磨边机设计正文.doc

景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题背景随着中国建筑业的发展，尤其是八十年代以后，墙地砖行业得到蓬勃发展，产品的质量、数量以及品种不断提高，同时墙地砖的竞争也越来越激烈。各墙地砖生产厂家不断采用新工艺、新技术、新装备来提高自己产品的质量及品种，以增强产品的时常竞争力。因此怎么样提高强地砖的质量成了生产厂家和消费者共同关注的问题。九十年代以来，就地砖而言，瓷质砖所占的比例越来越大，已成为地砖市场的主导产品之一。与此同时，瓷质砖的深加工设备瓷质砖抛光自动生产线（包括刮平机，粗、精抛光机，磨边倒角机等）相继出现。在传统墙地砖生产中易出现各种缺陷，其中变形和大小头缺陷是主要的，而且它们受到从泥料配方到成型干燥及烧成等各个工艺环节的影响，从而使产品的质量难以得到保障。通过机械加工的方法使墙地砖的尺寸得到控制，成为一种可靠和经济的途径。磨边机作为墙地砖的深加工设备之一，正是适应了这种发展方向的产品。1.2 课题现状及发展趋势 瓷质墙地砖磨边倒角机生产线是瓷质墙地砖深加工使用的主要设备，它能消除或改善瓷质墙地砖因压制工艺造成的四边阶和因模具质量、坯体密度及烧成过程等因素造成的四边的直线度误差（波浪边）、相对边的平行度误差（大小头）相邻边的垂直度误差（对角线不等长）以及崩边、崩角等缺陷，从而提高瓷砖的几何精度，使瓷砖上档次，以满足人们生活质量日益提高的要求。 八十年代中期以来，我国先后从意大利进口了大量的磨边机生产线。意大利各公司的产品各有特色，但品种规格、技术水平相差不大，且近年来也在不断改进。近年来国内也有不少厂家通过对进口产品的消化吸收，研发了一些好饿磨边机生产线。目前国内使用的磨边机从加工方法上分两种：单边顺序磨边和对边同时磨边。前者已被淘汰，很少见到。现在国内外磨边机的生产厂家也比较多，国外主要以贝德利尼、百利通、格里哥利、安格拉、西美等为代表，国内则以科达、力泰、星光等为代表。国内厂家生产的设备质量和加工性能均可以与国外同行媲美，同时价格却比进口机械设备低很多，国内设备以其质优价廉迅速占领市场，成被众多陶瓷生产企业选购的目标1.3研究内容虽然磨磨边机做为一种较理想的瓷砖磨边设备得到普遍的应用，但对磨磨边机的设计时应保证以下几个方面的性能要求：1、主机传输带必须有足够的同步性；2、砖在运行过程中与传送带无相对移动；3、保持两砖之间一定距离，避免相互影响；4、磨边轮应有足够的切削力，并且尽量保证两边的切削量相同。否则，磨削出的产品无论是邻边垂直度还是边的直线度以及产量均达不到生产要求。磨边机的磨削分两次进行，第一次磨削后，砖转90o进行第二次磨削。砖磨削前有形状误差，以500mm500mm的砖邻边长度差为例，在对中良好的情况下，前磨削两对边的磨削深度变化的差值不大于3mm，在压带的作用下，砖在磨削过程中不会偏转，出砖时，边对边保持平行，砖转向90o后，进入第二阶段磨削，以下两种情况下，均可能导致磨削缺陷的产生：1、磨削边未与磨边机中心线垂直，此时后磨边机的磨削定位基准发生偏移，必然导致砖的对角线不等长缺陷；2、在磨削过程中，砖发生了向一边偏移，这种情况是由于两边磨削量差值大，造成受力失去平衡，以致砖发生侧滑。解决该问题的方法有三种途径：1、从磨边机本身结构入手，增加磨头刚度，提高磨头抗变形能力，加大磨头阻尼系数，提高磨头的阻尼比；增加上带与砖之间有足够的摩擦力，防止砖发生偏移。但这两种方法都有一定的局限。2、改变磨削工艺。首先，适当增加磨头数量，适当分配各组磨头磨削量，使各组磨头的磨削量达到最小值。其次，适当提高皮带线速度，砖的纵向进给速度提高可以使磨削变形降低到最小化。3、保证砖在磨削中的定位精度。事实上，磨头的磨削深度不一致，主要是因为砖的中心线与磨边机的中心线存在一定偏差，如果在磨削前调整好砖的姿态（提高对中精度），则可以减小出现磨削深度不同造成的砖的侧滑。本机械能够有效的防止蹦釉现象，采用多磨边机进行磨削，保证了陶瓷砖的质量，从而提高的竞争力度。磨边机以其在生产中的发挥重要作用而具有广阔的市场前景，如何在能在机构刚度等方面提高精度，有待进一步探讨，也是个潜在的商机。2 方案论证和设计2.1 设计要求1）安全性：要求操作过程中操作人员的安全和机器设备的相关防护；2）易维护和维护：要求结构简单，减少安装等造成的误差对产品的影响；简单的结构便于对机器的维护；3）易观察；便于在生产的过程中及时发现问题；4）经济性；在满足使用性能的前提下降低成本。5）环保性：保护环境是我国的一项基本国策。所以要在生产过程中要尽可能的保护环境，尤其在容易产生粉尘的部位采用封闭式和外部集尘器设备，从而达到清洁的目的。2.2 国内外典型厂家产品比较目前国内外典型的磨边机基本结构相似，但又各有特色，各有优劣，现对国内外典型型号对比分析如下，为选择一个好的方案提供参考：表2.1生产厂家磨边砂轮倒角磨头运动加工宽度调节压砖方式对中方式传输方式工作速度调节PEDRINI贝德利尼M800电机驱动，蜗轮蜗杆传动气动，电机和磨头座一起移动，无限位装置一梁固定，另一梁可动，电机驱动，丝杆传动，光杆导向双链轨压砖有气动侧向推砖机构双链轨传输电子变频调速PEDRINI贝德利尼M839电机驱动，蜗轮蜗杆传动气动，电机和磨头座一起移动，无限位装置双梁同时运动，电机驱动，同步丝杆传动，光杆导向弹簧轮压砖导轨和弹簧轮侧压双胶带电子变频调速BRETOM百利通手摇拖板结构，丝杆传动气动，电机和磨头座一起移动，无限位装置双梁同时运动，手轮转动，丝杆、齿轮、齿条传动胶带压砖气动送砖对中单胶带电子变频调速GREGORI格里哥利螺栓拉杆调节气动，电机和磨头座一起移动，无限位装置一梁固定，手拖板移动另一侧弹簧轮压砖轨道限制方式双胶带机械无级变速ANGORA安格拉螺栓拉杆调节气动，电机和磨头座一起移动，无限位装置双梁同时运动，电机驱动，丝杆传动，光杆导向整体性弹性橡胶缓冲压轮弹簧轮侧压外加导轨限位同步齿形带电子变频调速SIMEC西美手摇拖板结构，丝杆传动气动，电机和磨头座固定，限位装置双梁同时运动，电机驱动，丝杆传动，光杆导向弹簧轮压砖弹簧轮侧压外加导轨限位双胶带机械无级变速KEDA科达手动式调节蜗轮蜗杆传动气动，电机和磨头座固定，限位装置手轮转动，双梁同时运动，丝杆传动，光杆导向弹簧轮压砖弹簧轮侧压外加导轨限位双胶带机械无级变速立本机械电机驱动，手摇气动，电机和磨头座固定，无限位装置手轮转动，双梁同时运动，丝杆传动，光杆导向双胶带压砖齿轮齿条对中机构同步齿形带机械无级变速2.3 方案论证和设计2.3.1磨边头方案设计：磨边头是磨边机的关键部件。磨边头的机械性能对砖的加工质量有较大影响。如磨边后的烂砖、边角崩裂、表面裂纹、磨花等缺陷。但这些不同的缺陷发生在原因和阶段是不同的。表面裂纹主要是由坯体本身的质量问题造成的，磨花是由于生产中断而造成的，而边角崩裂等则四在磨边时发生。因此，要解决这些问题，关键在磨边头的设计，提高磨头的刚度、散热性能和平稳性。图2.1螺杆调节图2.2蜗轮蜗杆调节图2.3托板调节磨边头由电机直接驱动，结构简单。磨边砂轮的进给调节是在主梁的宽度调定后为精确限制成品砖的尺寸或每个磨头的吃刀量而进行的调节。现在使用的磨头调节方式主要有三种：一，螺栓拉杆式（图2.1）,这种结构使用起来较费力，且因螺距的限制不易提高调节精度；二，蜗轮蜗杆式（图2.2）这种调节方式比较省力，传动控制精度很高但是因为使用丧级使系统结构复杂揑髙亇维报成术；三，拗板式（图2.3），是介于前两者之间既有较高的精度又具有较高的经济性。因此本设计选用拖板式调节方式来调节磨边头砂轮的进给。2.3.2倒角磨头方案设计倒角磨头与磨边头结构基本相似。倒角磨头的结构有三种形式：整体摆动式、整体往复式和单轴滑键式。整体摆杆式和敵体往复式结构运动部分而且质量大，惯性就大，若驱动气压太大就会使倒角过大，而当驱动气压太小时，磨头摆动又困难；单轴滑键式结构则避免了这些问题的出现，只需要较小的气压驱动，且有的型还没有定位螺栓，使的倒角砂轮动作稳定，定位准确，因此本设计选择单轴滑键式结构的倒角磨头。图2.4单轴滑键式（气动调节）倒角磨头简图2.3.3对中机构方案设计对中机构是磨边机的一个重要机构，它直接影响加工时的定位，所以在设计中要注意其结构、精度。目前磨边机主要使用的有两种对中机构，一种是连动盘式对中机构（图2.5），它由气缸、连动盘和连动杆等组成。连动杆用以保证气缸动作协调一致，完成砖坯的准确对中。另一种是齿轮齿条对中机构（图2.6），它主要由电动机（或气缸）带动齿轮旋转，促使两条齿条向机架中心线方向同步移动，完成砖坯的准确对中；反之，电动机能通过齿轮促使两齿条背离机架中心线做同步避让移动，实现加工砖坯的送入。图2.5连动盘式对中机构图2.6齿轮齿条对中机构由于齿轮齿条对中机构的对中精度比连动盘对中机构的对中精度要高。虽然齿轮齿条对中机构结构比较复杂，但它的对中性能好，所以选择它为本设计的对中机构。2.3.4加工宽度调节方案设计为了适应不同规格产品的加工，较先进的磨边机机构有一定的宽度调节范围，目前加工宽度的调节较好的就是双梁同时可动，丝杆传动机构。由于宽度是不需要经常调节，故我们采用手动方式。导向光杆不用整体形式，采用一边一轴，这样可以降低对材料的要求，并降低成本，但需要提高安装精度。主梁通过一级蜗轮蜗杆带动左右旋丝杆（两根）旋转时，固定在主梁上的螺母带动两主梁做开合移动，从而实现加工宽度的调节。这种结构相对其他机构具有动作快、移动平稳等优点。图示如下：图2.7加工宽度调节机构2.3.5其他机构的设计参照特地陶瓷公司使用的磨边生产线进行设计。2.4本章小结本设计借鉴了现有磨边机的一些机构，充分各种同类机构的优势，提出了如下表所示的设计方案。该方案主要体现在结构简单，经济性高，有效的补充了以往磨边机在崩边上的不足。所以本机械采用多磨边电动机共同带动砂轮进行磨边磨削，从而有效的补充了以往磨边机在蹦边蹦釉上的不足。具体机构选择列表如下：表2.2磨边砂轮倒角磨头运动加工宽度调节压砖方式对中方式传输方式工作速度调节电机驱动，手摇拖板调节气动，电机和磨头座固定，无限位装置手轮转动，双梁同时运动，丝杆传动，光杆导向双胶带压砖齿轮齿条对中机构同步齿形带机械无级变速第 39 页 共 39 页3 主要部件的设计、计算及选择3.1 倒角磨头设计与蝶形磨边头设计311倒角电动机的选择A.电动机类型选择工作情况有与环境：负载较平稳；对启动制动无特殊要求；长期运行的机械，小功率。电动机的特点，用途及使用条件Y系列三相异步电动机特点与用途：该系列为一般用途防护式笼型电动机。符合国际防护等级要求。能防止手指触及机壳内带电体或转动部分；防止直径大于12mm的小固体异物进入。Y系列（IP44）三相异步电动机的特点Y系列（IP44）三相异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式笼型异步电动机，它适用于拖动无性能要求的各种机械设备，如鼓风机、空气压缩机、水泵和金属切削机床等。Y系列（IP44）三相异步电动机具有以下良好性能和结构特点：（1）效率水平较高。（2）起动性能较好。（3）噪声低振动小。（4）防护性能较好。（5）运行可靠使用寿命长。（6）外形美观大方。所以选择普通笼型电动机。B1.倒角磨边机电动机的选择：Y系列封闭式三相异步电动机（IP44） 型号额定功率/额定电流/转速/效率/1.53.44284078额定转矩/功率因数/重量/kg2.222C1.电机安装尺寸：图3.1电机安装尺寸简图D/mmE/mmF/mmG/mmN/mm2450820130M/mmP/mmT/mmL/mm1652003.53103.1.2键的选择根据两电动机的连接轴的直经D=24mm,查手册得：DbhLb轴毂22308718-908N9Js9选用A型键电动机的连接轴直接与滑动套连接，考虑到连接部分的设计都有5mm的余量。所以b=8mm h=7mm L=40mm3.1.4轴承的选择工作情况和环境:负载较平稳;冲击力不大.内圈与外圈的转速差较大,有一定的轴向力和径向力.选择要求:耐磨，耐高温，较精密;磨边头的轴承要求较高，对含较多的陶瓷磨削分析：据经验公式取砂轮 R=130mm (n=2840r/min) 所以取=10m/min,精磨时一般为1mm,即取=1mm磨削速度； 工作速度； 磨削深度所以1） .求磨削力比：2）.初步计算当量动载荷P： 经查表 =1.01.2 取=1.2 经查表 取中值=1.235 =339.1N3).基本额定动载荷（当量动载荷P）：轴承预期寿命为50000h由 （=3） 得 =1492.1N 由=206/75000=0.027查机械设计手册第二版，第一卷的轴向载荷系数Y在1.301.40之间，线性插值勤法求Y值：Y=1.3(1.4-1.3) (0.058-0.027) /（0.058-0.024）=1.38当量动载荷P=1.2（0.4481+1.38207）=385.6N4)验算轴承寿命：=75381h50000h所以轴承合格深沟球轴承的选择型号基本尺寸d/mmD/mmB/mm61908406212安装尺寸/mm/mm/mm/mm0.645570.6基本额定动载荷:=12.0kW基本额定动载荷：=8.98kW角接触球轴承的选择型号基本尺寸d/mmD/mmB/mma/mm7206C30621614.2安装尺寸/mm/mm/mm13656基本额定动载荷: =23.0kW基本额定动载荷：=15.0kW圆螺母的选择：螺纹规格（DP）/ mm/ mmm/ mm/ mmM271.54537105.3/ mmC/ mm/ mm/ mm/ mm3.110.552.53.1.5连接法兰的设计根据电动机的安装尺寸：深沟球轴承的安装尺寸：电动机安装尺寸：D=24mm，E=50mm，P=200mm，N=130mm，M=165mm 深沟球轴承尺寸：=0.6mm =45mm =57mm =0.6mm为了满足连接法兰的轴向定位要求，在滑动套的段的长度应比轴承的宽度B与之和略短一些，法兰与滑动套配合的毂孔长度=15mm连接法兰的尺寸设计：D=P=200mm，=54mm， = =165mm，=62mm，a=4mm，b=4mm3.1.6倒角滑动轴的设计图3.4滑动轴的设计简图计算项目计算内容计算结果传动效率 转速 输入转矩 输入功率 初步确定轴的最小直径:d滑动套的内径：滑动轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度=n=2840由 求轴的直径选取轴的材料为45钢,调质处理. 根据表153,取=112于是得=由于倒角磨边机磨头的工作原理为:电动机的输出轴带动滑动套转动,再由滑动套带动滑动轴转动,并且滑动轴由气缸经气缸连动块连接于滑套,滑套作用于滑动轴，使滑动轴在滑动套内做伸缩进给运动。又因滑动套的内径为=24 mm所以滑动轴的最小直径（即滑动轴在滑动套内做伸缩进给运动的直径）为d=24 mm =8.28mm故安全。本设计按上图的装配方案1） 因滑动轴的最小直径为d=24 mm即=24mm，轴段在滑动套内做伸缩进给运动，故段的长度应比滑动套要长一些，现取=162mm。轴段左端需制出一轴肩，段上用圆螺母固定其左端的轴承，故取段的直径=27mm ；选取的圆螺母型号为：螺纹规格D*P M27*1.5=45mm =37mmm=10mm C=1mm=0.5mm h=5mmT=3mm段上用圆螺母固定其左端的轴承时，为使其更加牢固，故使用2个圆螺母来定位，段的长度应比2m略长一些，现取=25mm 。2）初步选择滚动轴承。因轴承受经向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据=27mm，由机械设计手册3版中选取角接触球轴承的型号为：7206C，其基本尺寸为=30mm62mm16mm ,为使其工作更加稳定，在这里使用2个角接触球轴承，因在其右端用圆螺母固定，故段的长度应比2B略短一些，现取=30mm , =30mm 。3）角接触球轴承的左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d,故取h=6mm,则轴环处的直径=36mm。轴环宽度b1.4h（即b1.40.07d）,取=3mm。4）段的直径=30mm，在轴段轴环的左端加一个密封圈（骨架油封），使其密封性更好。查机械设计指导表119 内包骨架旋转轴唇形密封圈，选取骨架油封的型号为=30mm 47mm 7mm =0.7644=2840=1.1466=8.28mm=24 mmd=24mm=24mm=162mm=27mm=25mm=30mm=30mm=36mm=3mm=30mm3.1.7端盖的设计图3.5端盖的设计简图代号nNDD1d1设计尺寸mm414844731代号d3d4bb1d2设计尺寸mm5860725343.1.8右砂轮安装盘的设计图3.6右砂轮安装盘的设计简图代号nNDD1d1设计尺寸mm187013011050代号d2d3d4d5d6设计尺寸mm523033.3911代号dd7b设计尺寸mm60583.1.9粉尘罩安装法兰的设计图3.7粉尘罩安装法兰设计简图nNDD1d1设计尺寸mm65413011488代号bd2设计尺寸mm7973.2 机架设计机架是机械的重要组成部分，它和地面接触，承载着机械的全部重量和工作载荷，保持机械的稳定性，保证工作精度要求，并负责完成砖坯的传送，保证工作进给流畅。机架采用角钢材料，其特点为其优点是节省材料，减少工程投资；漏风量小，降低能耗，节省运行费用，颇受施工企业欢迎机架零件设计的基本要求：（1）足够的强度和刚度，强度和刚度是评定机架零件工作能力的基本准则，对于冲压类的机床及其机架零件的截面尺寸往往由强度条件决定；对于循环，旋转类机架其机架零件的截面尺寸要由刚度条件决定。（2）形状简单，工艺性好，外形美观，便于加工制造。（3）便于安装调试和运输，对于经常移动、公东的机架零件，还应保持良好的耐磨性，以保持及其有足够的使用寿命。高速运行及其的机架零件还应满足稳定性要求。3.2.1 设计思路 本机架式在考虑到满足其支撑作用强度、振动等要求的前提下，尽量简化机构，达到节省原材料、降低加工难度而设计出来的。现磨边机使用的机架结构都是采用焊接结构，由优质的工字钢、槽钢等焊接成型的，并进行了消除应力的退火处理，以减少机架工作面的变形，有利于提高砖坯的敬爱工质量；而且，此类材料易加工，能够有效的保证设计参数。为提高机架工作面的抗压耐磨防锈能力，在机架工作表面再铺贴一层耐磨防锈钢板，参照下这些特性，来完成机架的设计。3.2.2设计过程A、本身保持长2000*1500的工作宽度（机架外轮廓）。B、底座与底板可与地面用螺栓连接。C、为了符合人体最佳最佳工作高度的要求，先确定整机需要的工作高度，然后决定支撑架的高度，设计出机架的总高度。D、磨头对托板的压力是磨头的重量，可见其压力并不太大。横撑作均匀的横向分布，可满足设计要求。3.2.3结构及其特点机架的主体是采用“实腹柱”的形式来设计的，用型钢焊接成“实腹柱”焊量少，加工难度得到降低。因受重力、压力、侧推力的影响，用工字钢和工字钢焊成对称形式，满足稳定性要求，增强了机架的整体性能。3.3 横梁设计 横梁简图设计思路横梁起到支撑磨头，传动装置，压紧装置，放置瓷砖等作用，则从了解加工过程来设计横梁各部位的尺寸。还有从手里方面对其厚度进行估算。设计过程A、横梁整体采面面垂直机构，便于加工焊接。B、底板按四个磨头设计，再根据轴承座尺寸设计其大小，根据磨头上不及其磨头总质量确定其厚度。C、前后磨头底座钢板，为了使其能够很好的与地板连接，设计时一边加长90mm。也是根据磨头总质量确定其厚度。D、置磨头的钢板上钻上螺孔，使磨头与双梁能够很好的连接。下表面与双梁摆动机构相连接或间接配合。全部由Q235钢板焊接而成。E、有螺孔均为通孔，精度H7。F、导向座在大梁底部安装地位后于直径为130孔一起镗90H7及60H8孔；同时，梁大梁应配对镗孔。3.4 气压缸型号的选择3.4.1 初选气压系统压力系统压力选定得是否合理，直接关系到整个系统设计的合理程度。在气压系统功率一定的情况下，若系统压力选得过低，则气压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选得较高，则气压设备的重量、尺寸会相应降低，但制造精度等要求的提高。查参考文献2，倒角磨边头中气压缸的初定系统压力为0.2MPa。3.4.2 气压缸主要尺寸计算项目计算内容计算结果气压缸内径 D气缸行程L选择气缸型号：查参考文献2，计算公式为： （3.2）式中， P气压缸工作压力，初算时可取系统工作压力，MPa；D气压缸内径； F气压缸负载。（F=145.6N）将上述数据代入公式（3.2）得 =1.23 =33.2mm查文献2，选择D=33mm.通常d=0.65D=21.2mm。这里取d为22mm。 根据实际要求选气缸行程L为70mm.根据上述要求，选择气缸型号为: 10Y-2RFA32N50KF1D=33mmd=22mmL为70mm35对中机构设计351 传动齿轮的设计名称代号计算模数m2(由结构设计确定，并按表齿顶高系数1压力角顶隙系数0.25齿数z26分度圆直径dd=zm=52mm齿顶高mm齿根高 mm全齿高h mm齿顶圆直径mm齿根圆直径=49.5 mm3.5.2螺栓的选择a)导轨紧固螺栓选用GB578186六角头螺栓全螺纹C级规格dSKrelM203012.50.833.535180b)齿条紧固螺栓选用GB578386六角头螺栓全螺纹A级规格dSKrelM1624100.426.235100c)调节螺栓选用GB578386六角头螺栓全螺纹C级规格dSKrelM61040.2511.0526603.5.3导轨的设计对中机构的导向选用燕尾槽导轨, 定部件(下)导轨为凸形, 导轨底面接触, 支撑面积大, 有利于导向, 提高对中机构的对中性能.HABF1010.519.62233.437.4403.5.4导轨中端定位螺钉选用GB7185开槽锥端紧定螺钉。螺纹规格NTzlM1223.6838.58.56.314603.5.5对中滚轮的设计为了机构制作上的方便，滚轮选用滚动轴承代替。GB29283单列向推力球轴承。轴承型号dDB363001080100.60.33.5.6轴承紧固螺栓选用GB578186六角头螺栓全螺纹C级。规格dSKrelM10106.40.41720804 使用说明书4.1 运行前的准备为了保证运行安全，需要在开机前认真做好充分准备，具体内容如下：1）检查每个电动机的转向是否正确；2）检查压带是否正常工作；3）调整输送带的速度到合适的大小；4）检查各个磨边轮安装是否正确，固定是否牢靠；5）检查上压带上压力装置压力是否合适；6）检查对中机构能否正确对中，是否和生产同步；7）调整动合主梁距离到合适的大小；8）调整各个磨边轮的位置；9）接通气源，并调整压力；10）检查其他附件的工作是否正常；11）盖好灰罩。4.2 试运行开机：1）依次启动磨边、倒角、输送带、风机电机，开打风机，或自动启动；2）接通磨边机构上的吹风系统，进砖；3）检查出砖质量，对必要的部位进行调整；4）对各个部位进行细调到合适的大小。关机：1）待线上所有砖走出后按启动顺序关闭各电机；2）关闭气阀，风机等其他附属机构。整机运：操作试运行正常、出砖质量符合要求后，开始进砖，做整线运行。4.3 操作注意事项1）出现意外情况应立即按下急停按钮紧急停机，排除故障后重新开机；2）出现碎砖时紧急停机并升起压带，清除碎砖后重新开机；3）调节尽量使各组磨边轮磨削量一致，达到均匀磨削；4）更换砖的规格时，应下松开各个定位紧固螺栓，然后调节；5）机器运行过程中应多观察、勤检查，及时了解各机构工作情况，保持良好的润滑，风机工作情况是否正常，确保机器正常运转。遇到的故障要及时排除。5 对干法磨边机倒角磨头的定位误差分析报告干法磨边机(简称磨边机,下同)生产线是瓷质墙地砖深加工时使用的主要设备之一。它能消除或改善瓷质墙地砖(指烧成温度较高,收缩率较大的瓷化砖,简称瓷砖,下同)因压制工艺要求而造成的四边台阶和因模具质量、坯体密度及烧成过程等因素造成的四边的直线度误差(波浪边)、相对边的平行度误差(大小头)、相邻边的垂直度误差(对角线不等长)以及崩边、崩角等缺陷(见图1),从而提高瓷砖的几何精度,使瓷砖上档次,以满足人们生活质量日益提高的要求。本文就对边同时磨削加工的磨边机的定位系统的定位误差对加工精度的影响,以及提高定位精度在设计与制造中时应注意的有关问题进行讨论。5.1瓷砖在磨削加工时应具备的正确位置当瓷砖处在加工状态时,瓷砖相对磨具(砂轮)应有一个正确的位置,只有这样,才能在磨边机上磨出合格的瓷砖。而这样的正确位置,要根据瓷砖的几何精度要求(见图3,为某厂500500规格瓷砖的检验标准)以及磨边机的加工原理(见图2)来确定。要保证瓷砖的几何精度要求,瓷砖在磨边机上的整个磨削过程中,应具备以下正确位置:瓷砖上平面要与水平面平行;瓷砖的中心线要与磨边机中心线重合;在二号机上,瓷砖已磨削过的边要与磨边机中心线垂直。显然,满足时,能保证磨削边平面与上平面垂直;满足时,能保证待磨削的相对边加工余量相当,同时保证磨削边的直线度要求;满足时,能保证磨削边与已磨削边垂直,使四个角为直角。5.1.1工件的定位与夹紧5.1.2工件的六点定位原理从机械制造的角度看,工件在机床上获得一个确定的位置,称为定位。而没有定位的工件,在空间的位置是任意的,具有不确定性。对一批工件来说,其位置是变动的,不一致的。如图4所示,工件在空间具有六个方面的不确定性,称为六个自由度。即沿三个坐标轴向的三个自由度x、y和z,绕三个轴的转动自由度x 、y 和z 。定位的任务就是消除工件的自由度。最典型的定位方法是六点定位,见图5。工件底面A上用三个支承点,消除x 、y 和z三个自由度;工件侧面B上用二个支承点消除y和z 二个自由度;端面c上用一个支承点消除x一个自由度。这样的定位,我们称为完全定位。在实际加工中,往往并不需要完全定位。工件沿磨边机中心线运动,若假定中心线方向为y轴方向,可见瓷砖y自由度没有被限制,并不影响一批瓷砖定位的一致性和加工质量(见图2)。这样的定位,称为不完全定位。但是,同一个自由度在定位时,有两次以上的限制,就可能出现重复定位,发生干涉,一般应该避免。因此,要使瓷砖在磨边机处于正确的加工位置,首先,瓷砖必须在磨边机上定位。5.1.3工件的夹紧工件定了位,还存在着偏离定位位置的可能性,必须通过夹紧(也称压紧)来克服切削力(磨削力)和其他力的作用,使工件在加工的整个过程中都保持定位好的位置不变。5.2磨边机上的定位系统从图2和图6可以看出,在一号机上,没有分砖拨爪。输送带是第一定位基准元件,限制了瓷砖的三个自由度,使瓷砖处于水平状态;对中推板上的滚轮是第二定位基准元件,限制了二个自由度,使瓷砖中心线与磨边机中心线重合,确保瓷砖的两相对边加工余量相当;而磨边机中心线方向的自由度不限制,是不完全定位。对二号机来说,输送带也是第一定位基准元件,限制了瓷砖的三个自由度;分砖拨爪是第二定位基准元件,限制了瓷砖的二个自由度,使瓷砖在一号机上。已加工过的边与二号机中心线垂直,保证待加工边与已加工边垂直;推砖滚轮是第三定位基准元件,限制了瓷砖的一个自由度。共限制了瓷砖的六个自由度,是完全定位。因为瓷砖在磨边机上磨削时,是连续运动的,压紧方式也应是连续的。为此,撤去第二定位和第三定位(一号机没有),保持第一定位,由随行的压紧装置在连续运动中对瓷砖进行加工,并与砂轮一直保持正确的相对位置。5.3定位系统的定位误差分析工件安装于夹具上偏离理想定位位置,产生的位置偏差,称为定位误差,用DW表示,属于静态误差,见图7。用三基面体系控制法分析,定位误差包含了工件定位基准的误差及夹具定位元件的尺寸、位置误差而产生的定位误差DW和由夹具定位元件工作表面相对三基准面的位置度误差而产生的定位误差DW,因此,在同一轴向产生的总误差为:DW=DW+DW (1)为了便于分析,忽略某些复杂因素,取特例进行定位误差分析。5.3.1第一定位误差分析见图8(a),第一定位误差DW包括两方面,即在与砂轮相对的这位置上,支承瓷砖段的二条导轨工作表面相对三基准面平行度误差所产生的和二条输送带工作表面相对三基准面的平行度误差所产生的,因此而导致的定位误差为:DW1和DW2;工件底平面相对上平面的平行度误差所产生的,导致了定位误差DW。因此,第一定位总的定位误差为:DW=DWcos+DW=DWcos+DW1+DW2(2)瓷砖上平面产生的转角误差为:=+(3a)其中,tg=DWL ，sin(+)=DWA2B2 ，A2B2= L2+2DW忽略高阶微量2DW得A2B2L所以sin(+)=DWL 可得=arcsinDW1L+arctgDWL(3b)其中,L为未加工瓷砖的宽。由于上述定位误差的存在,对加工将带来一定影响,现在就其影响分别讨论如下。(1)待加工边平面与上平面不垂直从图8可以看出,待加工的两条边平面A1D1D2A2和B1C1C2B2与上平面的夹角分别为90+和90-。而我们知道,瓷砖在磨边机上加工时是沿磨边机中心线方向运动的,瓷砖相对输送带不动,而相对导轨是运动的。即在整个加工段,值在之间变化,即DW1是变化的。导致待加工的两条边加工后与上平面的夹角也分别在90+(+)和90- (+)范围内变化。那么,待加工边加工后将是一条带状曲面,与导轨在垂直面上的形状误差相对应。该边的平面度误差为:P=2tgH (4)其中,H为瓷砖的厚度。(2)瓷砖的待加工边要有足够的加工余量从实际情况看,未加工的瓷砖边是有很大的直线度误差的,如“波浪边”、台阶边、大小头等缺陷。为了不致于让待加工边漏磨(见图8b、c),砂轮磨削时,与瓷砖的接触点至少要到B1点,这样瓷砖就必须保证最小的加工余量(单边): bmin=(H-Ssin)sin+Scos+(5)其中,S为台阶边的高度;为待加工边的直线度(含大小头)。因为DW也可能在图示相对方向,所以待加工的两对应边都要留出bmin。这样,两相对砂轮的工作轮廓间的最大间距为: Lmax=Lcos-2bmin(6)(3)瓷砖的宽度不一样我们已经知道,两相对砂轮的工作轮廓最大间距为Lmax,而因为第一定位使瓷砖上表面与水平面有误差,所以,加工出的一批瓷砖的宽度将在以下范围内变化: 其中,L为为已加工瓷砖的宽度(4)瓷砖对中时偏离中心位置瓷砖在对中滚轮的作用下,它的水平投影的几何中心线应该与磨边机中心线重合。而在图8(b)所示状态下,在低边,滚轮作用在P1棱上;在高边,作用在Q棱上。因此,瓷砖上表面中心线与磨边机中心线在水平方面上不重合,其偏移量计算如下:在低边:F=Tsin+Scos-Hsin在高边:b=cosS+sin(H-Ssin)偏移量:其中,b为图8中bmin,未计入;T为低边台阶边高;H为低边瓷砖厚度。当瓷砖在推砖滚轮作用下对中时,瓷砖将出现偏移。磨削后,已加工边只是垂直棱,使上表面两相邻边不垂直,出现对角线长度不相等。5.3.2第二定位误差分析一号机第二定位原理分析：图10(a)所示的是目前磨边机对中装置的工作方式。当四个推砖滚轮工作时,同时接触的可能性很少多为前两轮或后两轮接触,因为瓷砖有“大小头”和“波浪边”等缺陷存在,瓷砖转动一个角度后才能与第三个轮子接触,并在此状态下对中,限制两个自由度。从定位原理看,这样定位是不稳定的,转动方向不确定。当采用图10(b)所示方式,以一边的两轮为基准,另一边用浮动支承,即可实现稳定的统一的定位。5.3.3导轨及输送带带来的定位误差从图8、图6可知,第一定位是由导轨和输送带组成的,瓷砖在进入磨削时,只保留了第一定位,是靠随行的压紧装置在运动中保持正确位置的。因此,导轨的两侧导向与输送带的两侧边的直线度将对瓷砖的加工产生影响,为了避免这种影响,可使导轨两侧导向宽度大于输送带的宽度。不过,这时应使两条输送带都平行于磨边机的中心线。另外,瓷砖是由两条输送带支承,一边运动一边加工的,因此,两条输送带的运动速度必须相等。否则将使瓷砖产生转动,改变瓷砖与刀具的相对位置,导致磨出来的瓷砖边为弧线。5.4 加工方法带来的加工误差从图8(a)、(b)可知,砂轮磨削瓷砖的实际状态是:砂轮中心高出瓷砖平面h;砂轮平面与磨边机中心线有一个夹角。因此,砂轮与瓷砖的相切段(图8c中的粗实线)可以通过作图法得到(图8b中的BM弧线,砂轮轮廓在图中以虚线表示)。它向外的张开量为:e=IJsinIJ= R2-h2- R2-(h+H)2e= R2-h2- R2-(h+H)2sin(20)其中,R为砂轮半径。从上式可以看出,R越小,h和H越大,e也就越大。6 结论通过这次设计，初步掌握了机械设计的基本步骤。从社会调研到收集相关资料，到最后完成设计，总结了以下结论：1、选择方案时尽量不采用还不成熟的新系统作为创新，需要充分使用已有的经验，已标准化的零部件和成熟的技术；2、简化结构可以减少零件数量，减少由于定位等造成的误差，降低难度，提高易维护性；3、考虑功能零件的可互换性、模块化结构、便于维修；4、保证零件的设计裕度（安全系数）；5、安全使用寿命设计。在机械机构的传统设计中，产品的设计者主要从满足产品的使用要求和保证机械性能要求出发设计产品。在满足这两方面要求的同时，必须利用工程设计经验，尽可能提高产品的可靠性。当设计者不能确定变量和参数时，为了保证设计的产品的结构安全可靠，一般情况下在设计中引入一个大于1的安全系数，试图一次保证机械不发生故障，所有传统设计方法一般也称为“安全系数法”，其基本思想是：机械结构在承受载荷时，计算得到的应力应小于该结构材料的许用应力。从可靠性角度考虑，影响机械产品的各种因素可概括为“应力”和“强度”。“应力”大于“强度”时，故障发生。应力又受到各种环境因素的影响，例如：温度、湿度、腐蚀等。应力使一个受多种因素影响的随机变量具有一定的分布规律。受材料机械性能、工艺环节的波动和加工精度的影响，强度也是一个具有一定分布规律的随机变量。在这种情况下研究机械的可靠性问题就是机械可靠性设计。这种设计方法比常规的安全系数法更合理，可靠性设计得到所要求的设计恰如其分，在保证安全的前提下能得到较小的零件尺寸，从而节省材料、加工时间，因此在机械设计时，要考虑各机构所受的应力，校核机构的强度。7 经济可行性分析报告7.1 概述加强经济核算，努力增产节约，讲求经济效益，是社会经济发展的客观要求，也是企业增强生存力、市场竞争力和自我发展力的基本途径。在设计、生产过程中，必须精密计算每个环节、每一道工序，合理运用人力、物力、财力，力求以最少的投入获得最大的效益，为企业带来效益，为国家积累更多财富，因此对所设计的产品进行经济可行性报告分析是非常必要的。7.2 磨边机研发的必要性随着市场经济的稳步发展，人们日常生活水平的提高，对居住条件也提出了更高的要求，特别是室内外的装修，人们更加追求更完美，无瑕疵的居住环境。因而墙地砖走进了人们的生活。近十年间墙地砖生产企业得到了长足的发展，我们可以看到，无论房屋大小，在装修过程中都用到了墙地砖，而且对墙地砖的质量等也提出了更高的要求。由此带动了墙地砖生产加工机械的发展。磨边机是瓷质墙地砖深加工的重要设备之一，它的加工精度决定了墙地砖的自身价值，它不仅能提高墙地砖的质量档次，而且能创造较好的经济效益。一方面能将因尺寸误差而降级的产品在未达到加工精度要求后重新升级为合格品，而且合格品经加工后能提高等级，价格也就跟着上去了。例如：300mm300mm瓷质砖在升级为一等品后，价格比合格品高36元每平方米；另一方面，同样为一等品的瓷质砖磨边的比没有磨边的高24元每平方米。从八十年代开始到九十年代初，国内的墙地砖生产企业的磨边生产线几乎都是从国外进口，一般每条生产线需要150万元左右，因此某些企业由于经济压力，无法引进磨边生产线，无法提高产品质量而逐渐失去竞争力，以至于被淘汰出局。从九十年代中期开始，国内的磨边生产线的研发并投入使用，但在生产过程中发现其还是存在不少问题，首要就是加工产品的质量跟不上国外机械，虽然对比以前的磨边机现在有所发展，但是还没有达到预想的加工水平，因此进一步研发磨边线有着广阔的市场前景。7.3 磨边机加工成本费基本参数：根据实地参观调查，陶瓷企业年工作日约330天，每天三班共工作24小时，设计该机的产量为100平方米/小时，设备价格为25万人民币/台，折旧期按10年计算。磨边金刚砂轮每套8只，价格为750元/只，平均寿命约15000平方米/套。倒角树脂砂轮每套2只，价格为600元/只，平均寿命约4000平方米/套。总装机功率为40kw，电费约为0.8元/度。每台机器只需要一个工人