YM-1000型半球阀芯研磨设备传动系统及设备台架设计-方案论证报告

机电工程学院毕 业 设 计 方 案论 证 报 告设计题目: YM-1000 型半球阀芯研磨设备设计 传动机构及设备台架设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 22012 年 3 月 20 日 目 录1.零件加工工艺参观11.1 课题的提出 12.课题的目的及意义 12.1 课题的目的12.2 课题的意义13.预计达到的要求24.设计的技术指标24.1 加工设备技术参数24.2 偏心高耐磨半球阀芯的研磨质量指标25.设计的技术关键26.YM-1000 半球阀芯研磨设备升降移动装置设计36.1 竖向升降设备设计36.2 工作台纵向移动设计37.研磨机底座及机架4论证结果4参考资料511.零件加工工艺参观2012 年 2 月 25 日上午，在李老师带领下，我们坐车到位于河南上街的黑马实业有限公司参观。该公司是一家以研究开发、生产“黑马”牌 BQ 双偏心半球阀系列产品的专业生产厂家。我们去那里参观的主要目的是了解阀门的形状轮廓，及其加工过程和工艺装备。阀芯球面的主要工序就是：从铸件毛胚粗车（球面、切焊槽）、堆焊（高硬度合金材料 HRC60 以上） 、车球面和研磨。在阀芯的研磨工序上，采用了辅助于简单机械传动装置的人工研磨加工方法。用这种种加工方法加工产品，工人劳动强度大，人力成本高，生产效率非常低，研磨质量难以控制。1.1 课题的提出目前，虽然我国有众多的阀门生产企业，但是经过调研我们得知国内在中、高压高耐磨半球阀阀门的生产制造过程中，对阀门密封起关键作用的阀芯在最后的研磨工序上仍是辅助于简单机械传动装置利用人工研磨的方式进行研磨加工。我的设计题目是 YM-1000 型半球阀芯研磨机研磨装置设计，此自动研磨设备的研制，可完全解决中、高压半球阀在生产过程中的关键加工技术问题，大幅度提升整个产品的生产制造技术水平，极大地提高产品的生产效率。2.课题的目的及意义2.1 课题的目的目前我国有众多的阀门生产企业，在生产的繁多的阀门种类中，其中中、高压耐磨半球阀门占有较大的比例，而从目前国内生产企业了解到，此类产品的研磨加工，还没有相应的自动研磨加工设备。此次设计的自动研磨加工设备的研制和投入使用，将极大提高中、高压高耐磨半球阀门产品生产制造的技术水平，提高产品质量和劳动生产率，把生产工人从繁重、枯燥的高耐磨半球阀阀芯人工研磨生产中解放出来。2.2 课题的意义该自动研磨加工设备的研制，可完全解决中、高压高耐磨半球阀在生产过程中的关键加工技术问题，大幅度提升整个产品的生产制造技术水平；同时，该设备的研制成功，也将对于同类或相似加工设备的研制具有很重要的借鉴作用，必将给生产企业带来巨大的经济效益，带动、提升高耐磨半球阀生产的整体水平。该研究成2果的应用不存在任何环境污染问题，具有较广泛的推广应用前景，必将随之带来巨大的经济和社会效益。同时其符合国家大力倡导的在产品制造领域提高产品制造的自动化水平，降低产品制造成本，整体提升产品质量的技术产品政策。3.预计达到的要求本课题是来自于阀门生产企业的研制型课题。在原有研磨的机理上，实现从手动研磨到机械加工研磨的根本转变，把工人从繁重、枯燥的人工研磨加工中解放出来；同时，最重要的是提高生产企业的生产效率，降低生产成本，提高企业的经济效益。该自动研磨设备的生产效率，预计应是人工研磨生产的 4 倍，并降低研磨工件的形状误差，使阀芯的圆度由人工研磨加工的 9 级提高到 7 级，阀芯的表面轮廓度相应地由 9 级提高到 7 级，自动研磨加工将减小密封副的表面粗糙度，使阀芯的表面粗糙度由原来的 0.4 减小为 0.2 。它将极大地增加阀门的密封性和工作m可靠性。4.设计的技术指标4.1.加工设备技术参数（1）研磨阀芯的孔径为 1000；（2）研磨设备主轴转速 1224 转/分；（3）研磨设备的辅助转速 918 转/分；（4）研磨浮动架摆动频率 1030 次/分，摆动幅度35。4.2.偏心高耐磨半球阀芯的研磨质量指标（1）阀芯的圆度为 7 级；（2）阀芯的表面轮廓度为 7 级；（3）阀芯的表面粗糙度为 0.2 。m5.设计的技术关键本课题重点针对直径 1000mm 孔径高耐磨半球阀阀芯传动系统及设备台架的研制，并进行传动生产工艺实验，确定传动的最佳传动参数，在研制成功的基础上，进行产品的系列化开发研制。高耐磨半球阀芯整体形状为一偏心球冠，密封副材料一般由 30Cr9Mo2V 堆焊而成，其硬度 HRC60。该课题研究的技术关键是，根据辅助偏心高耐磨半球阀芯研磨的原理，以及相关的升降刚度的技术要求，确定所研制设备在工作时的各种动作3方式及相互间的匹配关系，进行相应工作装置的设计；在研制过程中举升系统的顺畅；工件的快速举升及移动；设备台架的适应性及成本；自动控制装置的设计；传动系统的最佳传动参数的确定等。6. YM-1000 半球阀芯研磨设备升降移动装置设计6.1 竖向升降设备设计方案一:滚珠丝杠传动使上部研磨机构通过竖立导轨升降。动力强大，稳定性好，如图一。图一 滚珠丝杠升降导轨方案二:采用滑动框通过轴瓦与立柱形成移动副，借助升降机实现上下移动。平稳性不足。6.2 工作台纵向移动设计方案一:工作台在直线运动导轨上移动，由电机驱动。运动平稳准确，如图二。4图二 直线运动导轨方案二:采用圆周运动导轨使工作台移动。运动不够平稳。7.研磨机底座及机架在底座机架的设计上，我们可以考虑的方案：方案一是选用铸件，方案二是选用角钢、槽钢等型材。在满足同样强度要求的条件下，铸件的体积比较大，所用的材料也比较多。因此，从经济性方面考虑在满足强度要求下选用型材比较合理。从设计制造工艺性方面考虑，如果此研磨装置采用铸件，铸件设计起来比较复杂，而型材就不同了，它可以根据不同的需要把购买来的型材很容组合成所要求的结构形状，而且强度高，体积小，重量轻。因此，从这方面考虑采用型材比较合理。从生产制造周期上考虑，铸件制造成型后，用于生产还需一段时效时间，这会占用设备生产周期中很长一部分时间，严重影响设备的生产效率；用型材就基本上不存在时效时间，也就不会对生产效率造成什么影响。用铸件有一比较好的优点就是比用型材抗震性好，但从以上综合考虑，采用热轧等边角钢和热轧槽钢焊接。论证结果:经过上述分析，工作台纵向移动采用方案一，工作台纵向移动采用方案一，研磨机底座及机架采用方案二。此课题能够解决我国半球阀阀芯在最后的生产过程中利用人工研磨的缺陷，有利于提高企业的生产效率和减低产品的成本，为企业的生产和我国的研磨事业的发展起到一定的推动作用，能把工人从繁重、枯燥的简单重复动作中解放出来。5此方案的提出，能够很好的实现阀芯的研磨，在全部机械化的控制下，实现高质量、高效率的产品生产加工，使产品的精度有进一步的提高。对我国经济的发展具有一定的推进作用。参考资料1 王忠志.精密研磨. 杭州：中国计量出版社，1989. 122 李力钧.磨削力数学模型的研究.北京：机械工业出版社，1990. 5 3 刘政坤.简谐运动机构.大连：大连理工大学出版社，19914 徐灏等主编.机械设计手册.北京:机械工业出版社,19995 曲继方，安子军，曲志刚主编.机构创新原理.北京:科学出版社，20016 侯镇冰.实用机械机构图册. 北京：人民邮电出版社，1991.87 Neil Sclater,Nicholas P.Chironis 邹平.机械设计实用机构与装置图册.北京：机械工业出版社，20038 孙桓，陈作模主编.机械原理（第六版）.北京：高等教育出版社，2000.89 濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第八版）.北京：高等教育出版社，2005.1210 卜炎主编.机械传动装置设计手册（上册）.北京：机械工业出版社，1997.1211 林述温.机电装备设计.北京：机械工业出版社，2002.12 现代机械传动手册编辑委员会.现代机械传动手册.北京：机械工业出版社，