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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第一章 绪论1.1珩磨的工艺特性珩磨是切削的一种特殊形式。它是用颗粒很细的油石(也称磨条)和适当的冷却液，利用可涨缩的磨头，使油石对被加工件作综合运动(旋转和往复)，来加工圆柱内表面的一种精整加工方法。珩磨用的工具叫做珩磨头，呈圆柱形，实际生产中，珩磨圆柱外表面时，偶而也有采用外珩磨头的，不过它的结构复杂，操作困眠加工效果比较差。珩磨圆柱内表面的珩磨头一般以铰接形式与机床主轴相联结。它的四周平均分布者几块油石。工作时，机床主轴带着它在孔内不断地作旋转和往复运功。通过珩磨头内部的机构，控制油石涨缩。当油石涨开时，就磨削金属。珩磨头作旋转和往复运动时，油石表面的磨粒
2、沿零件加工表面不断地来回运动，一会儿向左，一会儿向右。磨粒在零件表面这样运功的结果，形成了一条条螺旋形的曲线。当珩磨头向上运动时，得到的是右螺旋线，向下运动对，得到的是左螺旋线。左右螺旋线交叉重叠的结果，在零件表面形成了复杂的网状细纹，这种网状细纹的表面光洁度很高，可以达到GBl03168所规定的V8-Vl 2。当具有这样光洁表面的零件工作时，它的网状细纹可以挡住润滑液，使零件的接触表面形成很好的液体摩擦，从而得以减轻零件运动表面的磨损。随着机械制造业的高速发展，对零件的加工质量要求越来越高，不但要求有很高的精度，而且要求有良好的表面光洁度，因为珩磨工艺有上述许多优点，所以越来越被人们欢迎，并
3、广泛地被应用在汽车、拖拉机、船舶、航空和机器制造的各个部门中。例如汽车、拖拉机发动机的气缸、缸套、连杆、液压作动筒、千斤顶和液压阀壳体、花键孔、齿轮、圆柱外表面以及各种等径管子和炮膛等，都采用珩磨来最后修饰被加工零件的表面，以达到精整加工的理想效果。1.2汽缸套珩磨的技术要点汽缸套的珩磨质量主要取决于珩磨规范，砂条材料，磨头的运动轨迹及负荷。现分述如下：1.珩磨规范:磨头往复运动速度，一般可按其圆周速度的1/31/5选取，如磨头转速在150-180r/min，往复运动速度为80-100mm/r，砂条的压力一般在4.9MPa 左右，以用手不能转动主轴，而能在轴线方向上下移动为宜。2.砂条材料的选
4、择：目前常见的砂条材料有碳化硅和氧化铝，前者可珩磨铸铁类汽缸套，后者可珩磨钢质汽缸套。一般粗磨时选用硬度为中软，粒度为80240粒(视磨削量大小而定)；精磨则选用软砂条，其粒度为300-4000磨条的长度可选为汽缸套长度的1/21/3。3.磨头的往复行程:珩磨砂条伸出汽缸套上、下口之外的长度，应不大于砂条全长的1/3，不小于1/5，因为伸出量太大，易使汽缸套出现喇叭口;伸出量太小，易出现腰鼓形。4.珩磨时用煤油或柴油作冷却剂，以便散热，并冲去铁屑，提高街磨质量。为了提高珩磨质量，还可用硫酸铜磨缸法，其方法如下：(1)将汽缸套珩磨到修理尺寸时，取下磨头上的砂条，换上毛毡条，然后将毛毡条浸以香蕉水
5、，放在汽缸套内转动数周。以除去缸壁上的油污。(2)将硫酸铜溶液(每升水中含硫酸铜300-400g)滴在毡条上少许，珩磨1分钟左右，待被置换的铜均匀地覆盖在汽缸套内表面上时，再用碱水冲下多余的硫酸铜，以防腐蚀。用此法磨过的汽缸套，内径尺寸没有变化，表面为紫铜色。能提高汽缸套内表面质量，改善汽缸套与活塞及活塞环的磨合性能延长使用寿命。第二章 方案确定2.1总体方案的确定在机床诸多零件中，主轴箱和主轴箱前盖与机床密切相关，是机床的重要组成部件。主轴箱是选用通用零件，按专用要求设计的，所以是机床设计过程中工作量较大的零部件之一。就主轴箱设计来说，工作量主要集中在传动系统的设计上。由于通常采用一根动力轴
6、带动多根主轴的工作方式，因此各传动轴必须设法在有限的标准箱体空间中找到适宜的分布位置。本设计中采用两级传动，轴的分布相对简单，其分布必须保证各轴的转速、旋向、强度和刚度。制定工艺方案是设计组合机床最重要的一步。工艺方案制定得正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。为了使工艺方案制定得合理、先进，必须从认真分析被加工零件（或同类零件)图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，定位、夹紧方式，工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具，切削用量情况及生产率要求等，分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作
7、者丰富的实践经验，以求理论紧密联系生产实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺(工序)内容及方法，决定刀具种类、结构型式、数量及切削用量等。在选定工艺方案并确定机床配置型式、结构方案基础上进行方案图纸的设计。这些图纸包括加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产中计算久统称三图一卡”设计。通常在总体设计过程中，应对机床的具体方案有所考虑，画出夹具方案草图(尤其对比较复杂的机床)，并初定出多轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。2.2结构方案的确定根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度
8、、技术要求及生产率又要考虑机床操作方便可易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。以上两个步骤是十分重要的。对于同一个零件的加工可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时决不能草率，要全面地看问题综合分析各方面的情况，进行多种方案对比，从中选择最佳方案。本主轴箱为两级传动，因此结构简单明了。其中主要考虑的应该是主轴箱机床上的定位，因为加工汽缸的精度位置要求的原因定位要准确无误。本主轴箱的定位是用两根光滑的导轨来实现的。导轨定位在机床主体上，实现了加工的位置要求。主轴箱内为一级传动，为花键轴和齿轮的啮合传动。主轴箱的体内为了防油的泄露有防油元件-挡油盘和毛粘油封。他们能起到减
9、少泄露的用途。主轴箱离机床主体的距离要依汽缸的尺寸而定，本机床为单一加工用途所以主轴箱的前后距离不变，只实现上下的运动。电机的位置在机床床身的上方，他与花键轴的啮合给主轴箱以动力。为了使花键轴的位置定位不变用的是上下两个轴承定位。组合机床标准主轴箱主要由箱体类零件、主轴、传动轴、齿轮和一些专用的附加机构组成。这些零件的通用化程度很高,在某种程度上，可以把主轴箱的设计视为从几类、数千个通用件、标准件中选取模块,进行积木式的搭配，组成各种合理的、符合主轴转速要求的传动路线,使主轴获得必要的动力。对于主轴箱传动系统不同设计方案的评价，一般认为在满足主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，综合考虑以下几个
10、因素：(1)力求使传动轴的齿轮数量及规格尽可能少；(2)选择最佳传动比组成传动链；(3)避免主轴带动主轴；(4)粗加工主轴的齿轮应尽可能靠近前支承；(5)刚性镗削主轴上的齿轮取适当的分度圆直径。对以上每个因素的作用，我都可以作出定量分析，给出明确的优化取值范围,但对稍微复杂的传动系统，以上各因素的交互作用和影响常常互相矛盾，设计方案是它们综合作用的结果，因此，对各种设计方案不能作定量评价。具体的加工结构设计是这样的：在主轴箱中有花键轴的轴套与齿轮啮合，花键轴是不能直接于齿轮啮合，由于主轴箱的上下运动所以怎样保证花键轴的啮合也要考虑。初步设计是这样的，由于轴套可以与花键上下运动且还可以把动力传给
11、轴套，这样就可以把花键轴与齿轮的啮合位置固定，在主轴箱里固定轴套的位置，这样即可以保证啮合，也可以保证上下的运动。2.3加工参数的确定珩磨是用颗粒很细的油石和适当的切削液来加工工件的内孔或外表面的一种金属切削方法，它是采用三块平板互研的原理加工出精密的表面。工作时，珩磨机主轴带动珩磨头，在工件的孔内不断地做旋转和往复运动，使油石沿径向逐渐张开来切削金属。如今珩磨加工不再是只用于减小表面粗糙度值的最终精加工法，也可广泛地用于切除一定余量的中间工序中。它已成为一种使工件能够达到高精度、低表面粗糙度值、高寿命、高效率切削的有效加工方法。切削速度V是由珩磨头旋转(圆周)速度（V旋)和往复速度(V注)合
12、成的。它影响到工件表面质量和加工生产率，但是对表面粗糙度值的影响，却随着材料的不同而有所差异。珩磨有色金属时，如铝合金材料，旋转速度增加，工件表面粗糙度值也就减小。相反，往复运动增加，表面粗糙度变差。加上灰铸铁时，旋转速度和往复速度的增加，均有利于表面粗糙度值减小。加工钢件时，珩磨头旋转速度的允许变化范围很小，仅在临界速度以下时，旋转速度的增加才会使工件表面粗糙度相应地得到改善。而往复运动速度增加时，则不论何种牌号的钢材，表面粗糙度都会变坏。加工球墨铸铁时，切削速度不宜过高。珩磨材料材料硬度/HB切削速度v/(mmin-1)旋转速度v旋/(mmin-1)往复速度v往/(mmin-1)灰口铸铁1
13、702235060408011.420调质钢307283021.612.8620.5球磨铸铁32023402436612铝合金507047.23.5这里珩磨头旋转运动速度可按下列公式计算=108m/min式中D-被加工工件的直径，mmn-珩磨头主轴转速，r/min液压往复运动的珩磨机其往复速度可按下列公式计算=56m/min主轴往复次数，双行程/minL1-行程长度，mm换向系数，根据机床具体情况而定，有的机床为3.6。旋转斜盘式机械往复运动的珩磨机，其往复最大速度计算公式可按下列公式计算m/min式中 -磨头往复次数，双行程/min Ll-磨头单行程长度，mm二、切削网纹交叉角 在珩磨加工中
14、，珩磨油石的磨粒在加工面上切削出交又网纹，其网纹形成的角就是切削网纹交叉角。这里上升网纹与水平线形成的角叫切削升角1，下降网纹与水平线形成的角叫切削降角。其形成过程如图I所示。，当（） 切削交叉角对切削用量和油石的磨损量以及表面粗糙度影响较大。从图(2)中可以看出切削量随着切削交叉角的增加而增大，切削交叉角在45度时比切削量最高。切削交叉角再增加时，比切削量又转为降低。从图2b中可以看出，增加切削交叉角，比磨石减量随着增加，工件表面粗糙度也随着变粗。这是因为在珩磨中，珩磨油石靠加工表面粗糙度来修整，保持其锐利才能提高切削量。而油石锐利就必然要磨损。如果切削交叉角为0度，珩磨油石的磨粒顺着原来磨
15、出的痕迹进行切削，磨粒磨钝以后，得不到修整，导致切削效率降低。虽然表面光滑但却是挤光的。如果切削交叉角为90度，珩磨油石的磨粒垂直于磨出的痕迹切削，使其磨损加大，加工表面粗糙度值高。这时因修整量不大，不仅磨钝的磨粒迅速脱落，而且使切削量减小。生产实践证明，当切削交叉角为45度左右时切削量最大。因此在珩磨中，粗加工一般采用45度左右切削交叉角，在精加工中一般采用15度300度。三、珩磨速比珩磨速比= 这也是直接影响工件表面粗糙度的一个重要因素。速比的大小与形成工件表面切削交叉角 (网纹)有直接的关系。珩磨时采用速比不同，在工件表面得到的切削交叉角也就不同。粗珩磨时，采用较大的速比，以获得较高的生产效率，精珩磨时采用较小的速比，以降低工件表面粗糙度值。珩磨速比一般也要根据材料不同来选择(表2)。四、珩磨的加工余量 珩磨加工余量，由前道工序的加工方法与质量和被加工孔的大小及工件材料决定。前道工序加工越精，表面质量越好，其加工余量就可少，生产效率也会提高。加工材料灰口铸铁1:41:5未淬火钢1:11:7淬火钢1:81:4有色金属1:51:20球墨铸铁2:31:4珩磨前一道工序的加工方法有:拉孔、铰孔、镗孔和磨孔等。珩磨余量最少应
