立式磨簧机总图
目录
1前言…………………………………………………………………………………1
2总体方案论证………………………………………………………………………2
2.1进给磨头的确定…………………………………………………………………2
2.2工作台高度的确定………………………………………………………………2
2.3工作台工作方式…………………………………………………………………2
3磨头设计……………………………………………………………………………3
3.1工件材料…………………………………………………………………………3
3.2砂轮的选择………………………………………………………………………3
3.2.1磨料的选择……………………………………………………………………3
3.2.2粒度的选择……………………………………………………………………4
3.2.3磨具硬度的选择………………………………………………………………4
3.2.4结合剂的选择…………………………………………………………………5
3.2.5磨具形状及尺寸的选择………………………………………………………5
3.3.1磨削功率计算…………………………………………………………………6
3.3.2选择电机………………………………………………………………………7
3.4磨头主轴的设计…………………………………………………………………8
3.4.1磨头主轴的结构设计…………………………………………………………8
3.4.2轴的最小直径估算……………………………………………………………9
3.4.3轴的总长度……………………………………………………………………9
3.4.4各轴段直径和长度的确定…………………………………………………10
3.4.5轴承的选择…………………………………………………………………11
3.4.6轴承的润滑…………………………………………………………………11
3.4.7滚动轴承的密封……………………………………………………………11
3.5磨头进给系统设计……………………………………………………………12
3.5.1套筒和导向套的设计………………………………………………………12
3.5.2上磨头进给系统设计………………………………………………………13
3.5.3齿轮轴的校核………………………………………………………………18
4结论………………………………………………………………………………21
参考文献……………………………………………………………………………22
致谢…………………………………………………………………………………23
附录…………………………………………………………………………………24
一、选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义）
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簧机。
磨簧机的生产企业主要有杭州之江机械厂、福州立洲弹簧厂以及洛阳机床厂，摩托车减震弹簧和离合器弹簧的生产发展拉动了磨簧机生产。喷丸机依然是青岛铸造机械厂一支独秀，产品以立式喷丸机为主，滚筒式喷机已趋于淘汰，通过式喷丸机亦有少量生产。
目前国内普遍使用的磨簧机,一般是采用传动机构驱动工作台,使其在固定的导轨上作往复运动。这种结构必然存在如下问题: (1)由于磨簧工作环境较恶劣,工作导轨容易磨损,且无法补偿,从而导致所磨削弹簧的平面度及端面对轴线的垂直度难以得到保证。(2)维修周期短,费用高,难度大。
西方工业发达国家，工业基础雄厚，设备生产厂家制造水平及技术水平相当高，而国产设备普遍存在加工精度底、生产效率低、可靠性差、型号老化等问题。所以现在弹簧行业中先进的制造设备一般都依靠进口。进口设备存在的问题：一是价格高，二是维修和配件不便。但这种局面正在改变，国内已有一些生产弹簧设备的新兴企业及合资企业，其设备精度、生产效率已接近进口设备，但总体上说，还存有差距。
意义：立式磨簧机能满足加工要求，运转平稳，工作可靠，结构简单，工件装卸方便，便于维修、调整
二、具体研究（设计）内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程
内容：磨头的设计与加工，电机的选择与磨头主轴的设计
思路：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。
工作流程：收集资料，选课题→绘图→写
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。
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
3.4.1磨头主轴的结构设计
轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和结构，以及包括各轴段长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。
轴的结构主要取决以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺以及其他一些要求。由于影响因素很多，且其结构形式又因具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计具有较大的灵活性和多样性。但是，不论具体情况人如何，轴的结构一般应满足以下几个方面的要求：
a.轴和轴上零件要有准确的工作位置；
b.轴上零件应便于装拆和调整；
c.轴应具有良好的制造工艺性；
d.轴的受力合理，有利于提高强度和刚度；
e.节省材料，减轻重量；F
f.形状及尺寸有利于减小应力集中。
轴的结构设计时，一般已知装配简图、轴的转速、传递的功率及传动零件的类型和尺寸等。
3.4.2轴的最小直径估算
转轴受弯扭组合作用，在轴的结构设计前，其长度、跨距、支反力及其作用点的位置等都未知，尚无法确定轴上弯矩的大小和分布情况，因此也无法按弯扭组合来确定转轴上各轴段的直径。为此应先按扭转强度条件估算转轴上仅受转矩作用的轴段的直径轴的最小直径d ，然后才能通过结构设计确定各轴段的直径。
d =C (3-3)
C计算常数，取决于轴的材料和受载情况。
当轴段上开有键槽时，应适当增大直径以考虑键槽对轴的削弱：d>100mm时，单键槽增大3％，双键槽增大7％；d 100mm时，单键槽增大5％～7％，双键槽增大10％～15％。最后对d进行圆整。
查参考文献[10]P292表11.3（轴常用C值）：
C＝111
由公式3-3得：
d ＝111 ＝17.35mm
电机和轴的连接方式是直联，即在轴的一段开孔，电机主轴套在孔内，并用键连接。查阅参考文献[3]可知，Y132S-4电机主轴直径为φ38mm，计算值d比电机主轴小得多，砂轮在磨削时轴受到的径向力，以及振动比较大，d ＝17.35mm难以满足强度要求。综合各种因素，以及指导老师的建议，磨头主轴d ＝φ60。
3.4.3轴的总长度
轴的长度主要决定磨头的稳定性，为满足装配空间的要求，尽可能把轴设计得长些。首先确定下磨头的长度。从总体方案中知道工作台的高度为1205，查阅参考文献[3]可知Y132S-4电机的安装尺寸，电机总长度为475，砂轮和电机的安装空间拟确定为162.5，则轴的长度：
L ＝1205－475－162.5＝568.5mm。
上磨头要实现进给运动，根据磨簧的高度15-150mm，弹簧的磨削量以及砂轮厚度的补偿，来确定上磨头的主轴长度。
L ＝568.5＋150＋71.5＝790mm。
3.4.4各轴段直径和长度的确定
A.各轴段的直径
阶梯轴各轴段直径的变化应遵循下列原则：a.配合性质不同的表面（包括配合表面与非配合表面），直径应有所不同；b.加工精度、粗糙度不同的表面，一般直径亦应有所不同；c.应便于轴上零件的装拆。通常从初步估算的轴段最小直径d开始，考虑轴上配合零部件的标准尺寸、结构特点和定位、固定、装拆、受力情况等对轴结构的要求，一次确定轴段的直径。具体操作时还应注意以下几个方面问题：
d.与轴承配合的轴颈，其直径必须符合滚动轴承内径的标准系列。
e.轴上螺纹部分必须符合螺纹标准。
f.轴肩定位是轴上零件最方便可靠的定位方法。轴肩分定位轴肩和非定位轴肩，定位轴肩通常用于轴向力较大的场合，非定位轴肩是为加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定。
g.与轴上传动零件配合的轴头直径，应尽可能圆整成标准直径尺寸系列。
h.非配合的轴身直径，可不取标准值，但一般应取成整数。
B.各轴段的长度
各轴段的长度决定于轴上零件的宽度和零件固定的可靠性，设计时应注意以下几点：
a.轴颈的长度通常于轴承的宽度相同。
b.轴头的长度取决于与其相配合的传动轮毂的宽度。
c.轴身长度的确定应考虑轴上各零件之间的相互位置关系和拆装工艺要求，各零件间的间距查参考文献[3]。
齿轮轴零件图
迷宫盘零件图
磨头装置零件图
上磨头主轴零件图
下磨头升降套筒零件图
下磨头主轴零件图
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