【文章內(nèi)容簡介】 到打磨工藝方面，實(shí)際的工作狀態(tài)就是人多效率低下。國內(nèi)自行研制的應(yīng)用型工具產(chǎn)品不斷擴(kuò)大 。如推車式底板打磨機(jī)的研制避免手工把持機(jī)器蹲下操作，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，保證質(zhì)量[3]；水輪機(jī)座環(huán)平面打磨機(jī)的研制配合徑向垂直進(jìn)給完成設(shè)備平面磨削[4]、雙轂輪打磨機(jī)的研制成功比水平圓盤打磨重量減輕2/3，產(chǎn)量增加40％[5]，大大提升了國內(nèi)機(jī)械加工領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用水平。美國采用小型鋼軌打磨機(jī)可減少列車沿鋼軌運(yùn)行時(shí)的噪聲振動(dòng)等級[5] 。但是國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)中，對于焊縫方面的處理工藝存卻比較落后，如：道路軌枕模具加工工藝，機(jī)械加工過程中，上一工序焊接完成后，工人對焊縫進(jìn)行打磨，工人手握拋光機(jī)身體半躬，離焊縫較近，就會(huì)出現(xiàn)上效率低污染大，不安全的問題。機(jī)械行業(yè)焊縫打磨技術(shù)一直停留在傳統(tǒng)的手?jǐn)y式小型打磨機(jī)操作上，工人手持小型機(jī)打磨不僅效率低，而且長時(shí)間作業(yè)的疲勞和粉塵都嚴(yán)重?fù)p害人身健康?！?nm的粉塵可通過呼吸道直接到達(dá)肺部而沉淀，使人容易得矽肺病[7] 。擬定設(shè)計(jì)解決方向：可通過工作頭內(nèi)部風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓，將磨墻產(chǎn)生的灰塵吸入吸塵箱，通過過濾網(wǎng)和出氣口將空氣排出，減少灰塵對工人的傷害，同時(shí)起到環(huán)保作用。此設(shè)計(jì)可廣泛應(yīng)用于內(nèi)外墻面磨平和拋光處理、木工件和金屬件的打磨拋光和舊油漆的除漆處理等，大大提高施工效率和工程質(zhì)量，打磨效率是人工的46倍[7] 。也可在工作部位設(shè)置安裝除塵罩。當(dāng)前，國際技術(shù)上對于解決的方案，設(shè)計(jì)中普遍采用的設(shè)備有：新型直線打磨機(jī)(New StraightLine Sander)重量輕噪音??；砂帶工具(Dynafile Abrasive Belt Tool) 絕熱、安全、舒適；新型無齒盤打磨器(New Gearless Disc Sander)不用齒輪設(shè)計(jì)減少停機(jī)和維修；萬能工具箱(Wersatile Dynastraight Kit)等[8] 。紐約州的Dynabrade International公司推出的新型氣動(dòng)直線打磨機(jī)是打磨木材和各種堅(jiān)固材料表面的粗型,平整和倒圓的理想工具。因其上有一個(gè)打磨平面用的標(biāo)準(zhǔn)打磨墊,也可裝上適合輪廓形狀的、能進(jìn)入尖角的和到達(dá)工件棱[8] 。DYNALINE 直線打磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是快捷高效適用于平面直線作業(yè) ，但不靈活，因此擬定方向?qū)⒅本€打磨工作行進(jìn)過程改為二維操作，即在一定平面內(nèi)對焊縫進(jìn)行打磨 ；能夠完成不同平面的要求；適用于大批大量生產(chǎn)、形狀相對規(guī)整的平面或立面等。從而實(shí)現(xiàn)高效率，易控制，便于操作，安全性好。因而，要求啟動(dòng)打磨機(jī)后，將它垂直放到工作面上，進(jìn)行來回打磨。每個(gè)行程應(yīng)盡可能的長。并且應(yīng)垂直于工作面方向施加足夠的壓力。但應(yīng)注意，在砂盤上施加的壓力過大，并不能增加打磨的速度。相反，還會(huì)減慢工作速度，并會(huì)增加砂盤的磨損。由于這種打磨方式在板件卜留行交叉的打磨痕跡，故又稱交叉打磨?；爻虒⒛ハ魅コ虝r(shí)留卜的毛刺，從而保證打磨的表面的光滑[9]。由于模具體積較大，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)只能通過砂輪的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，因此要求砂輪具有足夠的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜表面的的打磨[9]。第二章 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)本次研究的的方向是為較復(fù)雜的模具，設(shè)計(jì)一臺設(shè)備實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)打磨。通過小車沿軌道在X方向上移動(dòng),找到相應(yīng)的打磨位置，鎖定位置，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿實(shí)現(xiàn)Z軸方向上的進(jìn)給，通過軌道在支架上沿Y軸移動(dòng)實(shí)現(xiàn)打磨運(yùn)動(dòng)。如圖21原理圖。 21機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖整個(gè)設(shè)計(jì)過程需達(dá)到方案論證充分、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工作安全可靠。不同的焊接方法，生成的焊縫的質(zhì)量，包括強(qiáng)度和硬度不同，進(jìn)而影響到下一步機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的強(qiáng)度和磨削的計(jì)算。因此先從焊接方法考慮以確定焊縫的質(zhì)量。焊接過程是根據(jù)被加工件的復(fù)雜程度、要求的焊縫等級和具體的設(shè)備加工能力所決定的。焊接方法的選擇必須符合：能保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)良可靠，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)費(fèi)用低，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。因焊縫長短、形狀、焊接位置不同，使用焊接方法結(jié)構(gòu)不同[10]。電弧焊縫是由容池內(nèi)的液態(tài)金屬凝固而成，是特殊冶金過程。由于按等強(qiáng)度原則選用焊條，通過滲合金實(shí)現(xiàn)合金強(qiáng)化，因此焊縫強(qiáng)度一般不低于母材。 根據(jù)模具生產(chǎn)要求，一般鋼模對焊后的尺寸和表面平整度要求較高，因此需打磨焊縫。模具上表面的焊縫必須打磨平整與焊接上的鋼板母材的上邊沿等齊。由圖22可知打磨得位置主要是焊縫自身和熔合區(qū)。22低碳鋼焊接接頭的組織和性能變化示意圖一般焊后的打磨普通采用手提式小型打磨機(jī)，實(shí)現(xiàn)小面積打磨。圖23所示模具的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，涉及空間多方位，屬結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品，因此選用埋弧焊、手工電弧焊和氣體保護(hù)焊。從經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量要求考慮，焊條電弧焊設(shè)備簡單輕便操作比較靈活，是主要的焊接方式。因此焊縫主要是電弧焊縫。鋼軌模具上表面的焊縫為分布均勻的點(diǎn)焊如圖23，尺寸都是在圖紙要求的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，因此構(gòu)思設(shè)計(jì)一打磨裝置，該設(shè)備在模具上表面進(jìn)行打磨，實(shí)現(xiàn)人力的解放。提高效率。在預(yù)定的軌道內(nèi)，通過小車在X軸和小車導(dǎo)軌在Y軸方向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)砂輪打磨。23鋼軌模具模型圖焊縫的打磨方式的確定:本次設(shè)計(jì)選擇中型，自動(dòng)化程度高的設(shè)備。打磨的空間定位屬二維操作，即砂輪在XY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)焊縫打磨時(shí)砂輪的轉(zhuǎn)速以及摩擦力，相應(yīng)力傳遞的扭矩，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)傳動(dòng)功率計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速和功率。根據(jù)模具的焊縫所在面設(shè)計(jì)軌道方案。 最后，合理優(yōu)化選定各自方案，確定最終方案。方案：設(shè)計(jì)一個(gè)行走裝置行走小車 ，在小車上固定安轉(zhuǎn)主機(jī)裝置、電位控制開關(guān)、電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳送裝置。在平面內(nèi)設(shè)定小車軌道在Y軸方向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，小車的運(yùn)動(dòng)在軌道內(nèi)沿X軸運(yùn)動(dòng)。可滿足平面內(nèi)任意點(diǎn)的打磨。根據(jù)設(shè)計(jì)的機(jī)械自動(dòng)化要求，考慮打磨機(jī)設(shè)計(jì)方案。方案一：立式打磨機(jī)，即主機(jī)主軸在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，利用砂輪的端面磨學(xué)。見圖24。其特點(diǎn)：打磨運(yùn)動(dòng)在豎直面內(nèi)，接觸面積大。方案二：臥式打磨機(jī)，即主軸的在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，利用砂輪的側(cè)面打磨。見圖25。其特點(diǎn)：因接觸面積小，磨削能力強(qiáng)。24端面磨示意圖 25圓周面磨示意圖其特點(diǎn)：打磨機(jī)主軸在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，利用砂輪的圓周面進(jìn)行目磨削，與工件接觸的表面積較小，磨削能力強(qiáng)，符合通常的磨削模式。兩方案比較：打磨機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致徑向跳動(dòng)，通過帶輪傳動(dòng)后帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，振動(dòng)進(jìn)一步放大。砂輪在徑向面內(nèi)脈動(dòng)，方案二會(huì)對工件表面產(chǎn)生的瞬間沖擊力。方案一，則可以避免因此跳動(dòng)對工件表面平整度的要求。當(dāng)然對于表面光平整度要求不高的打磨，可以采用第二方案。本設(shè)計(jì)中，模具焊縫的打磨要求平整度光潔度較高，故本課題選第一方案。第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)主要包含傳動(dòng)動(dòng)作和機(jī)械打磨工作動(dòng)作，如圖31。該打磨機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過V型帶帶動(dòng)主機(jī)軸上的帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶輪帶動(dòng)打磨機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力從電機(jī)到動(dòng)作執(zhí)行部分的傳遞；通過手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)砂輪的縱向進(jìn)給。 31 焊縫自動(dòng)打磨機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖：打磨機(jī)整體主要運(yùn)動(dòng)有：一．電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。轉(zhuǎn)速高低由自身的型號和電源有直接關(guān)系。二．皮帶輪傳動(dòng)：將電機(jī)輸出功傳遞到砂輪機(jī)主軸。實(shí)現(xiàn)了能量的進(jìn)一步傳遞。三．主軸轉(zhuǎn)動(dòng):帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)。是整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)和安裝的中心部分。四．砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)：與模具表面接觸后實(shí)現(xiàn)打磨動(dòng)作，對焊縫進(jìn)行清理。五．小車在X軸方向及小車