立式磨簧机设计(总体、磨头设计)设计说明书.doc

南通职业大学毕业设计说明书 1前言弹簧是人们熟悉的机械基础件，它适用于缓冲或减振，在机械设备、生活用品上的各种弹性元件都属于弹簧弹簧元件在机械设备中往往处于运转的关键部位，它的质量优劣对主机的质量水平有重要影响弹簧的优劣不仅取决于弹簧材料，还取决于弹簧的加工工艺中国弹簧行业专业化、自动化程度还比较低，不少工序还停留在手工操作水平上工人劳动强度大、劳动条件差、生产效率低国外磨簧等关键工序都已实现机械化、自动化德国磨簧机有10种，中国仅有4种，而且设备精度较差为满足国内弹簧生产的需要现设计立式磨簧机磨簧机主要用于弹簧端面的磨削弹簧钢丝经过卷簧机卷制，形成弹簧的半成品，其两个端面不平行，还不能满足使用要求需要通过磨簧机将半成品的两个端面磨平，并使两端面与弹簧的轴线保持一定的垂直度磨簧分两种形式：A.只需将弹簧端面磨平； B.高度磨削除了要把弹簧端面磨平外，还要把弹簧磨到指定的高度本课题来源于盐城市双圆弹簧厂为高效率磨削弹簧端面需设计立式磨机其中： a.磨簧机应能满足加工要求，保证加工精度；b.磨簧机应运转平稳，工作可靠，结构简单；c.工件装卸方便，便于维修、调整；d.尽量使用通用件，以便降低制造成本。

在陈祥林老师的指导下，首先进行了方案论证，确定机床总体结构由于磨簧机是针对弹簧磨削而设计的，所以整个设计过程都是围绕弹簧磨削这一功能而展开的首先根据弹簧的材料，选择合适的砂轮，然后根据普通磨削的要求确定砂轮转速、工件转速、砂轮的进给量等根据以上的参数计算磨削功率，分析拟定传动装置的简图，画出总装备图，然后根据装备图设计零件图2总体方案论证本次设计的课题是立式磨簧机，用于弹簧端面的磨削为避免弹簧多次装夹引起的加工精度误差，以及减少装夹时间，拟采用两个砂轮一起磨削，提高工作效率两个砂轮有两个独立的电机驱动为适合加工不同高度的弹簧，以及在磨削时砂轮实现进给运动，磨头要能实现轴向移动为简化传动机构的结构，只要一个磨头实现进给，另一个磨头固定2.1进给磨头的确定为弹簧顺利进入磨削区域，下磨头要和工作台处于同一个平面假如下磨头实现进给运动，那么工作台也要随着磨头运动工作台比较质量比较大，上下运动在结构上比较复杂，定位难以实现，加工精度难以得到保证综合各方面因素，确定由上磨头实现进给运动下磨头在经过长时间的磨削运动，砂轮厚度会减小，砂轮就会低于工作台，料盘就难以实现旋转运动所以砂轮经过一段时间磨削后，下磨头需要实现高度补偿，使砂轮和工作台重新处在同一个平面。

在结构上用升降杆来调节下磨头高度2.2工作台高度的确定工作台的高度主要根据人的身高来确定，工作台不宜太高，太高会使工人的手上抬，长时间工作会加快工人的劳累；工作台太低，使工人弓着腰工作，同样加快工人的疲劳工作台高度定位标准是使工人工作舒适综合国人的平均身高，工作台的高度拟确定120.5㎝2.3工作台工作方式为便于以后磨头的维修、调整，把工作台设计成活动的，即磨头在维修、卸载时可以方便地把工作台打开3磨头设计3.1工件材料 弹簧材料的种类繁多,目前大量使用的是弹簧钢,其次是具有特殊性能的弹簧材料,如不锈耐酸钢、耐热钢(合金)、铜合金以及橡胶、塑料等一般弹簧钢包括:a.碳素弹簧钢 ；b.合金弹簧钢 本次设计拟确定工件材料为碳素弹簧钢和合金弹簧钢3.2砂轮的选择砂轮选择应考虑的因素：砂轮对磨削过程的影响是多方面的，其中包括加工精度，表面粗糙度和生产效率等为了获得良好的磨削效果，正确选择砂轮十分重要选择砂轮时主要考虑下列磨削条件和技术要求：a．工件材料的物理机械性能；b．工件的热处理方法；c．工件的加工精度和表面粗糙度的要求；d．工件的形状和尺寸；e．工件的磨削余量；f．磨削方式（外圆、内圆或平面磨、开槽、切断等）；g．磨削用量，切削液情况，磨床情况，生产类型以及操作者的熟练程度。

3.2.1磨料的选择磨料直接参加磨削工作，所以磨料的硬度要高，耐热性要好，还要具有一定的韧性和强度；为了能进行切削，磨料上还必须具有锋利的边刃磨料分为天然磨料和人造磨料两大类一般天然磨料含杂质多，质地不均 表3-1磨料的特点和应用范围磨料名称新代号旧代号特点应用范围棕刚玉AGZ棕褐色、硬度高韧度大、价格便宜磨削和研磨碳钢、和金刚、铸钢、硬青铜等白刚玉WAGB白色，硬度比棕刚玉略高，韧度较棕刚玉低磨削、研磨、衘磨和超精加工、淬火钢、高速钢、螺纹、齿轮及薄壁零件等单晶刚玉SAGD浅黄色或白色，颗粒呈球状，硬度和韧度都比白刚玉高磨削、研磨或衘磨不锈钢和高钒高速钢等高强度韧度大的材料微晶刚玉MAGW颜色于棕刚玉近似，刚度高，韧度和自励性能良好磨削或研磨不锈钢、轴承钢、球墨铸铁、并适于高速磨削铬刚玉PAGG玫瑰红，或紫红色，硬度和韧度比白刚玉高，磨削表面粗糙度细小磨削、研磨、或衘磨淬火钢，高速钢轴承等表面粗糙度值要求较小的量具，仪表零件和薄壁工件根据弹簧材料：碳素弹簧钢或65Mn来确定磨料，并对照磨料的应用范围来选择对照表3-1，综合考虑磨料的应用范围以及价格，磨料选择棕刚玉，代号：A。

3.2.2粒度的选择砂轮的粒度是指砂轮所含磨料颗粒尺寸的大小，通常以粒度号表示磨料按其颗粒尺寸大小分为41个号，粒度号数越大颗粒越小选择磨料粒度时应遵循以下原则：粗磨用粗粒度、精磨用细粒度；工件材料软、塑性大（如有色金属）和磨削面积大的时，为避免砂轮堵塞，应选用粗粒度；成形磨削和高速磨削时粒度应选细些；磨削淬火钢及硬质合金钢时，宜选用中等粒度的磨料；内磨应选用较外磨为粗的粒度；磨削大尺寸工件、薄板及薄壁工件应选用较粗的粒度 表3-2不同粒度磨具的使用范围粒度号数实用范围非金刚石磨具22~40磨钢锭、去铸件毛刺、切钢坯等46~60一般外圆、内圆、平面、无心磨、工具磨等60~90外圆、内圆、平面、无心磨等半精磨100~240精磨、成形磨、衘磨、超精磨刀具刃磨280~W20精密磨、衘磨、螺纹磨等超精加工W20以下研磨、精细磨、境面磨等超精加工表3-3加工表面粗糙度与磨料粒度的关系磨料粒度加工表面粗糙度Ra(μm)24~36≤5>36~462.5~1.25>46~600.63~0.3280～1200.16 弹簧端面磨削是一次性磨削，且对端面的粗糙度要求不是太高，根据粒度与粗糙度的关系，对照表3-2，表3-3，磨具的粒度选取50。

3.2.3磨具硬度的选择磨具硬度是指沙粒在磨削力的作用下，从磨具表面脱落的难易程度硬度高，表示磨粒难易脱落，硬度低则表示容易脱落硬度选择的一般原则是：加工硬钢或淬火钢时选择较软的磨具，加工软钢时选择较硬的磨具；加工青铜、韧黄铜时选软磨具；磨具与工件接触面积大时选择较软的磨具；磨削导热性差的材料时选择较软的磨具；精磨、精密磨、超精磨和成形磨时，应该选择硬的磨具；磨平面时应选用磨削相同金属零件外圆时为软的砂轮；干磨时所用砂轮应较湿软些；镜面磨削、缓进时宜选较软砂轮；采用宽砂轮大纵向进给磨外圆时应选较软砂轮；砂轮粒度较细时，硬度应稍软些机械加工中常用的砂轮硬度等级是H-N弹簧磨削是干磨，由弹簧材料可知，弹簧的材料的硬度属于中硬，根据磨具选用原则，弹簧磨削磨具选中软，代号为K3.2.4结合剂的选择 表3-4 结合剂的分类及应用范围名称代号特性应用范围陶瓷结合剂V由粘土等配置，化学性质稳定，耐热、耐油、耐酸、耐碱，多用性好，耐用度高，强度较高，成本低，但较脆适用成形磨削，如磨螺纹、齿轮、轴承滚道等，砂轮速度宜在35m/s以下树脂结合剂B强度高、弹性好，能在高速下工作，耐热性差，在200摄氏度以上失去粘结作用,不耐算碱可作较厚的砂轮和石墨砂轮，用于细粗糙度、高精度磨削，用作切断和开槽用的薄片砂轮，修磨钢坯、铸件的粗粒度砂轮橡胶结合剂R弹性好磨粒容易脱落,耐热、耐酸、耐油性均差，且有异味可作切断、开槽用的薄砂轮及抛光砂轮、无心磨导轮，不适于粗磨金属结合剂J强度高、韧度高和成形性好，但自励性差常用的为青铜结合剂，主要用于金刚石砂轮，用于粗磨，半精磨硬质合金及切断光学玻璃、陶瓷、半导体等根据结合剂的特性和应用范围选择：陶瓷结合剂。

3.2.5 磨具形状及尺寸的选择A．砂轮型号的选择各种砂轮的形状及尺寸在参考文献[11]中已有规定表3-5砂轮型号砂轮名称代号一般用途平形砂轮P根据不同尺寸用于外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨、工具磨、螺纹磨和砂轮机上双斜面一号砂轮PSX1用于磨齿轮齿面和磨单线螺纹双面凹砂轮PSA用于外圆磨和刃磨刀具，还用作无心磨的砂轮和导轮薄片砂轮PB用于切断和开槽等筒形砂轮N用于立式平面磨床上坯形砂轮B用其端面刃磨刀具，也可用其圆周磨平面和内孔碗形砂轮BW用于刃磨刀具，也可用于导轨磨床磨机床导轨碟形一号砂轮D1适于磨铣刀、铰刀、拉刀等，大尺寸的用于磨齿轮的齿面根据砂轮的一般用途，选择砂轮：平行砂轮，代号：PB．砂轮内外直径的选择砂轮的内外直径决定了砂轮的磨簧宽度，磨簧宽度主要有料盘来决定有设计任务书可知，弹簧的最大外径为φ50mm，根据弹簧的最大外径，通过作图法来确定相关参数图3-1砂轮、料盘位置示意图由图3-1可知，弹簧的排列宽度为100.4mm,，则砂轮的磨削宽度应该在100mm左右对照参考文献[11]，确定砂轮的内外经以及砂轮的厚度砂轮外径φ400mm，内径φ203，厚度为50mm3.3.1磨削功率计算F=C(v•f•B/ v)tg• (3-1)公式中各参数的含义：C———单位切屑所需的力（N/mm）；v———指工件的速度。

这里指弹簧相对料盘轴线的线速度；f———径向进给量（mm）,这里指料盘旋转一周后，砂轮的磨削量；B——— 原指砂轮的宽度，这里取弹簧中径的1/4；v———指砂轮的线速度；———磨粒的锥顶半角（60°～75°）确定公式中各参数值： 表3-6各种工件材料的C值工件材料花岗石硅纯铁铸铁高速钢C（N/mm）430055002800490018000根据弹簧材料65Mn和砂轮材料棕刚玉，选择：C＝10000N/ mm 表3-7 磨削常用进给量f（mm）磨削方式平面磨削粗磨0.010～0.025精磨0.005～0.015簧磨削属于粗磨，对照表3-7，f拟确定0.02mm砂轮普通磨削线速度30－35m/s,高速磨削35m/s以上弹簧磨削属于干磨，速度不宜太高速度过高会产生高温，影响弹簧的性能在这里我拟选用v＝30m/s锥顶半角＝60°由设计任务书可知，弹簧钢丝最大直径8mm,弹簧最大外径50mm，则弹簧中径为：D=50-16=34mmD=(34+50)/2=42mmB= D/4=10.1。