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梳棉机
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毕业设计（论文）说明书 题目：梳棉机盖板粗磨机设计系 名 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化学 号 6014201158 学生姓名 艾彦浩 指导教师 张迎春 2018年 3月 28日摘 要为满足零件加工工艺要求，解决零件上平面的位置精度。根据零件的用途、作用及外形、工艺要求，对该零件的加工工艺进行了详细的分析。针对现有加工工艺存在的缺陷，提出专机磨床的设计思路。利用碗型砂轮端面粗磨削盖板的底面，降低生产成本，极大的提高生产效率。关键词：梳棉机 ；固定盖板；专用磨床；工艺AbstractIn order to meet the machining technological requirement ensure the position accuracy of the four heel surfaces, according to parts purpose, function, overall profile, and technological requirement, fully analyzed its machining technology.Processing technology for the existing defects plane grinding machine design ideas put forward. Use of coarse grinding bowl-type grinding wheel cover the bottom end ,Lower production costs , Greatly improve production efficiency .Keywords ：Carding Machine ；Stationary Flat；Special Grinding Machine ；Technology第一章 课题来源及意义和国内外发展状况1.1 课题来源及意义本课题为梳棉机盖板粗磨专机设计。梳棉机属于纺织机械，按照纺纱工艺流程，梳棉是一道重要的工序。梳棉机的前道工序是开清棉联合机，后道工序是并条机。 梳棉机用于加工棉纤维和化学纤维。 梳棉机的工作原理是将前道工序送来的棉(纤维)卷或由棉箱供给的油棉(化纤)层进行开松分梳和除杂，是所有呈卷曲快状的棉圈成为基本伸直的单纤维状能，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后集成一定规格棉条、储存于棉筒内供并条工序使用。梳棉机盖板不仅有梳理作用,还有除杂、混和与均匀作用;它不仅关系到产品质量,还与产量、用棉量等直接相关;因其分梳、转移充塞原理极复杂,故多年来对盖板部分的改进最少。本设计主要针对梳棉机盖板底面进行粗磨削，提高粗磨削的精度。为了达到这样的目的，对其磨削采用专用机床。此专用机床的设计主要涉及对盖板夹具进行了设计，并对起磨削方式进行改进。应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向，专用机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线，因此，专用机床的设计需要考虑机床运行的高效性和经济性。1.2 本课题国内外研究现状综述磨床是车、铣、钻、铿、磨各类机床中实行精加工的机床。任何机器的各种零件最终加工的精度、质量, 往往取决于磨床的加工水平。因此, 在整个机器制造业中, 磨床的总体技术水平与拥有数量, 十分重要。在微观上反映出零件的最终加工水平, 在宏观上反映出加工工艺的先进与落后。如果加工关键零件的磨床精度差, 则零件的质量难以确保。如果毛坯质量差, 工艺落后, 则粗加工车床数量就多, 磨床数量相对较少。国外技术在新工艺、新材料、新结构、新元件方面具有鲜明特色, 为我国数控磨床技术水平所不及。在磨床功能方面，各国家磨床厂都把主要精力放在数控平面磨床和成形磨床的开发上，有的还致力于高档磨加工中心的开发研究。磨削加工现在己进入成熟期。缓进给磨削近年来虽面临新磨削技术如高速短行程磨削、高效切深磨削的挑战，但总的说来，这项技术仍处于上升发展之中。因此，国内外有关磨削专家认为缓进给磨削己在磨削的技术上处于主导地位。在磨床结构上，为了提高机床刚性，机床的结构布局，出现了小规格龙门式结构和纵向与横向都是立柱式运动、工作台位于床身前仅作回转运动形式。这种结构是磨加工中心的典型结构。磨加工中心发展历史还不长，1980年德国ELB公司率先实现了自动更换砂轮。近年来，随着计算机技术和机电一体化技术进一步发展，磨加工中心技术又有新的发展，同时应用范围也逐步扩大，制造厂也增加很快，从德国扩展到日本、瑞士、美国。目前，磨加工中心已在无人生产线上正常使用。梳棉机盖板在纺织机械起分疏，除杂作用，要求较高。此类零件数量要求较大，因此是大批量生产。零件的磨削大都采用专门化机床，因此提高盖板磨削的自动化程度很有必要。现在，盖板专用磨床技术还不是很成熟，还有很多可以提高的地方，查阅资料，国内专用机床不容乐观，为提高生产效率，降低成本，设计一种专门针对梳棉机盖板的专用磨床很有必要。第二章 本课题需要解决的问题和本课题的实际价值、理论意义2.1 本课题需要解决的问题本设计主要从梳棉机底面磨削专用机床的总体设计，滑座的设计，夹具的设计，进给运动的设计等几大方面进行。2.2本课题在机械工程中的实际价值和理论意义加工工艺的改进，没有从根本上解决盖板底面的平面度问题，产品中仍旧会发现百分之十至二十的扭曲度较棱。为了彻底解决这一质量难题，从根本上解决盖板底面平面度问题，决定设计一台盖板底面专用磨床。设计思路的提出基于以下几个方面：1 加工精度高，效率高。2 盖板底面加工精度已经影响到产品的质量、形成了产品质量的关键。3 提高生产效率。4 具备熟悉设备、工艺、制造的工程技术人员。5 具备加工磨床和安装磨床的设备和人员能力。6 AutoCAD软件的普及增强了设计机床结构的设计手段。第三章 盖板零件的用途、作用与外形特点梳棉机上盖板的作用最全面，作用原理最复杂。它不仅有梳理作用还有除杂、混和与均匀作用；它不仅关系到产品质量，还与产量、用棉量等直接相关；因其分梳、转移充塞原理极复杂，故多年来对盖板部分的改进最少。3.1 分梳作用 由于固定盖板固定不动，所以，不允许纤维更多地进入针间形成纤维层，只能在针上有暂短的停留，随即被锡林带走。因此，由锡林带人工作区的纤维只能被一次梳理后即出工作区(固定盖板工作区)。不能象回转盖板那样要经过锡林10多次乃至100余次梳理才送出工作区，所以，固定盖板在反复地充分梳理方面作用是不足的。 3.2 混和作用 由于固定盖板针间纤维层很少，先期进人工作区的纤维没有(或很少)存留空间，从而无法和后期进人工作区的纤维相遇而混和。梳棉机盖板区纤维混和的原理是：不同时间进入的纤维被同时输出，或同时输出的纤维不是同时喂人的，才能实现混和。固定盖板针间没有较大的混和牢间，因此，其混和作用是十分有限的。 3.3 均匀作用 由于固定盖板针间暂时存储纤维的空间很小，因此，没有较多调节针面纤维的余地。当针布表面棉层较厚时，多余的纤维不能最大限度地进入针间。而当针面纤维层较薄时，固定盖板针间也无更多纤维可以送出补充，因此固定盖板的均匀作用也是有限的。 3.4 盖板零件的外形特点盖板零件外形如下图3-1：图3-1 梳棉机盖板第四章 盖板零件的工艺分析及相关设计4.1 盖板面的加工工艺及存在缺陷：1、国际上通常采用专用踵趾面铣床对踵趾面进行加工。一次加工一端。靠模板调头后再加工另一端。2、有些公司采用组合机床通过靠模对两端同时进行铣削加工的方法。3、以上加工工艺存在如下缺陷：盖板踵趾面在空间位置扭曲精度要求（0.02mm），可以形容为4个3.527.8mm曲面在1081长度上的空间平面度。抽象一点就是四个点在空间的平面度。根据空间三点决定一个平面的定理，四个点其中有一个点不在这一平面内。其误差允许在0.02mm内。实际上在1081长度上保证4个3.527.8mm的曲面，在空间处于同一平面内，在任何铣床上加工都是困难的。除了对机床本身精度要求较严外对刀具的选择，靠模的定位要求都很高，特别是对靠模的要求就更高。因靠模调整不当而引起的四个3.527.8mm曲面的不平面度，经常发生。显而易见，踵趾面的平面度，影响盖板安装的稳定性。会造成盖板针布与针布轮针布之间间隙产生变化，而直接危及到棉絮梳理的均匀程度，最终导致棉卷质量下降。4、采取的措施为了解决上面的问题，我在进行粗加工时对加工方法进行改进，采用专机磨床进行粗磨加工，为下道工序加工提高位置精度和加工精度。4.2专机几何精度对工件平面度影响因素1、 X 方向上只影响左右移动的距离，对工件平面度无影响，如图二十一。2、 Y方向上的误差因砂轮的倾斜因素，会产生对工件平面度产生一定的影响。但由于靠模板两端可以调整。通过调整总可以把砂轮两轴线调整到与靠模X方向轴线一致的位置。可以消除因其误差而产生的对工件平面度的影响，如图二十二。3、 砂轮轴线为依据的Z在X方向上倾斜是为磨削R654.5mm而采取的措施，它只影响R654.5的准确性，而对其平面度无任何影响，如图二十三所示。4、 Z在Y方向上的平行度误差，将直接影响到工件两端4个27.83.5mm曲面的平面度，如图二十四。其影响程度决定两砂轮导轨的长度和其之间平行度。七、盖板零件专用夹具的设计1、专用夹具的设计方法和步骤2、定位基准的选择1）、 粗基准的选择（1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准；（2）如果在设计上要求保证加工表面与某不加工表面之间的相互位置精度，则应选此不加工面作粗基准；（3）选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷，以便定位准确，夹紧可靠；（4）粗基准一般只在第一工序中使用一次，应尽量避免重复使用。2）、 精基准的选择（1）应尽量选择零件上的设计基准作为精基准，即“基准重合”原则。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差；（2）当工件以某一基准定位，可以较方便地加工其他各表面时，应使尽可能多的表面的加工都用该精基准定位，即“基准统一”原则；（3）某些精加工工序，要求加工余量小而均匀，这时常选加工面本身作为精基准；（4）所选的基准应能保证工件的装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。八、确定总体方案1.工作原理磨床的工作过程是工件不动，电机一主轴横向进给，砂轮沿纵向和上下方向进给，满足零件精度和使用要求。2. 主要结构及作用： 2.1 床身及固定电机。 2.2 床身安装滑座，安装定位挡块的T型槽。 2.3 滑座安装电机和砂轮架， 3. 主要技术参数3.1外形尺寸 24008621160mm3.2磨头功率 2.2KW3.3磨头转速 2840转/分导轨350mm长，相距1000mm左右的两个平面，在Z方向的平行度能保证0.05mm误差范围内时在33.4mm的砂轮平面上，其高度差为0.0039m，经过铲刮使其两道轨平行度保证在0.02mm范围内时，反映在砂轮33.4平面上只有0.0016mm高度差。这样就可以保证工件四个曲面平面度保证在0.0016mm的误差之间。工件四平面的平面度，保证在0.005mm范围内就可达到平扭曲的使用要求，而0.0016mm的误差值，完全可以达到这一精度要求。根据以上分析：磨头两导轨、Z轴Y方向误差在加工中如果能达到0.05mm的要求，该机床就达到零件加工的工艺要求。如果仅靠机床加工，无法保证该几何精度要求，但通过铲刮相距1000mm，两350mm长导轨相互平行度达到0.05mm的要求，完全可以做到。以上理论上的分析证明，设计制造达到该工件要求的专用踵趾面磨床是可以实现的，是完全能够实现的。这些理论是成功设计的基础。是设计人员的决心信心的出发点。 图二、专机主视图图三、主视图（一）、滑坐整体结构的设计8.1.1加工工艺要求磨头除了要倾斜一定角度外，还要具有升降功能。所以在安装磨头的工作台上，要设计2层导轨，园工作台导轨使其旋转倾斜角度。直线砂轮座导轨使其可以升降。8.1.2为了使电机在磨头升降时不随其动作，磨头与电机皮带轮之间设计为滑键联结。8.1.3为了支撑工作台和安装电机，设计有机床底座。8.1.4可调节升降的靠模机构，安装在工作台上面。8.1.5为了使打砂轮机构能与磨头径向方向垂直，在圆工作台上设计固定的打砂轮平台，使其在圆工作台加工过程中其平面与磨头轴线始终保持垂直。8.1.6为了保证两砂轮轴旋转倾斜角度一致，设计有尺寸规格一致的两套元宝钢铁和检验棒。8.1.7定位挡铁机构，保证了磨削极限位置。8.1.8整体结构主要采用变形小的HT200铸铁结构。粗加工后再进行定性处理。整体结构如图三十所示。8.2 磨头机构设计如图二十五所示。8.2.1 400圆凸和4M16110T型槽螺栓是磨头与工作台旋转联结机构。直线升降导轨采用，一边固定，一边可调节的方型压板机构，其升降动力采用M201.5吊杆螺栓手工升，靠其自重降的方式驱动，刹紧松开机构采用偏心杆机构完成。8.2.2为了保证其导轨强度，减少或消除刹紧变形，导轨及压板厚度设计为40mm8.2.3磨头座设计为上下两半开式轴承座形式。8.2.4 磨头轴承座固定在磨头下方，坐下方设计有一固定皮带轮，通过可移动滑键与磨头连接。图四图五图六、滑座图8.3 导轨刹紧机构设计：如图二十七所示。8.3.1用螺栓压紧刹紧压板时，最少得用6个以上的螺栓固定。经常升降时，松开刹紧时间过长，影响工作效率，故设计为偏心刹紧机构。松开刹紧两导轨只用两个刹紧把，在很短时间内就可以完成。其刹紧效果虽稍低于螺栓固定，但其刹紧时间和均匀程度要比螺栓结构好。8.3.2 偏心距与刹紧角度有关。经过计算：20圆杆偏心1mm时，在500495”即可压住刹紧压板，在8702741”时，可压紧压板，压紧把设计450角度方向。正负450位置，在磨头空间位置可以实现。8.3.3 四个40mm长定位槽控制两段60mm的偏心刹紧圆柱是可靠的。两段刹紧圆柱相距120mm，使其刹紧部位处于刹紧板的8518085，分布比较合理。避免了中间紧两端扰的不利状况。8.4 打砂轮机构：如图二十八所示。8.4.1原打砂轮机构虽然简单，可以保证其两砂轮在同一高度，但因其无法修正砂轮外经，会造成砂轮经跳。砂轮经向跳动产生的振动会造成工件光洁度下降，且影响精度，造成工件超差。最主要的是手工移动的不均匀性也严重影响了砂轮端面的不平度。而造成砂轮刃部不均匀，同样影响加工零件精度。为此设计了一套丝杠副机构的打砂轮机构。可以克服以上缺陷。8.4.2金钢笔固定在通过导轨控制的丝杠副上的丝母上，丝杆轴向固定，手摇丝杠、丝母即金钢笔可以均匀地修整砂轮，横向安装的底板，可以修正砂轮的外圆。8.4.3机构虽小为了保证平稳机构中设计两套平面轴承和一个深沟球轴承。8.4.4该结构分为左右两个，安装在原打砂轮的平面上。长圆孔为了保证整体结构的可调整性。图七8.5磨头进给升降机构：（如图二十九所示）8.5.1原磨头升降机构简单能用，但由于距砂轮太近，调整很不方便。为了解决这一问题，我们重新设计了一套升降机构，安装在磨头与轴承座之间的空间位置中。8.5.2修改后的升降机构，采用蜗轮蜗杆机构。蜗轮中心设计成丝杆丝母结构。形成了一个蜗轮副、丝杆副相结合的小型传动机构。8.5.3手摇蜗杆使蜗轮旋转，蜗轮轴向固定，蜗轮中心为丝母。丝杠固定在磨头体上，原理为蜗杆转、蜗轮转、丝母转、丝杆轴向移动带动磨头上下运动。8.5.4蜗轮上设计有两套平面轴承，主要承受磨头上升和下降的受力。蜗杆上设计有两套平面轴承和两套深沟球轴承，即能承受轴向力，也可承受经向力。结构小巧。8.5.5为了保证摇把距离中间设计一加强座支撑，其配合采用套结构。九、经济性分析任何一个较为复杂的机械零件，都有不同的加工工艺方案，特别是一个新产品，从开发设计，试制，小批量投产到产品发展和成熟时期的大批量生产，都要经历不同的生产批量过程。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批量来确定其工艺方案，现以梳棉机箱体结合件为例，说明在不同生产批量情况下，如何合理选择定位基准，采用适宜的生产设备和工艺手段，以保证加工质量可靠，满足市场的需求。达到生产批量的能力，同时投资小，见效快，成本低，从而获得企业的最大经济效益。一切生产工作都要考虑经济效益，机械加工也不例外，各种加工方法能达到的精度是不相同的。即使是同一种方法加工，随着加工条件的改变，能达到的精度也不一致。在选择加工方法时，应针对零件的要求和加工条件等特点分析。所选方法能达到的加工精度如高于零件的要求太多，虽然质量上得到可靠保证，但生产率降低，成本增加，经济性方面不合理，这种加工方案也不宜采用。这里所指的成本是工艺成本，工艺成本是生产成本与工艺过程有关的那一部分，即包括材料或毛坯、机床设备折旧、刀具、夹具、动力、维修等费用及机床操作工人工资。按照统计，各种加工方法的加工误差（代表精度）和成本之间呈负指数函数关系。以上所分析的加工精度是对某一种加工方案而言，为达到某加工表面的精度要求，往往有几种方案可供选择，应选择其中最经济的一种。对于墙板类零件的传统加工工艺而言，虽然采用普通机床加工成本不高，但加工精度很难保证，且加工过程多次装夹生产率很低，对于大批量生产而言，传统工艺的经济性并不好。根据统计资料证明，对于大批、大量生产类型的零件，应采用数控机床或自动生产线等进行机械加工，可提高生产率。因此本文采用数控机床进行墙板类零件的加工。对于一种加工方法能够达到的精度而言，只有一定范围内的精度才是经济的。本课题工艺中所选的精度都是对应加工方法的经济精度，因此数控加工的工艺经济性很好。十、结论通过本次梳棉机盖板粗磨专用机床的设计，完成了毕业设计的任务，同时也是自己在老师的指导下，单独完成一项课题的练习。在本次设计中，我运用专门化设计的思路，通过参考一些既有的方法和技术，采取多种方式，完成了本次的课题。通过对设计过程的学习和理解，大致了解了进行机械设计的思路，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。通过本次设计，我学习到了运用各种专业的工具进行设计，一切要符合实际生产的需要，进行机械设计的方法。转眼间，半年的毕业设计已接近尾声，也预示着我的大学生活也即将结束，从此要真正的踏入社会。在社会上我们要利用四年大学中学到的知识，再通过自己的努力奋斗，争取早点实现自己的梦想。回顾这半年的毕业设计过程，从开学来的生产调研和毕业实习，到总体方案和冲压工艺方案设计，到冲压加工工艺草案和复合冲压模具草案的设计，再到主要零件的设计及最后装配图的确定和绘制，继而是毕业设计说明书的整理。其中遇见很多困难和挑战，面对困难和挑战，我不退缩，从挑战中发现乐趣，享受乐趣，做到学习和兴趣爱好的完美结合。在生产调研过程中，我们在老师的带领下分别参观了郑州纺织机械股份有限、河南新飞电器公司、新乡白鹭化纤公司、新飞专用汽车集团等公司，期间我针对自己的毕业设计课题冷冲压技术分析及冲落料模具设计进行有选择的参观和笔记记录，做到调研不盲目不浪费时间和精力。前两周的生产实习结束后，回到学校对所参观的公司和车间，结合自己的设计课题，进行整理，最大化提取和设计相关信息，随后又写了毕业实习报告。生产实习后结合所记录的笔记，并且通过进一步的搜集资料，比如去图书馆，电子阅览室网上搜集、进其他公司搜集和冷冲压模具相关的资料，之后进行统一的系统的整理，对冲压件进行工艺分析，从而确定工艺草案，在确立草案过程中遇见了很多困难。比如对冲压件是一次冲压还是多次冲压不能确定，最后通过老师的知道和查阅相关设计手册，对已列出的几个冲压草案通过严肃的分析和比较，最终采取一次冲压完成。对冲压件工艺分析和冲压草案确定后，就要对冲压模具进行设计，在设计之前要了解最近国际国内模具发展的现状，以便使模具设计更合理更经济。在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术向前迈进！模具就是“高效益”，模具就是“现代化”之深刻含意，也正在为人们所理解和掌握。推动模具技术的进步应刻不容缓！冷冲压模具设计技术与制造水平，常被做为一个国家工业化发展的程度的标志。由此可见，冲压模具设计，对于产品质量与产量的重要性是不言而喻的。通过翻阅冷冲压工艺图集及老师循序渐进的指导，冲压复合模具也渐渐地完成啦，在设计的过程中，问题一个接一个，不过最终都被一一解决啦！再次要谢谢老师的谆谆教诲。此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、
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