【文章內(nèi)容簡介】 1 緒論 6 具有較好的切削性能。應(yīng)用這一多刀多刃的切削工具進(jìn)行磨削加工 ， 對鋼材的切除率已達(dá)每 mm 寬砂帶 200～ 600 mm3 / min。 B 加工表面質(zhì)量高。砂帶磨削時接觸面小摩擦發(fā)熱少 ， 且磨粒散熱時間間隔長 ，可以有效地減少工件變形及燒傷 ， 故加工精度高 ， 尺寸精度可達(dá) 177。， 平面度可達(dá) 0. 001mm。另外 ， 砂帶在磨削時是柔性接觸 ， 具有較好地磨削、研磨和拋光等多重作用 ， 再加上磨削系統(tǒng)振動小 ， 磨削速度穩(wěn)定使得表面加工質(zhì)量粗糙度值小 ， 殘余應(yīng)力狀態(tài)好 ， 工件的粗糙度可達(dá) Ra0. 4～ 0. 1μm ， 且表面有均勻的粗糙度。但由于砂帶不能修整 ,故砂帶磨削加工精度比砂輪磨削略低。 C 工藝靈活性大 ， 適應(yīng)性強。砂帶磨削可以方 便地用于平面、外圓、內(nèi)圓磨削、復(fù)雜的異形面加工、切削余量 20mm 以下的粗加工磨削、去毛刺和為鍍層零件的預(yù)加工、拋光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、消除焊接處的凸瘤、代替鉗工作業(yè)的手工勞動。除了有各種通用、專用設(shè)備外 ， 設(shè)計一個砂帶磨頭能方便地裝于車床、刨床和銑床等常規(guī)現(xiàn)成設(shè)備上 ， 不僅能使這些機床功能大為擴展 ， 而且能解決一些難加工零件如超長、超大型軸類、平面零件、不規(guī)則表面等的精密加工。 D 砂帶有很大的彈性 , 因而整個系統(tǒng)有較高的抗振性。 E 砂帶尺寸可很大 ， 適用于大面積高效率加工 ,且設(shè)備簡單 ， 操作安全 ， 使用維護(hù)方便 ， 更換砂帶和培訓(xùn)機床操作人員花費時間較少。 F 在加工過程中砂帶增長 ， 外形和尺寸達(dá)不到高精度 ， 加工零件上的尖銳突出部位和用細(xì)粒度磨料精磨困難 ， 砂帶的堅固性比較低 ， 同時在大多數(shù)情況下砂帶不可能修正 ， 所以使用期限短。 3) 砂帶磨床設(shè)計： 砂帶磨床設(shè)計一般包括下面三部分內(nèi)容： A 傳動設(shè)計：一般來說，機床傳動設(shè)計相對較簡單，主要由三方面組成： a 砂帶的主運動 b 砂帶的進(jìn)給運動 c 工件的進(jìn)給運動。 B 主要機構(gòu)設(shè)計： a 砂帶張緊裝置 b 接觸輪設(shè)計。 C 主要技術(shù)參數(shù)選擇：砂帶速度 、砂帶長度、寬度、砂帶電動機功率。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 2 總體方案設(shè)計 7 2 總體方案設(shè)計 工件加工工藝分析 本課題中，研究摩擦片表面去毛刺的解決方法，上一章節(jié)中對其加工現(xiàn)狀做了簡要介紹，可以看出，現(xiàn)有的加工方法中砂帶磨削應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)實惠的方法。根據(jù)《中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) —— 工程機械制動摩擦片技術(shù)條件》（ JB/T 88171998），摩擦片加工過后，其外觀質(zhì)量要求為：摩擦片的外觀不應(yīng)有影響使用的龜裂、傷痕、分層、氣泡、翹曲、扭曲等缺陷。同時，摩擦片的推薦材質(zhì)一般有銅絲石棉編織帶、鋼纖維樹脂模壓型、石棉橡膠樹脂模壓型，本課題 中將重點針對鋼纖維樹脂模壓型這一類進(jìn)行專用砂帶磨床設(shè)計。由于摩擦片屬于薄板工件，往往其厚度在幾到幾十毫米之間，因而在加工過程中難于對其定位夾緊，且易變形，所以在加工過程中必須特別注意。摩擦片的表面去毛刺這一加工過程，可以理解為對其表面進(jìn)行精加工，或者可以看成對其表面進(jìn)行拋磨，以最終達(dá)到使用要求，所以在加工過程中沒有大的磨削量。最終摩擦片加工后將達(dá)到：尺寸精度 177。 ，平面度 ，工件粗糙度 Ra um 。針對以上問題，下面將詳細(xì)敘述其解決辦法。 首先，摩擦片表面去毛 刺只是對表面進(jìn)行加工，因而所要設(shè)計的砂帶磨床將定義為平面砂帶磨削磨床。就平面砂帶磨削而言，實現(xiàn)平面磨削的方式只能是接觸輪式和壓磨板式，因此平面砂帶磨削的接觸方式、工件運動軌跡以及磨頭結(jié)構(gòu)的布局和組合形式等都是以此為基礎(chǔ)的 [6]。本設(shè)計將采用接觸輪式設(shè)計。 其次，針對摩擦片屬于薄板工件，難于定位夾緊、易變形等特點，且只對鋼纖維樹脂模壓型這一類進(jìn)行磨床設(shè)計。將采用磁臺對其加緊定位，傳輸帶進(jìn)行工件進(jìn)給的組合方式來實現(xiàn)。 最后，由于加工過程中，不需要大的磨削量，所以磨頭將設(shè)計為固定，即磨削主運動為固定，磨削量的控制 將由一個微變升降工作臺來實現(xiàn)。 機床總體布局 上文已經(jīng)提到，將設(shè)計一個平面砂帶磨削機床，且主要需要一個磨頭、磁臺、傳輸帶、工作臺組合成一臺機床。因而，將采用傳輸帶式平面砂帶磨床的形式，簡明布局見圖 2： 由圖分析，工件隨傳輸帶一次進(jìn)入磨削區(qū)域，由磁臺對其定位夾緊，效率高，易于實現(xiàn)，操作很簡單，便于自動化。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 2 總體方案設(shè)計 8 1磨頭 2工件 3磁臺 4工作臺 5傳輸帶 圖 2 ：機床總體布局示意圖 機床主要技術(shù)參數(shù)的確定 砂帶磨床的主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計包括磨削速度即砂帶速度；砂帶長度、寬度 ；工件進(jìn)給速度即傳送帶速度；驅(qū)動砂帶電機功率。 由于去毛刺屬于輕載精加工，一般砂帶速度選擇為 2535 m/s ，本設(shè)計中將選用 30 m/s ，即 Vs=30 m/s 。此外工件速度將定于 3 m/min，即 Vw=3 m/min ，以此保證工件加工的足夠精度。 砂帶磨床主要參數(shù)選擇如下： 砂帶速度： Vs=30 m/s 工件進(jìn)給速度： Vw= 3m/min 砂帶： 1950mm 200 mm（長度 寬度）（ VSM KK711 422） 砂帶磨頭電機額定功率： 15 Kw （ Y160L4） 加工范圍 ：工件直徑 200mm，厚度 320 mm 傳送帶尺寸： 1800 mm220 mm（長度 寬度） 磁臺尺寸： 200mm200mm（長度 寬度） 進(jìn)給系統(tǒng)電機額定功率： Kw （ Y132S8） 電源： 380V/220V 50HZ 磨削方式：干磨 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 磨頭設(shè)計 9 3 磨頭設(shè)計 磨削分析與計算以及磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 磨削力的理論計算： 磨削力是研究砂帶磨削過程中的一個極為重要的參數(shù)，它和砂帶的磨損，磨削表面質(zhì)量及比磨削能等有著直接關(guān)系。而且磨削力易于測量和控制，因此可 以用磨削力診斷磨削狀態(tài)，作為適應(yīng)控制的評定參數(shù) [7]。且通過磨削力的計算可以對磨床的后續(xù)設(shè)計做好準(zhǔn)備。一般來說，磨削力可以分解為法向和切向兩個方向的力，具體計算如下： 已知：砂帶速度 Vs=30m/s，工件速度 Vw=3m/min，砂帶寬度 B=200mm,有效磨削深度 ap=，比磨削能 Us=800kg/mmmm。 根據(jù)公式計算如下： 法向磨削力： Fn=(Us B)/Vs (31) =511N 切向磨削力： Ft=(Us B)/ （ 32） =355N 由于砂帶磨削其磨削分力的比例（即切向力和法向力之比）不同與常規(guī)的車、刨、銑等 [8]。一般的車、銑等工序的切向分力是法向風(fēng)力的 2 3 倍；而砂帶磨削的情況卻正好相反，因為起磨削深度和進(jìn)給量均很小，而磨粒的切削刃鈍圓半徑較大且為負(fù)前角切削的緣故，經(jīng) 實驗研究表明，砂帶磨削時一般為： Ft/Fn= （ 33） 本設(shè)計中， Ft/Fn =355N/511N=， 所以滿足這一規(guī)律，即說明各參數(shù)設(shè)定合適。 磨削功率計算： 由物理學(xué)與功率的關(guān)系可知： N=FV/1000 （ 34） 式中 N—— 功率（ kW） F—— 作用力（ N） V—— 物體在力 F作用下 的運動速度（ m/s ） 顯然對于砂帶磨削來說，上式中 F=Ft（切向磨削力） V=Vs（砂帶磨削速度） 所以，砂帶磨削的功率應(yīng)為： N= Ft Vs/1000 （ kW） （ 35） 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 磨頭設(shè)計 10 因而，由（ 35）計算得： N= Ft Vs/1000=(35530)/1000= 由于電機在傳輸過程中有必要的功率損失，所以選用電機 Y132S4 ， 其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下： 額定功率： 15Kw 滿載轉(zhuǎn)速： 1460r/min 起動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩： 最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩： 砂帶張緊力計算： Fo= PB （ 36） 式中 P—— 砂帶張力系數(shù) 50100/25mm B—— 砂帶寬度 200mm 由（ 36）計算得： Fo=PB =400800N 磨頭結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計： ① 接 觸輪設(shè)計 驅(qū)動輪直徑（ D1 ）的確定 驅(qū)動輪直徑（ D1 ）可由下式計算，即 D1=（ 601000Vs） /πNS （ mm） （ 37） 式中 Vs—— 砂帶速度 30m/s Ns—— 驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速 r/min 初定驅(qū)動輪直徑 D1 =250mm，可由公式（ 37）得： Ns=（ 601000Vs） /πD1 =2304 r/min 由于砂帶驅(qū)動電機的滿載轉(zhuǎn)速 N=1460r/min 由此可得主運動傳動比 i： i=NS/N=2304/1460= 取標(biāo)準(zhǔn)值 i=. 因為設(shè)計中選用接觸輪式且驅(qū)動輪為接觸輪，所以接觸輪直徑 D 即為驅(qū)動輪直徑 D1，即 D= D1=250mm 。同時，由于去毛刺的加工性質(zhì)為輕載精加工，因而接觸輪將選用表面為平坦?fàn)畹男问?，輪材選用呂材，表面材料為橡膠，硬度和密度為 Hs=4095[9]，具體設(shè)計見附圖。 ② 張緊輪設(shè)計 砂帶必須在一定張緊力作用下才能工作，張緊機構(gòu)產(chǎn)生的張緊力通過張緊輪使重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 磨頭設(shè)計 11 砂帶得以張緊，并在驅(qū)動作用下使砂帶進(jìn)行磨削，張緊輪不 但起張緊砂帶的作用，而且還起導(dǎo)向作用，使砂帶不致偏離接觸輪。張緊輪直徑越大，導(dǎo)向控制越靈敏。一般情況下建議直徑大于 υ125mm。張緊輪過小會引起砂帶彎曲過分或振動，也會使其轉(zhuǎn)速過高帶來其他不利影響。為使砂帶定心，張緊輪和驅(qū)動輪外圓都要求作成中凸弧形。中凸高度值不能過大，否則會引起砂帶振動及受力不均并使砂帶中部損傷。本設(shè)計中，因為 B=200mm，中凸高度值由查閱有關(guān)資料得： σ=2mm。 同時為了磨削性能的抱枕，必須讓砂帶有一定的包角，且由于驅(qū)動輪為接觸輪，所以張緊輪直徑 D2應(yīng)該小于接觸輪直徑 D。 綜 上，選定張緊輪直徑 D2=200mm。 砂帶尺寸選擇及計算： 前文提到選用的砂帶為： 1950mm200mm（長度 寬度）（ VSM KK711 422 ），其粒度為 P=120,可以很好的完成加工要求。 由于接觸輪與張緊輪的直徑都已經(jīng)確定，又選定砂帶型號，即已知： D=250mm、 D1=200mm、 L=1950mm。因而可以計算出帶輪間的中心距 d和砂帶的包角 a，公式如下： 中心距： d=（ LπDm） /4+（ ） /4 （ 38） 式中 Dm=（ D+D2） /2； △ =（ DD2） /2； 可得： d= 驅(qū)動輪包角： a=180176。+[(DD2)60176。]/d （ 39） 可得： a=176。 由于包角的大小影響砂帶的傳載能力，包角越大，傳載能力越強，一般來說包角越大越好。若包角過小，傳遞動力時易打滑。計算包角不得小于許用包角值 [a]，即 a≥ [a] 這在磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計時非常重要。驅(qū)動輪面是鋼材或鋁材時取 [a]=150176。，而本設(shè)計中 a=176。，滿足條件。 砂帶磨削 過程中的受力分析： 上文提到本設(shè)計將采用接觸輪式磨削，而接觸輪式磨削是砂帶磨削所有類型中應(yīng)用最多，也是最有代表性的形式，其結(jié)構(gòu)方式有兩種基本形式：接觸輪直接作為驅(qū)動輪，另一輪子為張緊輪；接觸輪不做驅(qū)動輪，驅(qū)動輪同時又是張緊輪。考慮到機床的總體布局，本設(shè)計中將采用接觸輪直接作為驅(qū)動輪的形式。砂帶磨削過程中的砂帶受力分析如下： 當(dāng)砂帶靜止時，上下兩邊的砂帶張