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瓷砖倒棱机设计 The design of ceramic tile chamfering machine 学生姓名 学号 所在学院 班级 所在专业 申请学位 工学学位 指导教师 职称 副 指 导 教 师 职称 答辩时间 目 录 目 录 设计总说明 .I introduction .II 1 设计目的 .1 2 设计应用范围 .1 3 设计原理及原理图 .1 4 瓷砖倒棱机总体结构设计 .2 4.1 锯片的选择 .2 4.2 切削参数 .3 4.3 切削参数的计算 .4 4.4 电动机的选用 .5 4.4.1 传动链 .5 4.4.2 确定低速电机的容量 .5 4.4.3 依据电动机功率 P 和转速 n 选择电动机 .7 4.5 瓷砖倒棱机机架设计 .8 4.6 传送带的设计 .9 4.7 滚动轴承的选取 .10 4.8 滚筒的设计 .11 4.8.1 传动滚筒最小直径的确定 .13 4.8.2 筒体的厚度 .13 4.8.3 传动滚筒轴直径的计算 .14 4.8.4 材料的确定 .16 4.9 瓷砖夹具设计 .17 5 瓷砖切割机整体效果图 .19 6 设计总结 .20 鸣 谢 .21 参考文献 .22 设计总说明 I 设计总说明 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、石材切削机床、低速电动机、 工程材料等多方面的知识。 小型半自动瓷砖倒棱机是包括倒棱机的设计应用范围、各部分的设计（切削参数、 切削参数的计算、电动机的选用、瓷砖倒棱机机架设计、传送带的设计、滚动轴承的 选取、滚筒的设计、瓷砖夹具设计） 。在倒棱机设计中要首先对倒棱机进行分析，了解 倒棱机的工作原理，并设计倒棱机的结构，并选择各部件的材料，尺寸；接着各部件 的连接方式，关键是找到一个与滚筒相配合的低速电机；然后进行专用夹具的设计， 选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与倒棱 机的连接部件以及其它部件；最后画出瓷砖倒棱机的转配图。 关键词：切削参数；电动机的选用；传动；机架；夹紧。 ABSTRACT II INTRODUCTION The design involves a mechanical fixture design and manufacturing technology, stone- cutting machine tools, construction materials, low speed motor, and other aspects of knowledge. Includes small semi-automatic tile chamfering machine chamfering machine design applications, design of the parts (cutting parameters, calculation of cutting parameters, motor, tiles selection of chamfering machine design, design, selection of rolling bearing, roller conveyor design design, tiles of clamp). Chamfering machine design would be the first to analyze the chamfering machine, see how the chamfering machine works and chamfering machine design of structure and select the material of the various components, dimensions; Then the parts are connected, the key is to find the one with which the cylinder is combined with low-speed motor and design of special fixture for, select the individual components designed fixture, Positioning components, clamping elements, guide components, fixtures and chamfering machine parts and other parts of the connection; last drawn tile chamfering machines go plan. KEYWORDS：Selection of cutting parameters；motor；transmission；rack；clamping. 届本科生毕业设计 1 瓷砖倒棱机设计 毕业设计说明书 1 设计目的 随着近年来我国经济的快速发展，人们生活的不断提高，建筑方面也越来越红火， 对于瓷砖的需求量也在不断的提高。而我国的建筑行业有这样的规定，在楼房外面用 瓷砖做表面装修时，阳角拐角的地方的两块瓷砖一定要在背面倒出 45的棱角。 而这一工作现在大部分靠人手来完成，不但劳动量大，而且对于工人的要求也 很高，手稍有颤抖就可能刮伤釉质导致掉瓷。另一方面，市场对于倒棱瓷砖的需求量 很大，如果单靠人手，成本也太高。现在市场上的瓷砖切割机主要是把瓷砖放入切割 机下面，靠手用力去推来完成倒棱的工作，不但耗时而且费力。另外市场上也有些大 型自动磨边机可实现瓷砖倒棱机，但是费用比较高，且不能磨 45mm 以下小尺寸瓷砖。 综上所述，要设计一台半自动瓷砖倒棱机设备，既可以解决了人手瓷砖倒棱成本 高效率低的问题，也可以解决大型切割机设备不能切割小尺寸瓷砖的问题。在效率和 成本中间找到一个平衡点。 本设备的主要设计目的是对小尺寸的外墙装饰瓷砖进行倒棱工作的。 比如：(300300mm、250250mm、200200mm、150150mm、100100mmd 等规 格的瓷砖） 。解决人手倒棱效率低、成品率低、劳动强度大等问题。 2 设计应用范围 由于瓷砖在建筑行业中的需求量非常大，尤其是在集中铺贴瓷砖时，常常须要若 干个工人特地手工倒棱。而半自动瓷砖倒棱机由于价格便宜，生产效率高，必定可以 受到广大建筑工人的钟爱，从而收到显著的经济效益。 而加工的外墙装饰石材尺寸小于 300300mm，厚度不大于 10mm 的，(如：陶瓷、 大理石、半瓷墙砖、全瓷墙砖)。 3 设计原理及原理图 本设备以高速旋转的金刚石锯片切除硬质材料为基本工作原理。如下图所示，主 电机 2 带动金刚石锯片 3 高速旋转，电机 7 将动力经两次带传动减速传至滚筒 9，滚筒 9 旋转带动与水平面成 45角的传送带 10 移动。工作时，将瓷砖放在传送带 10 的待 届本科生毕业设计 2 加工区，在带的摩擦力和限位挡板 6 的作用下，瓷砖进入加工区，被夹持弹性橡胶滚 柱 4 靠变形弹力压紧在传送带 10 上，从而实现瓷砖的夹紧。同时，瓷砖与垂直安置的 金刚石锯片接触并进行切割倒棱动作，之后传送带再将瓷砖送到已加工区，完成功能 动作。主电机 2 与金刚石锯片组成独立作用的切割机，切割机与机架之间用燕尾槽导 向连接，用蝶尾手拧螺钉紧固，使切割机可以方便的拆卸下来，进行手提式自由切割 加工。 4 瓷砖倒棱机总体结构设计 4.1 锯片的选择 瓷砖倒棱机所加工的是石材，陶瓷等硬脆材料。所以平时用的一般锯片不能满足 加工的要求，必须选择金刚石锯片。 金刚石锯片主要由两部分组成：基体和刀头。基体是粘结刀头的主要支撑部分， 而刀头则是在使用过程中起切割的部分，一般来说，刀头会在使用过程中不断耗损。 综合以上条件初选： 锯片直径 110，其转速范围 6080-8680r/min 假定本设备加工瓷砖厚度为 10，倒棱作业时 = h=14.14，可取最大进pa2 给量即 1.5m/min，约合 25mm/s。 切削方式为顺切。 届本科生毕业设计 3 图 4-1 金刚石锯片 4.2 切削参数 从石材加工工具与技术赵民编著电子工业出版社出版（以下简称为【1】 ）中 查得一下切削参数： 由【1】P111 页知： （1） 、选择锯片:选择锯片要使金刚石刀头的金刚石浓度、粒度、结合剂、硬度与 石材的硬度和耐磨性相适应。金刚石锯片有宽水口和窄水口两种。宽水口锯片用于切 厚度大的板材，窄水口的锯片适用于切割厚度小的石材和硬度高的石材。 （2） 、切割速度：金刚石锯片切割花岗岩的最佳切削速度为 2035m/s，切割大理 石的最佳切削速度为 3550m/s。选择金刚石锯片时，应考虑最佳线速度。 （3）切割深度：板材厚度超过 30以上时，应进行分层切割，以减少金刚石损耗。 一般每次切深不能超过 30。为保证切割出的板材边缘平直，切入深度应超过所割板 材厚度 510。 （4）进给速度：根据我国的石材加工性能，切割厚度为 20板材的推荐进给速度， 大理石为 1-2m/min，花岗岩为 0.3-0.5m/min。切入切出时适当减小进给速度，保持平 稳，以防止崩掉边角。 （5）操作：板材切割时，磨光的表面上，锯片的速度方向和进给方向一致。新锯 片和不能自锐的锯片，应先切割耐火砖使之锋利，否则会造成切割阻力大、切割中锯 片跑偏等现象。(即要求尽量是顺切) （6）冷却水：锯片切割时才时要有足够的冷却水对锯片进行冷却。冷却水的作用 主要有两方面：一方面是冷却，防止锯片切削温度过高；另一方面是及时冲掉切屑， 届本科生毕业设计 4 水流量一般为 33.3-66.6L/min。 4.3 切削参数的计算 由一【1】P25 知： 在利用垂直力 和水平力 求法向力 和切向力 的过程中，许多研究人员直接vFhnFt 让 等于 ， 等于 ，这在切深 很小的磨削中，这是一种方法误差不大，但在tFhnpa 较大，特别是大切深锯切加工中，该方法导致很大的误差，因此应当根据它们之间pa 的力学关系求出具体数值。顺切时若锯切水平力 的方向与进给速度 的反方向相同，hFfV 则它们之间有如下关系： sincohvnFsit 式中， 为锯切合力所在地位置角，但 的大小不容易确定，如果按锯切力的大 小与锯屑的厚度成正比例计算，则锯切力在锯切弧区内的分布基本上为三角分布，因 而锯切合力所在的位置角（2/3）a，a 为锯切弧区角（a=arccos（1-2 ） ） ， 为spda/p 切割深度， 为锯片直径。sd 由【1】P26 知： 在同样的锯切加工系统下，锯切过程中锯片承受的载荷基本上是由锯切工艺参数 和石材的种类所决定的。各种锯切参数条件下锯片受到的法向力 和切向力 可以由nFt 测量所得的锯切功率 P，锯切垂直力 和锯切水平力 通过计算得到。根据实验得出vFh 的切削力经验公式如下： BaVpfn859.071.9.0Fft .23 式中： 切割深度 14.14mm；pa 进给速度 25mm/s；fV 金刚石节块宽度 1.8mm。B 由【1】P109 表 6-4 锯片尺寸得： 外径：110mm 届本科生毕业设计 5 内孔：16/20mm 刀头宽度 B（即金刚石节宽）：1.8mm 刀头高度：10mm 由以上得出： =0.98516 14.14 1.8174.6NnF =0.22316 14.14 1.892.5Nt a=arccos（1- ）spda2 a=arccos（1- ）108. a=arccos0.74 a=42 = a =28 又 = cos+ sinnFvhF = sin- cost 经计算：sin28=0.47 Cos28=0.88 有以上计算得出： =59.6NvF =-77.3N（负号表示力的方向与进给方向相反）h 4.4 电动机的选用 4.4.1 传动链 查机械设计基础与实训何克祥、张景学主编电子工业出版社出版【2】 1 主运动：石材切割机主轴金刚石锯片（此处用瓷砖专用切割机代替） 2 进给运动：低速电机主轴带传动传动轴带传动滚筒轴传送带 4.4.2 确定低速电机的容量 （1）计算低速电机所需功率 电动机所需功率由工作机所需功率和传动装置0P 的总效率按下式计算 543210/wP 届本科生毕业设计 6 式中： 为低速电机理论功率;0P 为工作机所需的功率;w 、 为带传动的效率13 、 为轴承效率24 为卷筒效率5 （2）计算工作机所需功率 工作机所需功率 （kw）应由机器的工作阻力和wPwP 运动参数确定。可由下式计算 或 wVFP10wnT950 式中： 为工作积极的阻力，N； 为工作机的线速度，m/s;wv 为工作机的转矩，N.mT 为工作机的转速，r/minwn 为工作机的效率 对于带式运输机，一般取 96.04.w 由于瓷砖倒棱机工作时， 会使金刚石刀片给瓷砖一向传送带的力，使瓷砖与传vF 送带更好的接触，从而避免了打滑现象的发生，这个力是有益的。 是传送带克服的阻力，这也是进给电机要克服的(即电动机的功率主要用来做瓷tF 砖的进给运动用) 综上可得： （仅克服 所需功率）1wP95.021.tF 又由【1】P26 知： （电机理论功率）ftVF0 WP31.25.9 查机械设计课程设计手册第三版由清华大学吴宗泽、北京科技大学罗圣国主 届本科生毕业设计 7 编高等教育出版社出版（以下简称【3】 ） 由【3】P5 知： 96.031 842 .5 上式中： 、 为带传动的效率13 、 为轴承效率24 为卷筒效率5 P= W73.2908.631 滚筒转速： 由【2】知转速计算公式： dVn60 由上知：v=0.025m/s d=110mm 得出：n=7.2r/min 10/5.9210/.RFTt mN654 4.4.3 依据电动机功率 P 和转速 n 选择电动机 由于瓷砖倒棱机上滚筒所要求的转速为 7.2r/min，功率为 2.73W,为了安全和倒 棱机的工作稳定性更好我们将低速电动机的转速定为 7.5r/min，将功率定为 25w。这 样瓷砖倒棱机工作起来就十分的安全平稳（低转速大功率） 。 查机械设计手册新版中国版本图书馆 CIP 数据核字（2004）第 068534 号，第 5 卷（以下简称【4】 ） 在【4】P35-105 查得： TYV 系列高精度特种减速电动机。 TYV 系列电动机特点： 1、具有内置减速机，减速比大，转速范围为：3.5-500r/min; 2、是一种高效、节能、低噪音的微型特种减速电动机； 3、具有结构紧凑、安装方便、降速比大、体积小，输出扭矩稳定等特点。 届本科生毕业设计 8 由于 TYV 系列高精度特种减速电动机具有以上优良特性，因此我们选用 TYV 系列 高精度特种减速电动机。 在【4】P35-106 表 35.2-29 查得： 表 35.2-29TYV 系列齿轮减速电动机，减速后允许负载中选用 TYV-120 齿轮减速电 动机。 TYV.2-15 齿轮减速电动机技术参数： 输出转速 7.5r/min 减速比 186 允许负载 8N/m TYV.2-15 极数 4 输出功率 25W 电压 220v 频率 f=50Hz 电流 I：0.30A 4.5 瓷砖倒棱机机架设计 查机械设计手册第 5 版 闻邦椿主编机械工业出版社出版 中国版本图书 馆 CIP 数据核字(2009)第 221415 号 第 3 卷（以下简称【5】 ） 由【5】P18-3 查得机架设计准则 机架的设计主要应保证刚度、强度及稳定性： 1） 刚度 评定大多数机架工作能力的准则是刚度。 2） 强度 强度是评定重载机架工作性能的基本准则。机架的强度应根据 机 器在运转过程中可能发生的最大载荷或安全装置所能传递的 最大载荷来校核其静强度。此外还要校核其疲劳强度。 3） 稳定性 机架受压结构及受弯结构都存在失稳问题。有些构建制成薄 壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证机架正常工作的基本条件，必须加以校核。 4)对于机床、仪器等精密机械还应考虑热变形。热变形将直接影响机架原有 精度，从而使产品精度下降。 机架设计的一般要求： 1） 在满足强度和刚度的前题下，机架的重量应要求轻、成本低。 2） 抗震性好，把受迫振幅限制在允许范围内。 3） 噪声小。 4） 温度场分布合理，热变形对精度影响小。 5） 结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。 6） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件。 7） 导轨面受力合理、耐磨性良好。 届本科生毕业设计 9 8） 造型好，即使用经济，又美观大方。 机架材料选择 由【5】P18-4 2.1.1 金属铸造机架常用材料知： 铸铁 目前是铸铁机架使用最多的一种材料，它的流动性好，体收缩率和线 收缩小，容易获得较复杂的铸件。铸件还具有切削性能好、价格便宜和易于大量生产 等优点。 并结合瓷砖倒棱机的力学性能 经查【5】P18-5 表 18.1-1 铸铁机架常用材料得： 选用灰铸铁 HT150 HT150 特点及其应用举例： 流动性好。用于承受中等弯曲应力（约为 Pa） ，摩擦面间压强大于 5 Pa 的铸件。如：大多数机床的底座（溜板、工作台） 、鼓风机底座、汽轮机操纵座外壳、 减速器箱体和汽车变速箱体、水泵壳体等。 机架的尺寸确定 机架总宽为：300mm 机架总高为：210mm 机架为一个等腰直角三角形框架，机架的壁厚为 10mm。 4.6 传送带的设计 查机械设计手册第 5 版 闻邦椿主编机械工业出版社出版 中国版本图书 馆 CIP 数据核字(2009)第 221414 号 第 2 卷（以下简称【6】 ） 由【6】P6-33 表 6.1-36 胶帆布平带规格查得 胶帆布层数 z 3、4、5、6、7、8、9 带厚 3.6、4.8、6、7.2、8.4、9.6 宽度范围 b 16-20、20-315、63-315、63-500 宽度系列： 16 20 25 32 40 50 63 71 80 90 100 112 125 140 160 180 200 224 250 280 315 355 400 450 500 经与滚筒的直径和宽度要相适合初选传送带为： 胶帆布层数 3 层 带厚 5mm 宽度 b 200mm 胶帆布平带组成及其特点： 此类平带由纤维组织物及组织粘合材料（如橡胶、塑料）制造。其结构由涂覆有 橡胶和塑料的一层或数层布料或整体组织物构成。整个平带采用统一的方法硫化或融 届本科生毕业设计 10 合为一体。用帆布制成的平带称为帆布平带。 传送带尺寸确定： 由于要加工最大瓷砖为 300300mm、最小瓷砖为 10X10mm 因此将传送带宽度定为 200mm 由于两滚筒见相距 300mm 则传送带总长：L=300X2+3.14X100 =914mm 4.7 滚动轴承的选取 （1）根据工作条件确定轴承部件的结构类型。 由于轴承的工作条件是低速运转，瓷砖倒棱机工作的时候。轴承既要承受径 向力还要承受轴向力。 轴承的负荷角较大 =arctan（ / ）aFf 本机器要求 =45 经查机械设计手册 机械工业出版社出版 第 4 卷（以下简称【7】 ） 由【7】P28-20 查得： 应选用圆锥滚子轴承或角接触球轴承 由【7】P28-23 表 28.2-23 常用滚动轴承使用性能知： 应选用圆锥滚子轴承（其价格便宜） 由【3】P73 表 6-6 知： 径向当量动载荷： 当 eFfa/rFP 当 farrY04. 时才能选用角接触球轴承 而瓷砖倒棱机的 1/raF 因此不能选用角接触球轴承。 届本科生毕业设计 11 综上所述只能选用圆锥滚子轴承 （2）选择圆锥滚子轴承的规格 依据机器的尺寸、转速来确定 滚筒轴轴颈为 25mm 滚筒转速为低速运转 查【3】P75 表 6-7 圆锥滚子轴承（GB/T297-1994 摘录）知 应选用的轴承代号：30205 轴承的尺寸：内孔 d=25mm 外径 D=52mm 轴承宽 T=16.25mm 4.8 滚筒的设计 滚筒是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用滚筒分为传动滚筒和改 向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。改向滚筒包 括用于输送机端部改向的改向滚筒、增加传动滚筒包角的增面滚筒和用于拉紧装置的 拉紧滚筒。焊接结构滚筒由滚筒轴、轴承座、接盘（轮毂、辐板以及筒体一部分铸造 在一起） 、筒体等部件组成，有的滚筒还有轮毂和滚筒轴的连接件、轮毂和辐板的连接 件。一般地，转动滚筒的表面覆盖有橡胶或镶有陶瓷以增大传动滚筒与输送带间的摩 擦系数。 传动滚筒典型结构 传动滚筒表面有裸露光钢面，人字形和菱形花纹橡胶覆面。小功率、小带宽及环 境干燥时可采用裸露光钢面滚筒。人字形花纹胶面摩擦系数大，防滑性和排水性好， 但有方向性。菱形胶面用于双向运行的输送机。用于重要场合的滚筒，最好采用硫化 橡胶覆面。 滚筒的各个组成部件： 1）滚筒轴：一般采用 45#钢与 40Cr 两种材质的圆钢进行加工； 2）轴套：材质为 45#钢； 届本科生毕业设计 12 3）滚筒专用轴承：圆锥滚子轴承； 4）轴承座：滚筒的轴承座根据材质分两种，一种是铸铁材质，用于轻型与中型滚 筒。另一种是铸钢材质，用于重型滚筒。 一般而言，辐板和主轴也大都采用胀套联接方式。胀套的结构如图所示，胀套 联结是通过高强度螺栓的作用，使内环与轴之间，胀套外环与轮毂之间能够产生巨 大抱紧力同时当承受负荷时，能够靠胀套与轴的结合压力及相伴产生传递扭矩，胀 套轴向力或者二者的复合载荷的一种新型无键联结装置。以实现机件与轴的联结， 它使用时通过高强度螺栓的作用，使内环与轴之间，外环与轮毂之间产生巨大抱紧 力；当承受负荷时，靠胀套与机件的结合压力及相伴产生的摩擦力传递扭矩，轴向 力或二者的复合载荷。 胀套结构 与一般过盈联结、有键联结相比胀套联结的优点是： 第一，胀套的使用寿命长，强度高。胀套依靠摩擦传动，对被联结件没有键槽消弱， 也无相对运动，工作中不会产生磨损； 第二，定位精度高，传递力矩均匀，使轴受力合理，比键连接可采用较小的轴截面， 胀套在超载时，将失去联结作用，可以保护设备不受损害； 第三，装配简单，轴向定位可调整，拆装维修方便；安装胀套的轴和孔的加工要求 精度低；胀套安装时无须加热、冷却或加压设备，只需将螺栓按要求的力矩拧紧即 可。且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置。胀套也可以用来联结 焊接性差的零件。 第四，可改善筒体的制造工艺，制造成本低，降低对筒壳和轴的加工精度要求。 更重要的是在滚筒中应用胀套可减薄辐板。在带式输送机上使用胀套，辐板减薄为柔 性辐板，可以完全把轮毂和轴锁紧，消除二者之间的“窜动” ，在装配时轮毂与轴之间 存在轴向移动，可避免端盖变形、应力集中和滚筒过早的疲劳破坏。 届本科生毕业设计 13 第五，胀套拆卸方便，且具有良好的互换性。由于胀套能把较大配合间隙的轮毂 结合起来，拆卸时将螺栓拧松，即可使被联结件容易拆开。胀紧时，接触面紧密贴合 不锈蚀，也便于拆开。 4.8.1 传动滚筒最小直径的确定 在带式输送机的设计中，选择滚筒的主要指标是滚筒直径。选用大直径的滚筒对 输送带使用有利。但是，当滚筒直径增大后，传动滚筒的质量、驱动装置、减速器的 减速比、减速器的质量和尺寸都需要相应增大。选择滚筒直径主要考虑一下因素： （1）输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力； （2）输送带发生弯曲的频次（与导绕方式、绕过滚筒的数目、运距和速度有关） ； （3）输送带与滚筒面间的最大或平均比压； （4）输送带许用强度利用率（简称 RMBT，它是输送带最大张力与树洞带许用张力 之比的百分数） ； （5）输送机的安装地点和使用条件（例如：地面、井下、露天、移动、固定等） ； （6）包胶和包胶的变形量。 输送带许用比压的滚筒直径： )(360pSD出入 式中：p-输送带许用比压，钢绳芯带p=0.6MPa，尼龙和聚脂带p=0.4MPa，胶 帆布胶带p=0.2MPa -输送带围包角，rad； -输送带绕入端张力，N；入S -输送带绕出端张力，N；出 综上所述，代入数据，可得：D=138mm，暂取滚筒直径为 D=150mm。 届本科生毕业设计 14 4.8.2 筒体的厚度 筒体的厚度取决于滚筒的直径、筒体长度、输送带张力、制动时的磨损等因素。 关于筒体厚度的计算十分困难，并且一般计算值偏小。但考虑到耐磨损等因素，筒体 的厚度一般取得比较厚。 由于加工的瓷砖的尺寸是 1010cm-3030cm，所以暂取滚筒长度为 280mm 现在只知道大型带式输送机筒体厚度如下表： 所以，根据表格数据和实际加工情况，取滚筒的厚度为 5mm。 4.8.3 传动滚筒轴直径的计算 滚筒轴受力简图如下： 届本科生毕业设计 15 （1）按疲劳强度（寿命）计算 214.0)(31nWMLp 式中： -轴承中心到轮毂中心（胀套）的距离；1L -轮毂和轴受用胀套连接方式时，为胀套工作长度，否则 =0；3 3L -作用在轴上的载荷， ；p 2)(出入 Sp -抗弯截面模量， ；W3dW -合力产生的扭矩， ；M-DM出 ）入（ -抗扭截面模量， ；n 163n -许用应力， ；rR 其中， -考虑特征系数和应力集中后的疲劳极限；rR -疲劳安全系数；1n 根据上式，滚筒轴直径 为： d12.)(3231DPLP （2）按刚度计算（挠度法） )4(221EIf 式中： -轴弯曲产生的挠度，取 ；f 230L 届本科生毕业设计 16 -两轴承中心线之间的距离；2L -材料弹性模量；E -轴惯性矩，I 64dJ 由上可得，滚筒轴的直径是： 4243)(8EfLP 由以上两式求出滚筒轴直径，取其中较大值为设计值， =30mm。d 4.8.4 材料的确定 查机械设计手册第 5 版 闻邦椿主编机械工业出版社出版 中国版本图书 馆 CIP 数据核字(2009)第 221413 号 第 2 卷（以下简称【8】 ） 由【8】P9-135 国内外常用工程塑料商品名称和性能特点查得： （一） ABS 塑料 ABS 塑料的主体是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧 而有刚性的热塑性塑料。苯乙烯使 ABS 有良好的模塑性、光泽和刚性；丙烯腈使 ABS 有良好的耐热、耐化学腐蚀性和表面硬度；丁二烯使 ABS 有良好的抗冲击强度和低温 回弹性。三种组分的比例不同，其性能也随之变化。 1、性能特点： ABS 在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、 一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。它不透明，一般呈浅象牙色，能通过着色 而制成具有高度光泽的其它任何色泽制品，电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装 饰。通用级 ABS 不透水、燃烧缓慢，燃烧时软化，火焰呈黄色、有黑烟，最后烧焦、 有特殊气味，但无熔融滴落，可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。 2、级别与用途： ABS 按用途不同可分为通用级(包括各种抗冲级)、阻燃级、耐热级、电镀级、透 明级、结构发泡级和改性 ABS 等。通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部 届本科生毕业设计 17 件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、电话等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电 子部件，如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品；结构发泡级用于制造电子装 置的罩壳等；耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等；电镀级用于制 造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明级用于制造度盘、冰箱内食品 盘等。 （二） 聚苯乙烯(PS) 聚苯乙烯是产量最大的热塑性塑料之一，它无色、无味、无毒、透明，不孳生菌 类，透湿性大于聚乙烯，但吸湿性仅 0.02，在潮湿环境中也能保持强度和尺寸。 1、性能特点 聚苯乙烯具有优良的电性能，特别是高频特性。它介电损耗小(110-5310- 5)，体积电阻和表面电阻高，热变形温度为 6596，制品最高连续使用温度为 6080。有一定的化学稳定性，能耐多种矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇等，但 能溶于芳烃和卤烃等溶剂中。聚苯乙烯耐辐射性强，表面易着色、印刷和金属化处理， 容易加工，适合于注射、挤塑、吹塑、发泡等多种成型方法。缺点是不耐冲击、性脆 易裂、耐热性和机械强度较差，改性后，这些性能有较大改善。 2、级别用途 聚苯乙烯目前主要有透明、改性、阻燃、可发性和增强等级别。可用于包装、日 用品、电子工业、建筑、运输和机器制造等许多领域。透明级用于制造日用品，如餐 具、玩具、包装盒、瓶和盘，光学仪器、装饰面板、收音机外壳、旋钮、透明模型、 电讯元件等；改性的抗冲阻燃聚苯乙烯广泛用于制造电视机、收录机壳、各种仪表外 壳以及多种工业品：可发性用于制造包装和绝缘保温材料等。 （三） 聚丙烯(PP) 聚丙烯是六十年代发展起来的新型热塑性塑料，是由石油或天然气裂化得到丙烯， 再经特种催化剂聚合而成，是目前塑料工业中发展速度最快的品种，产量仅次于聚乙 烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯而居第四位。 1、性能特点 聚丙烯通常为白色、易燃的蜡状物，比聚乙烯透明，但透气性较低。密度为 0.9gcm3，是塑料中密度最小的品种之一，在廉价的塑料中耐温最高，熔点为 164170，低负荷下可在 110温度下连续使用。吸水率低于 0.02，高频绝缘性 好，机械强度较高，耐弯曲疲劳性尤为突出。在耐化学性方面，除浓硫酸、浓硝酸对 聚丙烯有侵蚀外，对多种化学试剂都比较稳定。制品表面有光泽，某些氯代烃、芳烃 和高沸点脂肪烃能使其软化或溶胀。缺点是耐候性较差，对紫外线敏感，加入炭黑或 其它抗老剂后，可改善耐候性。另外，聚丙烯收缩率较大，为 12。 2、用途 可代替部分有色金属，广泛用于汽车、化工、机械、电子和仪器仪表等工业部门， 如各种汽车零件、自行车零件、法兰、接头、泵叶轮、医疗器械(可进行蒸汽消毒)、 届本科生毕业设计 18 管道、化工容器、工厂配线和录音带等。由于无毒，还广泛用于食品、药品的包装以 及日用品的制造。 综上所述，各种工程材料的优势作比较我们选用：ABS 塑料 ABS 塑料具有的特点： ABS 有良好的模塑性、光泽和刚性；丙烯腈使 ABS 有良好的耐热、耐化学腐蚀性和 表面硬度；丁二烯使 ABS 有良好的抗冲击强度和低温回弹性。三种组分的比例不同， 其性能也随之变化。 4.9 瓷砖夹具设计 （1）瓷砖倒棱机夹具的类型 由于为了实现瓷砖倒棱的自动化因此我选用自紧式夹具。 夹具的特点是： 1.夹紧力恒定 2.夹紧速度快、定位准确 3.大大降低了工人的劳动强度 夹具的工作原理图： 届本科生毕业设计 19 9.滚筒 4.上压板 5.下滚柱 10.传送带 瓷砖在下滚珠的作用下限制 3 个自由度： X 转动、Y 转动、Z 移动 瓷砖下棱与挡杆相接处限制 2 个自由度： Y 移动、Z 转动 X 方向为瓷砖进给方向不用限制。 因此夹具设计合理。 5 瓷砖切割机整体效果图 届本科生毕业设计 20 6 设计总结 这次的毕业设计时间虽短却令我受益匪浅。通过这次的设计使我学会了钻研问题， 遇到困难的时候，我学会了自己先思考，寻找解决问题的办法，而不是一遇到问题就 届本科生毕业设计 21 去询问同学或者老师。这次设计让我重新回顾了一下大学 4 年来所学过的专业知识， 也让我再次熟练地掌握本专业所要求掌握的绘图软件 CAD 和 Proe，以及学会了动画的 制作和加强了我搜集资料的能力。 这次毕业设计使我认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的 做到理论和实践的结合。在这次设计中，由于本人知识的有限和考虑的不周，可能存 在不足之处，希望老师们能够理解并给予指点。 最后，衷心的感谢高丽宏老师对我的悉心指导，让我学到了很多在书本上学不到的知 识。 届本科生毕业设计 22 鸣 谢 利用这将近两个月的时间，我终于将本次毕业设计完成，在同学和高丽宏老师的帮 助指导下，解决了在毕业设计中遇到的无数困难和障碍。尤其要强烈感谢我的毕业设 计指导老师高丽宏老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的指导我的 毕业设计。我深深地感受到高丽宏老师的那份执着，对学生的那份强烈的责任感。我 佩服老师海量的知识库和考虑问题的周全性、严谨性。高丽宏老师的每一个指导都让 我学会了很多东西，开拓了我的视野。另外，在此向帮助和指导过我的各位老师表示 最衷心的的感谢。 再次感谢高丽宏老师的悉心指导，让我受益匪浅。 本文引用了许多位学者的研究成果，参考他们的文献，要是没有各学者的帮助和 启发，我也很难完成本次的毕业设计，非常感谢各个学者。 还要感谢我的同学和朋友，感谢你们给我的帮助。 由于我的专业水平有限，所做的毕业设计也存在着一些不足之处，恳请各位老师 和同学批评和指正。 参考文献 23 参考文献 1赵明石材加工工具与技术电子工业出版社，2009 2何克祥，张景学机械设计基础与实训电子工业出版社出版社，2009 3吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册3 版北京：高等教育出版社出版社， 2006 4濮良贵，陈国定，吴立言机械设计9 版北京：高等教育出版社出版社， 2013 5李育锡机械设计课程设计北京：高等教育出版社，2008 6冯开平，左宗义画法几何与机械制图2 版广州华南理工出版社，2007 7吴宗泽机械设计实用手册北京化学工业出版社，1999 8王光斗，王春福机床夹具设计手册3 版上海：上海科学技术出版 社2000 9骆素君，朱诗顺机械课程设计简明手册北京化学工业出版社2006 10闻邦椿机械设计手册5 版北京：机械工业出版社2009 11孙全颖，唐文明机械精度设计与质量保证2 版哈尔滨哈尔滨工业大学出 版社2012