標(biāo)準開題報告

1、開題報告院（部）:機電工程學(xué)院專業(yè)：機械工程及自動化班級：機械084姓名：呂陽陽學(xué)口，號:2008071254指導(dǎo)教師：呂志杰李凡冰兀成日期：2012年4月1日題臺式試樣磨削機床設(shè)計山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告班級：機械084姓名：呂陽陽設(shè)計題目臺式試樣磨削機床設(shè)計、選題背景和意義:磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床，大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離 磨料進行加工，如衍磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。正在精磨軋輥的大型磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面

2、粗糙 度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨削等。十八世紀30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和機械等另件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些 磨床是在當(dāng)時現(xiàn)成的機床如車床、倒床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié) 構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨 出精密的工件。1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗.夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家 公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復(fù)移動的平面磨床。1900年前后

3、，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨 床相繼問世。例如20世紀初，先后研制出加工氣缸的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨 床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。自動測量裝置于1980年開始應(yīng)用到磨床上。到了 1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，研磨機和超精加工機床等相繼制 成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn) 了砂輪線速度達6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70 年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。能做鏡面磨削的精密磨

4、床隨著高精度、 高硬度機械零件數(shù)量的增加, 以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的 提高和增長。磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類，主要類型有外圓 磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床等。外圓磨床是使用最廣泛的磨床，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨床。萬能外圓磨床還帶有內(nèi)圓磨削附件，可磨削內(nèi)孔和錐度 較大的內(nèi)、外錐面。不過外圓磨床的自動化程度較低，只適合于中小批單件 生產(chǎn)和修配工作。內(nèi)圓磨床的砂輪主軸轉(zhuǎn)速很高，可磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面，普通內(nèi)圓磨床僅適于單件、小批生產(chǎn)。自動和半自動內(nèi)圓磨床除工作循環(huán)自動進行外，還可在加工中自動測量，大多用于

5、大批量的生產(chǎn)中。平面磨床是工作一般夾緊在工作臺上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無心磨床通常指無心外圓磨床，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工作被磨削外圓面作 定位面，工作位于砂輪和導(dǎo)輪之間，由托板支承，這種磨床的生產(chǎn)效率較高,易于實現(xiàn)自動化，多用在大批量生產(chǎn)中。大型曲軸磨床工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬能工具磨床、鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等，多用于工具制 造廠和機械制造廠的工具車間。砂帶磨床是以快速運動的砂帶作為磨具，工 件由輸送帶支承，效率比其他磨床高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之 一，主要用于加大尺寸板材、

6、耐熱材料和大量生產(chǎn)的平面零件等。專門化磨 床是專門磨削某一類零件，如曲軸、凸輪軸、花鍵軸、導(dǎo)軌、葉片、軸承滾 道及齒輪和螺紋等的磨床。除以上幾類外，還有研磨機、坐標(biāo)磨床和鋼坯磨床等多種類型。二、課題設(shè)計難點分析:1. 磨床總體布局中各部件尺寸的確定2. 砂輪架主軸和軸承的設(shè)計和選用3. 皮帶的選用和帶輪的設(shè)計4. 磨床橫向運動和縱向運動的方案設(shè)計5. 磨床精度的控制磨床加工精度的影響有1.磨頭、頭架、尾座的等高度對工件尺寸精度的 影響。磨頭、頭架、尾座的等高度誤差將使頭架、尾座中心連線與砂輪主軸軸線在空間發(fā)生偏移，此時磨出的工件表面將是一個雙曲面。2頭架、尾座中當(dāng)發(fā)心連線對磨頭主軸軸線在水平面

7、內(nèi)的平行度誤差對工件尺寸精度的影響。生該項誤差時，外圓磨床磨出的工件外形將是一個錐體，即砂輪成角度磨削, 表面有螺旋形磨紋。3 .磨頭移動相對于機床導(dǎo)軌垂直度誤差對加工精度的影 響。這項誤差的最終結(jié)果是使主軸軸線與頭架、尾座中心連線發(fā)生偏移，在磨 軸肩端面時，將造成軸肩端面與工件軸線的垂直度誤差。磨外圓時，將影響表 面粗糙度，產(chǎn)生螺旋形磨紋。三、調(diào)研報告(文獻綜述)：磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高 速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進 行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬

8、鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性 材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能 進行高效率的磨削，如強力磨削等。隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造 工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。主要有：(1) 外圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形 外表面的磨床。(2) 內(nèi)圓磨床是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形內(nèi)表面的磨床。此外，還有兼具內(nèi)外圓磨的磨床。(3) 座標(biāo)磨床：具有精密座標(biāo)定位裝置的內(nèi)圓磨床。(4) 無心磨床：工件采用無心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo) 輪驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱形表面的磨

9、床。例如軸承軸支等。(5) 平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。a.手搖磨床適用于較小尺寸及較高精度工件加工，可加工包括弧面、 平面、槽等的各種異形工件。b.大水磨適用于較大工件的加工，加工精度不高，與手搖磨床相區(qū)別。砂帶磨床：用快速運動的砂帶進行磨削的磨床。珩磨機：用于珩磨工件各種表面的磨床。(8)(9)導(dǎo)軌磨床：主要用于磨削機床導(dǎo)軌面的磨床。研磨機：用于研磨工件平面或圓柱形內(nèi)，外表面的磨床。(10) 工具磨床：用于磨削工具的磨床。(11) 多用磨床：用于磨削圓柱、圓錐形內(nèi)、外表面或平面，并能用隨 動裝置及附件磨削多種工件的磨床。(12) 專用磨床：從事對某類零件進行磨削的。按其加工對象又

10、可分為: 花鍵軸磨床、磨床、凸輪磨床、磨床、螺紋磨床等。這次畢業(yè)設(shè)計采用的就是外圓磨床，外圓磨床分為普通外圓磨床和萬能 外圓磨床，在普通外圓磨床上可磨削工件的外圓柱面和外圓錐面， 在萬能外圓磨 床上還能磨削內(nèi)圓柱面和內(nèi)圓錐面和端面。 外圓磨床以兩頂心為中心，以砂輪為刀具，將圓柱型鋼件研磨出精密同心度的磨床(又叫頂心磨床或圓筒磨床)。外 圓磨床的主參數(shù)為最大磨削直徑。外圓磨床主機由床身，車頭，車尾，磨頭，傳動吸塵裝置等部件構(gòu)成。車 頭，磨頭可轉(zhuǎn)角度、用于修磨頂針及皮輥倒角用專用夾具，動平衡架，皮輥檢測 器二部件由客戶定購。外圓磨床的特點:1、砂輪主軸軸承采用錐形成型油楔動壓軸承、砂輪主軸在低速是

11、仍具有高 的軸承剛度。2、砂輪架導(dǎo)軌采用交叉滾柱剛導(dǎo)軌，半自動進給機構(gòu)采用回轉(zhuǎn)式油缸實現(xiàn)。3、尾架軸系具有無間隙剛度的特點，電器箱，液壓箱冷卻箱與機床分離。4、富有磨削指示儀及冷卻液過濾器。5、頭架速度才有那個交流變頻無級調(diào)速。6、7、電氣采用可編程序控制器（pc）,具有自診斷功能、維修十分方便。 可選配自動測量儀。外圓磨床的用途:外圓磨床主要用于成批軸類零件的端面、外圓及圓錐面的精密磨削，是汽 車發(fā)動機等行業(yè)的主要設(shè)備。也適用于軍工、航天、一般精密機械加工車間批量 小，精度要求高的軸類零件加工。1、用于紡織紡紗行業(yè)，粗細紗機，并條機，精梳機，加彈機等上皮輥加工。2、用于生產(chǎn)制造辦公通訊設(shè)備行

12、業(yè)，傳真機，復(fù)印機，打印機，刻字機等 上膠輥加工。3、適用于印刷，食品,醫(yī)藥行業(yè)自動輸送裝置上皮輥，塑料加工。四、參考文獻:1.單輝祖.材料力學(xué).北京：高等教育出版社.2004.82.成大先.機械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004.13.陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京：高等教育出版社2000.34.高鐘毓.機電控制工程.北京：清華大學(xué)出版社.2002.45.李科杰主編.新編傳感器技術(shù)手冊.北京：國防工業(yè)出版社.2002.16. 唐增寶，何永然，劉安俊機械設(shè)計課程設(shè)計M武漢：華中理工大學(xué)出 版社 1999.37濮良貴，紀名剛機械設(shè)計M北京：高等教育出版社，20018.成大先機械設(shè)計手冊.單行本

13、.機械傳動M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2004.1五、方案論證:1、結(jié)構(gòu)的設(shè)計機床設(shè)計的方法主要有實驗設(shè)計、經(jīng)驗類比設(shè)計和計算機輔助設(shè)計等。(1)實驗設(shè)計是指通過機床的實驗研究來進行定性分析或定量比較，選擇 較好方案，并確定零部件的合理結(jié)構(gòu)尺寸等。這種設(shè)計方法能夠較好的利用材料 并可明顯提高機床性能，但只能進行局部調(diào)整，還無法做到按即定要求的優(yōu)化設(shè) 計。(2) 經(jīng)驗類比設(shè)計是指通過對現(xiàn)有機床的類比或沿用以往經(jīng)驗來選用機床 零件的材料、確定部件及整機的結(jié)構(gòu)尺寸和技術(shù)條件等。這種設(shè)計方法簡單易行, 但不能發(fā)揮零件材料的潛力，也不能保證機床的良好性能。(3) 計算機輔助設(shè)計(CAD是指由電子計算機對機

14、床產(chǎn)品的有關(guān)資料進行 檢索，對有關(guān)數(shù)據(jù)和公式進行快速運算，進行最佳設(shè)計判斷，實現(xiàn)綜合設(shè)計，通 過圖象顯示，設(shè)計人員可直接修改圖形?？蓪嶋H設(shè)計問題簡化為數(shù)學(xué)模型， 根 據(jù)提供的數(shù)據(jù)和選定的目標(biāo)函數(shù)，通過計算機進行分析、計算并選定優(yōu)化方案。這種設(shè)計方法可做到滿足即定要求的優(yōu)化設(shè)計， 而且縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì) 量并節(jié)省人力等。機床的設(shè)計包括機床總體布局方案設(shè)計、機床工藝方案的擬定、機床運動方 案的擬定、機床技術(shù)參數(shù)的確定、主運動參數(shù)的確定、動力參數(shù)的確定以及運動 參數(shù)的確定。本結(jié)構(gòu)主要涉及磨床工作臺的橫向運動和縱向運動， 橫向運動采用滾珠絲杠 副，縱向運動采用齒輪齒條傳動。主要傳動機構(gòu)是帶輪傳動。2、工作原理該磨床主要加工陶瓷材料，根據(jù)陶瓷材料選擇道具的材料。機床的動力源 是步進電機，通過V帶把主運動傳遞到砂輪軸上，機床的進給運動有兩個， 個是工件的橫向運動，一個是工件的縱向運動。橫向運動和