机械制造与自动化论文：手压式木工抛光机设计

机械制造与自动化论文：手压式木工抛光机设计摘要抛光是超精密加工中一种重要加工方法，其优点是加工精度高，加工材料范围广。抛光机是用嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的工具，是保证研磨加工的重要条件。由于传统研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工质量不稳定等缺点，这使得传统研磨应用受到了一定限制，为了提高研磨加工效率，机械研磨机已经取代了传统的手工研磨。基于此，本文主要是合理的分析了手压式木工抛光机的传动系统和抛光原理，介绍了手压式木工抛光机的主体结构，由于被抛光的工件高度不同,要求抛光机的机头高度可以上下调整，本设计中采用滑轮组实现了这一功能，整机具有质量小、成本低、工作可靠的特点,实践证明该设计达到了预期的要求。关键词：抛光；手压式木工抛光机；滑轮组1绪论随着人民生活水平的不断提高,对家具的要求也越来越高,不再只要求其坚固耐用,更要求其外表美观,在实现其基本使用功能的同时,达到装饰居室或办公场所的目的；另一方面,生活水平的提高也激发了人们更新家具的欲望,家具的使用周期缩短,这使得社会需求量增大,款式更新速度提高。这就对家具的制作工艺及加工设备提出了新的要求,家具的生产已基本脱离了以前木工订制的模式，转而以工业化的生产为主。工业现代化要求社会分工越来越细,这是工业信息化时代的一个重要特点,随着社会的进步,科学向更深层和多边缘的方向发展，技术日趋精深，专业要求也越来越高。对于大型木工企业,其资金雄厚,无论在通用技术方面还是在专业设备方面都具有显而易见的优势；而对于数目繁多的中、小型木工企业，要想在激烈的市场竞争中生存并得到发展，必须不断地以少量的资金投入来达到更新自己生产设备的目的，逐步地向生产现代化的方向发展。应某家具厂的要求,笔者为其设计了一台木工用抛光机，本文对该机的主体结构和技术特点进行简要的介绍。2 抛光机的发展现状及发展趋势2.1国内外木工用抛光机的技术现状2.1.1国内木工用抛光机的技术现状我国生产制造的木工用抛光机的品种、类型较多。随着人民对家具的要求也越来越高，不再只要求其坚固耐用，更要求其外表美观，在实现其基本使用功能的同时，达到装饰居室或办公场所的目的;另一方面，生活水平的提高也激发了人们更新家具的欲望，家具的使用周期缩短，这使得社会需求量增大，款式更新速度提高。这就对家具的制作工艺及加工设备提出了新的要求，家具的生产已基本脱离了以前木工订制的模式，转而以工业化的生产为主间。现如今木工用抛光机的技术及设备方面有了很大的提高，木工用抛光机的采用了伺服电机驱动，带动皮带传动，再通过带传动带动抛光轮转动，从而达到抛光工艺。2.1.2国外木工用抛光机的技术现状国外木工用抛光机技术的发展很快，其主要表现在二个方面:一方面是木工用抛光机的功能多元化、应用范围扩大化;另一方面是木工用抛光机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其开发应用了木工用抛光机的动态分析与监控技术，提高了木工用抛光机的运行性能和可靠性。2.2木工用抛光机技术的特点及未来发展方向2.2.1抛光机的分类抛光机按自动化程度可以分成三类:普通手动抛光机、手提式抛光机、手提式抛光机。普通手动抛光机:抛光机可同时进行两个以上抛光轮抛光，可粗抛光、中抛、精抛同时进行。只需要变化抛光用抛光轮(粗抛轮、中轮轮或精抛轮)就可以了。手提式抛光机:如果抛磨工作需要在无固定抛磨抛磨机械的地方或工件太大无法移动。则可选用手提式抛光机。手提式抛磨机是将磨光或抛光轮安装在小型电动机工空气压缩机上，此种抛磨机易于移动，使用方便，但很难获得大面积镜面抛光效果。手提式抛光机:用于普通在面积板料镜面抛光。2.2.2木工用抛光机的特点因为在抛光过程中需要及时变换工件的运动方向，使抛光纹路复杂多变，这样有利于降低表面粗糙度并保证表面均匀-致。因此动力头是抛光设计的技术关键1。抛光物料是抛好木制品的关键，抛光物料的选择往往决定着所抛木制品的表面质量。根据木制品表面要求及受损的程度不同.抛光的具体要求及方法也不同。抛光作业可分为灰抛、磨削抛光和增泽抛光2。灰抛:灰抛主要用于清除制品表面上的冷疤、斑痕和微量的废边、飞边。灰抛的拋轮，以软布为好，抛光物料是轻浮石粉，因为轻浮石粉易被高速旋转的抛轮甩出，所以必须备有防护罩。磨削抛光:磨削抛光是将木制品的粗糙表面加工成平滑的表面，根据要求，可加或不加蜡脂。抛轮的柔软程度视具体情况而定，但应比灰抛更柔软，磨削抛光后的木制品，有时还需要经过增泽抛光，使木制品光亮面无明显纹路。增泽抛光:增泽抛光是将平滑的表面加工成具有光泽的表面。增泽拋光所选用的拋轮，应比前两种抛光法所用抛轮更为柔软，可用呢绒。抛光物料大多为脂膏一类。如果工件表面上附着的脂膏太多，可以用干净而柔软的棉布轮再度抛光，使工件透明光亮无纹路。木工用抛光机机头部分可以用人力很轻松自如地调节抛光机头的高度;由于抛光用的布轮属于易损件,使用一段时间以后就需要更换，所以在抛光轮轴与驱动主轴的联接处采用了快拆机构，便于及时更换新的抛光轮;它具有体积小、重量轻、造价低的特点;采用伺服电机驱动，传动平稳性好，还具有噪音小，操作、维修方便等优点，抛光质量和控制精度也都很不错3。目前此木工用抛光机也有它自身的缺点:可靠性、灵敏性、寿命都较低，且适合在中小型木器加工厂使用,适用范围还不够广泛。2.2.3木工用抛光机的未来发展方向由于目前很多木工用抛光机在进行抛光时会产生很多粉尘，为了让抛光时产生的粉尘不进入大气中，可以在抛光机上面设置安装一个自吸除尘装备,它可以由引风机和粉尘处理箱构成，抛光轮进行抛光作业的同时引风机也同时工作，将抛光时所产生的粉尘吸入粉尘处理箱，粉尘处理箱由集尘箱和过滤箱构成，粉尘最终被吸附在过滤箱上的过滤网上。自吸除尘装置体积小，造价低，可极大地改善工作环境。2.3 木工用抛光机的设计要求及机构原理木工用抛光机对机械设计的要求有:精度高、运行平稳、工作可靠，具有良好的伺服性能。面对传动机构则要求:转动惯量小，以减小机械负载，避免对系统造成不良影响;刚度大，有利于减小动力损失，提高固有频率，增加闭环伺服系统的稳定性;阻尼合适。由于木工用抛光机主要是用于抛光木板和家具半成品，故要求抛光机的机头高度可调;抛光布轮外购;为操作方便，整机高度不宜过高4。因此木工用抛光机宜选用普通手动抛光机。木工用抛光机主体机构包括两个运动:一个是抛光布轮的转动，另一个是为实现抛光机头高度调整而进行的上、下运动。这两个运动不会同时发生，即在抛光机机头的高度调整时，布轮是不旋转的。对于第一个运动，由于抛光机布轮需高速转动才能达到抛光工件的目的，故采用电机驱动5。对于第二个运动，由于抛光机的机头调整机构只是偶尔动作，即当被加工件确定后,每调整一次就可以完成一批工件的加工，故只有当更换被加工件的类型时才需要重新调整，考虑到抛光机头的重量不大，故决定用手动机构调整。3设计要求及主要技术参数3.1设计要求由于被抛光的工件包括木板和家具半成品,故要求抛光机的机头高度可调,调整高度为500mm；抛光布轮外购,尺寸为5360mm580mm；为操作方便,整机高度不宜过高,故工作台高度定为700mm。3.2抛光机的运动机构分析分析抛光机的设计要求可知,其主体机构包括两个运动:一个是抛光布轮的转动,另一个是为实现抛光机头高度调整而进行的上、下运动。这两个运动不会同时发生,即在抛光机机头的高度调整时,布轮是不旋转的6。对于第一个运动,由于抛光机布轮需高速转动才能达到抛光工件的目的,故采用电机驱动,经预估抛光所需的正压力后计算出所需电机的功率不到1k W,为安全起见,取电机的功率为3kW。由此，选择电机JO2-11-4(N=3kW,n=1500r/min),通过一级带传动后驱动抛光布轮旋转。对于第二个运动,由于抛光机的机头调整机构只是偶尔动作,即当被加工件确定后,每调整一次就可以完成一批工件的加工,故只有当更换被加工件的类型时才需要重新调整,考虑到抛光机头的重量不大,约120kg,故决定用手动机构调整。3.3抛光机的主要技术参数抛光机的主要技术参数如下:抛光轮直径(mm):360；抛光轮长度(mm):580；抛光轮转速(r/min):750；抛光机头调整高度(mm):500；驱动电机型号:JO2-11-4；驱动电机功率(k W):3；驱动电机转速(r/min):1 500；整机尺寸(长宽高)(mm3):1 4924401 680；整机重量(kg):500。4主机结构抛光机的主机结构见图1。它主要由主机架1、驱动电机4，带传动机构(件5、6、7)、抛光轮10和机头调整部分(包括件2、8、9、12、13等)组成。在主机架1上固定有导轨2，左滑块8和右滑块9同轴。左滑块8通过电机支架3与电机4、小带轮5、大带轮6联为一体；右滑块9上固定有抛光机头(由抛光轮10和抛光轮架11等组成)。当手工转动手轮13时,左、右滑块可以上下移动。夹紧机构12的作用是在机头高度调整到合适位置时,将滑块夹紧在导轨上,这样可以保证在抛光轮工作时抛光机头部的稳定性7。图2木工用抛光机结构简图由于抛光用的布轮属于易损件，使用一段时间以后就需要更换，所以在抛光轮轴与驱动主轴的联接处(图1的B处)采用了快拆机构，见图2。在图2中,1为驱动主轴，4为抛光轮轴,两轴的配合面为锥面,锥面锥度为120。用螺母3和5固定,用斜楔2定位。在加工时,需要两锥面配合研磨，保证其接触面积在70%以上，以保护传动的平稳。1主机架；2导轨；3电机支架；4电机；5小带轮；6大带轮；7皮带；8左滑块；9右滑块；10抛光轮；11抛光轮架；12夹紧机构；13手轮及调高机构5V带的设计5.1确定设计功率 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： 式中 需要传递的名义功率工作情况系数，查机械设计表11.5，得工作情况系数 选取 =1.1；所以5.2选择带的型号查机械设计图11.15，选取A型带。5.3确定带轮的基准直径查机械设计表11.6，V带带轮最小基准直径 知A型带 =75mm,又由教材表7.3选取小带轮基准直径：；大带轮基准直径：，这里大带轮转速5.4验算带的速度 式中 ； 小带轮基准直径； 即v=9.42m/s=25m/s,符合要求。5.5确定中心距a和V带基准长度根据：初步确定中心距 0.7（125+280）=283.52（125+280）=810 选取中心距 =650mm初算带的基准长度 ：5.6计算中心距和小轮包角中心距：小带轮包角：5.7确定V带根数Z1.计算单根带的额定功率Pr。由dd1=112 mm和n1960 r/min，查表84a得01.15 kW。根据n1960 r/min,i=2 和型带，查表84b得 。查表85得 ，表82得 ，于是2. 计算带的根数z取3根。5.8确定初拉力 式中z带的根数包角修正系数m普通V带每米长度质量查教材表7.1得 m=0.1kg/m；所以 5.9计算作用在轴上的压力 式中 初拉力 z带的根数 小轮包角； 所以，5.10带轮结构设计6滚筒的设计6.1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，因此选择滚筒和轴的材料，确定许用应力，选45钢，正火处理。根据许用切应力强度极限估计轴的最小直径，由带轮外径100mm，估算滚筒两端轴直径25mm。6.2轴承的选择由工作需要的要求得：轴承的使用时间为 。第一对轴承的当量动载荷P； 。查手册取 假设取6204轴承计算步骤与内容 计算结果1.查手册查出 、 值（GB/T 2761994）2.34.计算5.查手册e值6.计算7.查手册：X、Y的值8. 查载荷系数.。9.10.计算轴承寿命：11.结论：符合要求，选用此轴承。6.3键的校核在工作轴中，键的选择大小由轴的大小确定，校核公式：齿轮2的安装键型为A型键L=30, 为 ，因为转动件的齿轮是经过淬火的，所以许用扭转应力 ：键符合扭转应力的要求。7结论本论文写出了符合课题参数要求的手压式木工抛光机的设计过程。在文中完成了以下几方面的内容：（1）完成了手压式木工抛光机的总图设计，确定整机安装形式；（2）确定用V带传动方式，并对V带进行进行了设计；（3）分析轴承的选用；（4）确定了用于传动的键，并对键进行了校核；（5）确定了电动机、带轮尺寸和形状；完成抛光机的装配图。致谢三年的大学时光稍纵即逝，转眼之间就到了要毕业的时候了。这三年我们在学校里学到了很多专业知识，掌握了该有的技能，除此之外还学会了为人处事的道理。学习专业知识固然重要，但最重要的是如何把自己所学到的内容进行运用。毕业论文就是需要我们把学到的知识内容根据自己选题和对该内容的理解加以运用，这样既能够把知识记牢，巩固，又可以写出一篇令人满意的论文。本文是从选题到确定选题的基本思路，经过了反复的筛选，才最终确定下来，然后就是从各个方面查找资料，它从初稿到定稿都经过反复修订，为此投入了大量的时间和精力，现在毕业论文终于完成了，心里感到特别的高兴，在我要感谢在这篇论文写作过程中帮助我的所有老师和同学。没有你们的指导，我可能还找不到头绪。为此犯愁呢，除此之外，我还要感谢学院的所有老师们，没有你们的无私奉献，就没有今天的我，同时也要感谢大学期间一起共同学习的伙伴们，有你们一直在身边，我的大学生活才会过得更好。由于论文写作水平有限，可能还会出现许多疏漏和不足的地方，还请老师们多多指导改正。参考文献1徐雳,刘冰,吴石,段昊阳,董瑞.双面研磨/抛光机磨削轨迹研究J.哈尔滨理工大学学报,2018,23(04):43-50.2刘侃,张洪,马俊峰.自动抛光机设计及抛光结构受力分析J.科技视界,2018(08):127-129.3赵杨,洪京楠,徐雁东.一种自动化抛光机的设计与实现J.农家参谋,2017(23):219.4杨九瑞,杨洪君,李婷婷,黄雨晨.基于用户体验的手持圆管抛光工具设计J.艺术与设计(理论),2017,2(03):95-97.5张士强.双锯片抛光机结构设计与分析J.机床与液压,2017,45(04):47-50+62.6陈孙艺,吴毅生,吴为彪.大型回弯管内壁自动抛光技术J.中国化工装备,2014,16(06):12-16.7李秋丽,张兰生.外圆抛光机的设计与应用J.大连交通大学学报,2014,35(03):111-114.8于雷.高性能陶瓷材料研磨抛光机设计J.邵阳学院学报(自然科学版),2012,9(03):61-65.9胡晓珍,李伟.超精密双面抛光机结构的优化设计J.制造技术与机床,2009(03):54-57.10王会强,孙维连,温新林,史立喜,刘志国,赵志刚.国内外金相试样抛光机的发展概况J.热处理,2007(03):7-9+16.