抛光机的设计

优秀设计

目 录

综 述 (1)

1. 抛光桶设计参数 (4)

2. 传动方案 (5)

3. V 带的设计 (5)

3.1确定设计功率 (5)

3.2选择带的型号 (6)

3.3确定带轮的基准直径21d d 和 (6)

3.4验算带的速度 (6)

3.5确定中心距A 和V 带基准长度d L (6)

3.6确定中心距和小轮包角 (8)

3.7确定V 带根数Z (7)

3.8确定初拉力0F (8)

3.9计算作用在轴上的压力 (8)

3.10带轮结构设计 (9)

4. 滚筒的设计 (9)

4.1滚筒结构 (9)

4.2轴承的选择 (10)

4.3键的校核 (10)

5. 结论 (11)

6. 参考文献 (12)

综述

机械零件投入机械加工的每张图纸都有去毛刺的技术要求，去毛刺工序，工艺人员往往无法编制工艺文件，通常采用锉刀、布轮、砂布、砂带等办法来去除毛刺。随着科学技术的进步和生产的发展，人工去毛刺已不能适应现代市场竟争的产品质量和生产方式的要求，光整加工技术逐步取代了传统的去毛刺工艺，而且越来越被人们所重视，目前有些先进企业机械零件的精整与光饰已被技术人员编入图纸技术要求的内容，并形成了标准工序。

滚磨光整加工技术的实用工艺过程是：除油处理→光整加工及去毛刺→分选→清洗→烘干→防锈处理

◆除油处理：光整前的零件要进行彻底除油处理，常采用超声波清洗方法效果最佳。如果工件上油污进入，磨块切削力明显减弱，磨剂作用会降低、光整效果、效率下降，光整后的零件表面不光亮。

◆光整加工：光整加工主要是根据被光整零件件的结构形状、尺寸大小及光整要求选择或确定设备形式、设备规格、工艺用料、工艺参数等内容。

◆光整加工后处理包括三方面：磨块与工件的分选、磨块与工件的清洗及工件的脱水防锈。

磨块与工件的分选常用方法有：手工筛选、机械筛选、振动筛选、手工电磁分选和传送带式磁力分选，可根据实际情况选用。磨块与工件的清洗采用超声波清洗方法最佳，再用清请水冲洗干净，要特别注意工件的脱水烘干和防锈处理。

大量工艺试验发现，工件经滚磨光整加工后表面光洁铮亮，其表层的活跃金属分子赤裸暴露在空气中很快氧化变黑，继而生锈，原因清洗后留在零件表面上的水膜形成了电化学腐蚀所必须的一层电解质溶液。水的电离度虽小，但仍可电离成H + 和[OH] - ，这种电离过程随温度升高而加快。同时水中还溶解有CO 2 、SO 2 等，都极易与水结合。

H 2 O→H + + [OH] –

CO 2 + H 2 O→H 2 CO 3 →H+ + [HCO 3 ] -

铁和铁中的杂质浸泡在有H+、[OH] - 和[HCO 3 ] - 等多种离子的溶液中一样，形成了腐蚀电池，铁是阳极、杂质是阴极。一般情况下，水膜里含有氧气，阳极上的铁被氧化成Fe 2+ 离子，在阳极上获得电子的是氧，然后与水结合成[OH]-离子。腐蚀反应为：

2 Fe+ O 2 +2 H 2 O＝2Fe（OH） 2

由此看来，光整前除油处理和光整后的脱水烘干、防锈处理是非常必要的，二者缺一不可，其方法也很多。脱水烘干通常采用工业型甩干机，防锈油用主要成份是羊毛脂，石油磺酸钡，石油磺酸钠及助剂。

磨粒流抛光

原理:在磨粒流加工过程中，夹具配合工件形成加工通道，两个相对的磨料缸使磨料在这个通道中来回挤动（如图1）。磨料均匀而渐进地对通道表面或边角进行研磨，产生抛光、倒角作用。

图1 磨粒流加工原理

机床、磨料和夹具是磨粒流加工的三个要素：

◆挤压研磨机床：其作用是固定工件和夹具，控制挤出压力。在一定的压力作用下，使磨料研磨被加工表面，得到去毛刺、倒角的效果。机床压力范围从7～224 kg/cm 2 ；

◆磨料：是由一种具有粘弹性、柔软性和切割性的半固态载体和一定量磨砂拌和而成。不同载体的粘度、磨砂种类、磨粒大小，可以产生不同的效果。常用磨料类型有：碳化硅、立方氮化硼、氧化铝和金钢砂。砂粒尺寸在0.005～1.5mm。高粘度磨料可用于对零件的壁面和大通道进行均匀研磨；低粘度磨料用于对零部件边角倒圆和小通道进行研磨；

◆夹具：使零件定位，并引导磨料到达被加工部位，堵住不需要加工的部位。

要顺利完成零件的磨粒流加工，得到最佳加工效果，影响因素很多，除设备以外，还包括磨料的选择、挤压力的大小、循环次数、夹具的合理设计等。

优点:挤压研磨是对金属材料进行微量去除，对零件内腔交叉部位去毛刺并倒圆，达到精细加工的目的。磨粒流加工具有精确性、稳定性和灵活性。广泛用于汽车业和各种生产制造业。它最根本的优点是：可以通达零件复杂而难以进入的部位；抛光表面均匀、完整；批量零件的加工效果重复一致。这些加工特点使零件性能得到改善，寿命延长，同时减免繁杂的手工劳动，大大降低劳动强度。如汽车进气管，手工抛光其内表面时，只能先切割开，抛光后再焊接起来。而用磨粒流加工方法，不需要切割打开就可以完成内表面抛光。除了作为一种抛光手段，磨粒流工艺还可以对一些表面形状公差、质量要求极其严格的零件进行微量磨削加工。

应用：磨料流加工适用于加工不同的零件和尺寸。小至0.2mm的小孔或1.5mm 直径的齿轮，大至50mm直径的花键通道，甚至1.2m的透平叶轮。加工大型零件的机床可以装置回旋臂或输送轨道。

该工艺已广泛用于汽车零部件的精加工：进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、气缸头、涡轮壳体和叶片、花键、齿轮、制动器等。如：粗糙的气缸头铸造件在专门的二工位磨粒流生产线上，每小时生产量可达到30件，粗糙度从Ra4μm或Ra5μm达到Ra0.4μm,可使废气排放量减少7％，发动机功率增加6％，行驶里程数增加5％。

近年来研制开发出的微孔磨粒流机床，在加工喷油嘴方面独树一帜。它根据挤出压力、磨料温度和粘度之间的关系，进行复杂的程序运算。加工过程中，当喷油嘴的设定流量到达时，加工即自动停止。加工时间在10秒左右，流量散差可控制在±1%。与此加工设备配套的还有流量测试仪以及高压清洗设备。这些设备可根据用户需要，提供单工位或多工位的。也可以是带机械手连接，包括加工、测量、清洗的全套系统。

电化学去毛刺

零件内通道相交处粗糙并带有毛刺一直是令人头痛的问题。电化学去毛刺是解决这些问题的好方法。这一技术是用成形工装，对工件的选定部位进行加工,接通电流的电解液在工件和工装之间通过，瞬间溶解毛刺，去毛刺的同时，在内

通道相交处产生均匀、精确的倒圆边角。加工时间一般在10秒到30秒之间。大多数工件采用多个电极头工装，可以达到更高的工作效率。去除量取决于工件（正极）和工装（负极）之间电流量的大小。电极头通常设计成与工件表面相对称的形状。对金属材料制成的零件自动地、有选择地完成去毛刺作业。它可广泛用于气动、液压、工程机械、油嘴油泵、汽车、发动机等行业不同金属材质的泵体、阀体、连杆、柱塞针阀偶件等零件的去毛刺加工。

图2 电化学加工原理图

电化学去毛刺是一种有特色，效率高的生产技术，适宜加工各种金属零件，用以去毛刺，成形机加工，边角倒圆、精整。铸造的、锻造的、机加工，或电火花加工的零件都可以用电化学的方法抛光。去除量在0.01mm到0.5mm之间。一般情况，光洁度可改善5到10个数量级。抛光后的产品表面均匀光滑，而且镜样闪亮。

电化学抛光的典型应用包括：有高纯净度要求的零件；人体手术植入件；瓶模；以及各种各样的不锈钢零件。如：电解加工柴油机喷油嘴零件时，在中孔处加工出一个壁面光滑的定量空腔，同时对交叉孔道、边角倒圆。

美国的电解自动去毛刺设备，具有一小时能加工成百件产品的能力。在电化学去毛刺的自动系统上加工汽车用安全气囊装置上的壳体，每个壳体上共有48个小孔，8个壳体同时加工，10秒钟以内完成所有孔的去毛刺加工。

抛光是制造型腔模具的一道重要工序。它的成本占模具成本的5%~30%，急需使用的模具往往在抛光时间跟不上要求。电化学机械抛光，同时结合SD1型独有的液体抛光技术，应用于各种复杂形状的金属模具的零件，收到了极佳效果。

1. 抛光桶设计参数

抛光桶设计参数设定如下：动力机为Y系列三相异步电动机，功率

P=7.5KW ，转速min,/14401r n =抛光桶转速min,/6302r n =每天工作16h 。 查表可得 Y 系列三相异步电动机的型号及相关数据选择可选择Y100L1-4。 可查得轴径为28mm,长为50mm.

2. 传动方案

V 带传动，传动图如下图所示

图3

传动原理：如图3所示，异步电动机通电后转动，带动带轮1做回转运动，通过V 带，带动带轮2转动，在轴承之间支撑着滚筒，滚筒通过键连接到带轮2上面，随着带轮2转动而转动，当要抛光工件时，先将小零件倒入滚筒，然后加入木屑等磨料或添加剂，借助滚筒内磨料与零件间的摩擦作用，磨掉零件表面的氧化皮，产生抛光、倒角作用。

3. V 带的设计

3.1确定设计功率d P

设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工

作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：

m a d P K P ?=

式中

m P ——需要传递的名义功率 A K ——工作情况系数，查《机械设计》表11.5，得工作情况系数A K 选取A K =1.2；

所以 KW P K P m a d 95.72.1=?=?=

3.2选择带的型号

查《机械设计》图11.15，选取A 型带。

3.3确定带轮的基准直径21d d 和

查《机械设计》表11.6，V 带带轮最小基准直径min d d 知A 型带min d d =75mm,又由教材表7.3选取

小带轮基准直径：；mm d 1251= 大带轮基准直径：mm n n d d 280630/1440125)01.01(12

112≈??-=-=）（ε ，这里%1=ε设 大带轮转速min /4.636280/1440125)01.01()1(2

112r d n d n =??-=-=ε 3.4验算带的速度 s m n d v /42.91000

60144012514.310006011=???=??= 式中

1n --电动机转速； 1d ——小带轮基准直径；

即v=9.42m/s< max v =25m/s,符合要求。

3.5确定中心距a 和V 带基准长度d L

根据： )(27.021021d d a d d +≤≤+）（初步确定中心距

0.7（125+280）=283.5 ≤ 0a ≤2（125+280）=810

选取中心距0a =650mm

初算带的基准长度`d L ：

mm L a d d a d

d L d 2000,650/5.7765025.20214.3/)2

(2222121=+?+?=-+++=查表得 3.6计算中心距和小轮包角

中心距：

mm d d d d L d d L a 4.6674)(8)2/)((4

142/)(2122121=÷--+-++-= 小带轮包角：

?>?=??--?=??--?=1203.166604

.67712528018060180121a d d α 3.7确定V 带根数Z

根据00()d L

P z P P K K α=+?确定带的根数。 式中 K α——包角修正系数，考虑包角180α≠?对传动能力的影响

L K ——带长修正系数，考虑带长不为特定带长时对使用寿命的影响

0P ——V 带基本额定功率

由《机械设计》查取单根V 带所能传递的功率为0P =1.93kW ； 由式011(1)b i P K n K ?=-

计算功率增量0P ?； 其中 b K ——弯曲影响系数；

i K ——传动比系数；

1n --电机轴转速

查教材表7.4（附表5）得b K =30.772510-?；

查教材表7.5得 1.1373i K =；

故得KW P 17.00=?

查教材表7.8(附表4)得K α=0.969；

查教材表7.2得L K =1.03；

所以，

00()d L

P z P P K K α=+? 所以，选取V 带根数z=5

3.8确定初拉力0F

20 2.5500()d P K F mv vz K αα-=+

式中 d P --设计功率

v --带的速度

z ——带的根数

K α——包角修正系数 m ——普通V 带每米长度质量

查教材表7.1得 m=0.1kg/m ；

所以

N F 1.1604.91.0969

.0969.05.254.9950020=?+-???=）（ 3.9计算作用在轴上的压力

1

02cos 2sin 22Q Fz zF αβ

==

式中

0F ——初拉力

z ——带的根数

1α——小轮包角；

所以，N F Q 6.15892

3.166sin 1.16052=????= 3.10带轮结构设计

1. 带轮材料选择

本设计中转速要求不高，材料选用 HT200；

2. 带轮结构形式

本方案中带轮为中小尺寸，选用腹板轮。

3. 带轮结构尺寸

查教材表7.9得 12c h mm =， 2.75e =，e=15±0.3，2110f +

-=，.11d b =，

03430'?=±。

B=(z-1)e+2f ＝(3-1)x15+20=50mm; C=10mm;

100d d mm =；(1.82)50.456k d d mm =-=-，取k d =55mm;

4 滚筒的设计

4.1滚筒结构

滚筒端面为正六面形，两端用螺丝跟轴固定在一起，用于支撑和传动扭距，