮表面的形状和尺寸达到工件加 工要求 金工实习基地内需要经常使用磨刀砂轮机磨削车刀 磨刀砂轮机使用一段 时间后就需要对砂轮进行修整 目前市场上现有的砂轮修整器主要是应用于磨 床 这些砂轮修整器主要用于成型磨削砂轮修整 而且其价格昂贵 对于金工 实习基地内的磨刀砂轮机的砂轮修整 目前还没有所专用的的砂轮修整器 而 市场上现有的砂轮修整器也难以固定在磨刀砂轮机上且高度等尺寸规格也不适 合 磨刀砂轮机上的砂轮以前主要是人工手持金刚笔对砂轮进行修整 这样难 以达到所需形状及精度的要求且具有危险性 本题目要求针对普通砂轮机设计和制作一台砂轮修整器 包括底座 横向 进给装置 纵向进给装置 金钢笔固定架等部分组成 安装于金工实习基地的 磨刀砂轮机上对砂轮进行修整以达到将砂轮表面钝层修除 沿砂轮轴向砂轮外 圆柱面平直的效果 通过本选题的参与 可以较为全面地检验学生对本专业及相关专业知识和技 能的掌握情况 培养其创新意识 提高其所学专业技术应用能力 通过到现场的 砂轮修整器的设计与制作 4 实地学习考察 培养其观察问题 解决问题的能力 提高学生职业综合素质 最 终有利于学生顺利就业 2 2 课题的解决方案 磨刀砂轮机上不便于安装砂轮修整器 在磨刀砂轮机上适合安装砂轮修整 器的零件只有靠手平台 靠手平台在磨刀砂轮机上相对于砂轮可以上下活动调 节 靠手平台的中心与砂轮中心在横向与纵向都有一定偏差 因此如何解决砂 轮修整器如何固定于靠手平台以及如何确定砂轮修整器的规格符合砂轮机的需 要是本次设计所解决的主要问题之一 在靠手平台上钻盲孔并攻丝 采用螺钉连接将砂轮修整器固定于靠手平台 并可以通过调整砂轮修整器上连接孔的位置调节其纵向位置 通过对砂轮及其 与靠手平台相对位置尺寸的测量 计算出砂轮修整器中滑动行程的中心与所测 量的相对位置的位置关系 通过调节导轨中滑动连接部分的相对位置确定砂轮 修整器固定于靠手平台时金刚笔的相对砂轮的位置 根据任务要求 本次设计的装置是为了修整磨刀砂轮以达到去除砂轮表面 钝层 达到砂轮外圆平直的效果 为达到外圆平直需要砂轮修整器具有横向运 动 为适应于对不同直径的砂轮进行修整和修整砂轮时的进给运动需要有与横 向运动垂直的纵向运动 而为了确定修整砂轮时修整工具的位置及连接固定方 式应具有装夹装置 因此本次设计的砂轮修整器的主体部分可以分为三个部分 横向运动部分 纵向运动部分和修整工具装夹部分 利用测量所得的砂轮的宽度及其初始直径和最终直径确定砂轮修整器的横 向和纵向行程 根据所确定的行程确定传动装置零件的长度及导轨的长度 根 据所测得的靠手平台与砂轮中心的高度确定砂轮修整器的高度许可范围 之后 根据设计手册选取合适的导轨高度以及确定相关零件的尺寸 通过金刚笔装夹装置的结构及其与其所连接导轨的相对位置确定修整砂轮 时金刚笔相对于砂轮的位置和角度 3 砂轮修整器总体方案的设计 3 1 砂轮修整器的工作原理 本次设计的砂轮修整器中横向运动 V1部分带动金钢笔运动在砂轮外圆形成 平直的运动轨迹达到修整目的 纵向运动 V2提供进给运动和调节修整工具的纵 向位置以适应对不同直径的砂轮的修整 如图 3 1 所示 横向运动部分和纵向运动部分均为直线运动 采用手动进给方式 通过螺 旋传动装置将手动进给产生的旋转运动转化为直线运动并通过导轨保证运动轨 砂轮修整器的设计与制作 5 迹 修整工具在修整砂轮时需要处于一个良好的位置和才能达到较好的修整效 果 砂轮修整器固定于靠手平台之上 砂轮修整器以具有横向运功和纵向运动 以用于修整 通过调节砂轮机上靠手平台的相对砂轮中心的高度来保证在修整 砂轮时修整工具相对于砂轮中心的高度 采用装夹装置将修整工具固定于砂轮 修整器上以保证修整时的角度 图 3 1 砂轮修整器运动示意图 3 2 磨刀砂轮机的测量 本次设计的目的是解决金工实习基地磨刀砂轮修整的需要 在指导老师的 带领下我去了磨刀房 通过老师的讲解和观察砂轮 对砂轮表面不平整的情况 有了一定的了解 砂轮机的外形如图 3 2 所示 图 3 2 砂轮机 对砂轮机对砂轮机中如图 3 2 的靠手平台和砂轮的相对位置尺寸进行了测 量 又测量了砂轮的初始直径和最终直径 观看了磨床上用于修整砂轮的金钢 砂轮 靠手平台 砂轮修整器的设计与制作 6 笔及其固定方式 最后将金刚笔拆下测量了金刚笔的直径和长度得出如下数据 1 金钢笔 d 10 L 60 此处已删除 完整版加此处已删除 完整版加 153893706 结束语 本次毕业设计是围绕解决金工实习基地磨刀房砂轮的修整问题而进行的 按照设计任务书中提出的修整砂轮达到将砂轮表面钝层修除 沿砂轮轴向砂轮 外圆柱面平直的效果的要求 将该装置分为分为三个部分 横向运动部分 纵 向运动部分和装夹部分 在设计设计这三个部分时根据测量的砂轮与靠手平台 的位置尺寸确定其连接的位置以保证装置适合安装于砂轮机上 通过查阅各种 资料对该装置的大体结构以及修整砂轮的原理方法等进行了设计和选择 根据 已设计的大致结构查阅各种资料选择合适的零件尺寸及其公差设计各个零部件 并对装置关键零部件进行了校核 在金工实习基地 在各位老师是指导下加工 砂轮修整器的各零部件并装配 在砂轮机上安装试验 本设计装置结构合理 使用方便安全 满足了设计任务中对砂轮表面修整的要求 通过本次设计 对以前所学知识进行了系统复习和应用 并发现了很多不 足 遇到问题及时请教指导老师杜老师 对设计过程有了初步的了解 在设计 与制作过程中 更是出现很多问题 一是基础知识不牢固 还有就是对常用用 的机械结构了解的太少 对一些零件的加工过程也不甚了解 通过杜老师指导 我见识了一些类似的机构为我的设计作为参考 并且在老师的指导下及时改正 砂轮修整器的设计与制作 7 设计中的错误 我才能比较顺利的完成了本次毕业设计 知识来源于实践 近一个学期的毕业设计 从刚开始的无所适从到现在比 较满意的完成任务 这是自己学习长进的一个过程 通过对砂轮修整的逐步了 解 再到对自己的设计从模糊到明确 我熟悉了设计的基本流程 并对绘图知 识等进行了巩固 虽然设计还有漏洞 所绘图纸依然有不足 但是已经完成了 毕业设计的要求 知识应用于实践 指导老师教给我们的不仅是知识 更是学 习知识的能力和方法 这对于我们未来的学习和工作将是一笔宝贵的财富 参考文献 1 庞兴华 机械设计 M 北京 电子工业出版社 2010 55 58 2 李庆宇 孟光耀 机械制造装备设计 M 北京 机械工业出版社 2008 84 91 3 李伯民 赵波 实用磨削技术 M 北京 机械工业出版社 1996 106 116 4 姚德强 洪晓燕 砂轮修整器的设计 J 现代机械 2207 6 25 27 5 陈根余 谢小柱 李力钧 刘劲松 容锦泉 超硬磨料砂轮修整与激光修整新进展 J 超硬磨料砂轮修整与激光修整新进展 2002 2 8 12 6 虞行国 谭晓丽 砂轮修整器在磨床上的应用 J 金属加工 2009 1 62 64 7 李庆余 孟广耀 机械制造装备设计 M 北京 机械工业出版社 2008 71 82 8 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 机械设计 M 北京 高等教育出版社 2006 93 99 9 陈小安 王序进 韩庆瑶 常用的砂轮修整方法 J 机械主艺师 1986 12 34 35 10 王新乐 孙玉山 砂轮磨损机理及修整方法研究 J