機(jī)械制造與自動(dòng)化論文：手壓式木工拋光機(jī)設(shè)計(jì)

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1、機(jī)械制造與自動(dòng)化論文：手壓式木工拋光機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 拋光是超精密加工中一種重要加工方法，其優(yōu)點(diǎn)是加工精度高，加工材料范圍廣。拋光機(jī)是用嵌入磨料的研具對(duì)工件表面進(jìn)行研磨的工具，是保證研磨加工的重要條件。由于傳統(tǒng)研磨存在加工效率低、加工成本高、加工精度和加工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，這使得傳統(tǒng)研磨應(yīng)用受到了一定限制，為了提高研磨加工效率，機(jī)械研磨機(jī)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工研磨?；诖耍疚闹饕呛侠淼姆治隽耸謮菏侥竟伖鈾C(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和拋光原理，介紹了手壓式木工拋光機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，由于被拋光的工件高度不同,要求拋光機(jī)的機(jī)頭高度可以上下調(diào)整，本設(shè)計(jì)中采用滑輪組實(shí)現(xiàn)了這一功能，整機(jī)具有質(zhì)量小、成本低、工作可靠的特點(diǎn)

2、,實(shí)踐證明該設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的要求。 關(guān)鍵詞：拋光；手壓式木工拋光機(jī)；滑輪組 1緒論 隨著人民生活水平的不斷提高,對(duì)家具的要求也越來(lái)越高,不再只要求其堅(jiān)固耐用,更要求其外表美觀,在實(shí)現(xiàn)其基本使用功能的同時(shí),達(dá)到裝飾居室或辦公場(chǎng)所的目的；另一方面,生活水平的提高也激發(fā)了人們更新家具的欲望,家具的使用周期縮短,這使得社會(huì)需求量增大,款式更新速度提高。這就對(duì)家具的制作工藝及加工設(shè)備提出了新的要求,家具的生產(chǎn)已基本脫離了以前木工訂制的模式，轉(zhuǎn)而以工業(yè)化的生產(chǎn)為主。工業(yè)現(xiàn)代化要求社會(huì)分工越來(lái)越細(xì),這是工業(yè)信息化時(shí)代的一個(gè)重要特點(diǎn),隨著社會(huì)的進(jìn)步,科學(xué)向更深層和多邊緣的方向發(fā)展，技術(shù)日趨精深，專業(yè)

3、要求也越來(lái)越高。對(duì)于大型木工企業(yè),其資金雄厚,無(wú)論在通用技術(shù)方面還是在專業(yè)設(shè)備方面都具有顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)；而對(duì)于數(shù)目繁多的中、小型木工企業(yè)，要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存并得到發(fā)展，必須不斷地以少量的資金投入來(lái)達(dá)到更新自己生產(chǎn)設(shè)備的目的，逐步地向生產(chǎn)現(xiàn)代化的方向發(fā)展。應(yīng)某家具廠的要求,筆者為其設(shè)計(jì)了一臺(tái)木工用拋光機(jī)，本文對(duì)該機(jī)的主體結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。 2 拋光機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2.1國(guó)內(nèi)外木工用拋光機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀 2.1.1國(guó)內(nèi)木工用拋光機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀 我國(guó)生產(chǎn)制造的木工用拋光機(jī)的品種、類型較多。隨著人民對(duì)家具的要求也越來(lái)越高，不再只要求其堅(jiān)固耐用，更要求其外表美觀，在實(shí)現(xiàn)其基

4、本使用功能的同時(shí)，達(dá)到裝飾居室或辦公場(chǎng)所的目的;另一方面，生活水平的提高也激發(fā)了人們更新家具的欲望，家具的使用周期縮短，這使得社會(huì)需求量增大，款式更新速度提高。這就對(duì)家具的制作工藝及加工設(shè)備提出了新的要求，家具的生產(chǎn)已基本脫離了以前木工訂制的模式，轉(zhuǎn)而以工業(yè)化的生產(chǎn)為主間?，F(xiàn)如今木工用拋光機(jī)的技術(shù)及設(shè)備方面有了很大的提高，木工用拋光機(jī)的采用了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，再通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)拋光輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到拋光工藝。 2.1.2國(guó)外木工用拋光機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀 國(guó)外木工用拋光機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在二個(gè)方面:一方面是木工用拋光機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化;另一方面是木工用拋光機(jī)本身的技術(shù)與

5、裝備有了巨大的發(fā)展，尤其開(kāi)發(fā)應(yīng)用了木工用拋光機(jī)的動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了木工用拋光機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。 2.2木工用拋光機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展方向 2.2.1拋光機(jī)的分類 拋光機(jī)按自動(dòng)化程度可以分成三類:普通手動(dòng)拋光機(jī)、手提式拋光機(jī)、手提式拋光機(jī)。 普通手動(dòng)拋光機(jī):拋光機(jī)可同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)以上拋光輪拋光，可粗拋光、中拋、精拋同時(shí)進(jìn)行。只需要變化拋光用拋光輪(粗拋輪、中輪輪或精拋輪)就可以了。手提式拋光機(jī):如果拋磨工作需要在無(wú)固定拋磨拋磨機(jī)械的地方或工件太大無(wú)法移動(dòng)。則可選用手提式拋光機(jī)。手提式拋磨機(jī)是將磨光或拋光輪安裝在小型 電動(dòng)機(jī)工空氣壓縮機(jī)上，此種拋磨機(jī)易于移動(dòng)，使用方便，但很難

6、獲得大面積鏡面拋光效果。 手提式拋光機(jī):用于普通在面積板料鏡面拋光。 2.2.2木工用拋光機(jī)的特點(diǎn) 因?yàn)樵趻伖膺^(guò)程中需要及時(shí)變換工件的運(yùn)動(dòng)方向，使拋光紋路復(fù)雜多變，這樣有利于降低表面粗糙度并保證表面均勻--致。因此動(dòng)力頭是拋光設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵[1]。拋光物料是拋好木制品的關(guān)鍵，拋光物料的選擇往往決定著所拋木制品的表面質(zhì)量。根據(jù)木制品表面要求及受損的程度不同.拋光的具體要求及方法也不同。拋光作業(yè)可分為灰拋、磨削拋光和增澤拋光[2]?；覓?灰拋主要用于清除制品表面上的冷疤、斑痕和微量的廢邊、飛邊。灰拋的拋輪，以軟布為好，拋光物料是輕浮石粉，因?yàn)檩p浮石粉易被高速旋轉(zhuǎn)的拋輪甩出，所以必須備有防護(hù)罩

7、。磨削拋光:磨削拋光是將木制品的粗糙表面加工成平滑的表面，根據(jù)要求，可加或不加蠟脂。拋輪的柔軟程度視具體情況而定，但應(yīng)比灰拋更柔軟，磨削拋光后的木制品，有時(shí)還需要經(jīng)過(guò)增澤拋光，使木制品光亮面無(wú)明顯紋路。增澤拋光:增澤拋光是將平滑的表面加工成具有光澤的表面。增澤拋光所選用的拋輪，應(yīng)比前兩種拋光法所用拋輪更為柔軟，可用呢絨。拋光物料大多為脂膏一類。如果工件表面上附著的脂膏太多，可以用干凈而柔軟的棉布輪再度拋光，使工件透明光亮無(wú)紋路。 木工用拋光機(jī)機(jī)頭部分可以用人力很輕松自如地調(diào)節(jié)拋光機(jī)頭的高度;由于拋光用的布輪屬于易損件,使用一段時(shí)間以后就需要更換，所以在拋光輪軸與驅(qū)動(dòng)主軸的聯(lián)接處采用了快拆機(jī)構(gòu)

8、，便于及時(shí)更換新的拋光輪;它具有體積小、重量輕、造價(jià)低的特點(diǎn);采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，還具有噪音小，操作、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，拋光質(zhì)量和控制精度也都很不錯(cuò)[3]。目前此木工用拋光機(jī)也有它自身的缺點(diǎn):可靠性、靈敏性、壽命都較低，且適合在中小型木器加工廠使用,適用范圍還不夠廣泛。 2.2.3木工用拋光機(jī)的未來(lái)發(fā)展方向 由于目前很多木工用拋光機(jī)在進(jìn)行拋光時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多粉塵，為了讓拋光時(shí)產(chǎn)生的粉塵不進(jìn)入大氣中，可以在拋光機(jī)上面設(shè)置安裝一個(gè)自吸除塵裝備,它可以由引風(fēng)機(jī)和粉塵處理箱構(gòu)成，拋光輪進(jìn)行拋光作業(yè)的同時(shí)引風(fēng)機(jī)也同時(shí)工作，將拋光時(shí)所產(chǎn)生的粉塵吸入粉塵處理箱，粉塵處理箱由集塵箱和過(guò)濾箱構(gòu)成，粉塵

9、最終被吸附在過(guò)濾箱上的過(guò)濾網(wǎng)上。自吸除塵裝置體積小，造價(jià)低，可極大地改善工作環(huán)境。 2.3 木工用拋光機(jī)的設(shè)計(jì)要求及機(jī)構(gòu)原理 木工用拋光機(jī)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求有:精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠，具有良好的伺服性能。面對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則要求:轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，以減小機(jī)械負(fù)載，避免對(duì)系統(tǒng)造成不良影響;剛度大，有利于減小動(dòng)力損失，提高固有頻率，增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性;阻尼合適。由于木工用拋光機(jī)主要是用于拋光木板和家具半成品，故要求拋光機(jī)的機(jī)頭高度可調(diào);拋光布輪外購(gòu);為操作方便，整機(jī)高度不宜過(guò)高[4]。因此木工用拋光機(jī)宜選用普通手動(dòng)拋光機(jī)。 木工用拋光機(jī)主體機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng):一個(gè)是拋光布輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)是為實(shí)現(xiàn)拋

10、光機(jī)頭高度調(diào)整而進(jìn)行的上、下運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)不會(huì)同時(shí)發(fā)生，即在拋光機(jī)機(jī)頭的高度調(diào)整時(shí)，布輪是不旋轉(zhuǎn)的。對(duì)于第一個(gè)運(yùn)動(dòng)，由于拋光機(jī)布輪需高速轉(zhuǎn)動(dòng)才能達(dá)到拋光工件的目的，故采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)[5]。對(duì)于第二個(gè)運(yùn)動(dòng)，由于拋光機(jī)的機(jī)頭調(diào)整機(jī)構(gòu)只是偶爾動(dòng)作，即當(dāng)被加工件確定后,每調(diào)整一次就可以完成一批工件的加工，故只有當(dāng)更換被加工件的類型時(shí)才需要重新調(diào)整，考慮到拋光機(jī)頭的重量不大，故決定用手動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整。 3設(shè)計(jì)要求及主要技術(shù)參數(shù) 3.1設(shè)計(jì)要求 由于被拋光的工件包括木板和家具半成品,故要求拋光機(jī)的機(jī)頭高度可調(diào),調(diào)整高度為500mm；拋光布輪外購(gòu),尺寸為5360mm580mm；為操作方便,整機(jī)高度

11、不宜過(guò)高,故工作臺(tái)高度定為700mm。 3.2拋光機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析 分析拋光機(jī)的設(shè)計(jì)要求可知,其主體機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng):一個(gè)是拋光布輪的轉(zhuǎn)動(dòng),另一個(gè)是為實(shí)現(xiàn)拋光機(jī)頭高度調(diào)整而進(jìn)行的上、下運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)不會(huì)同時(shí)發(fā)生,即在拋光機(jī)機(jī)頭的高度調(diào)整時(shí),布輪是不旋轉(zhuǎn)的[6]。對(duì)于第一個(gè)運(yùn)動(dòng),由于拋光機(jī)布輪需高速轉(zhuǎn)動(dòng)才能達(dá)到拋光工件的目的,故采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)預(yù)估拋光所需的正壓力后計(jì)算出所需電機(jī)的功率不到1k W,為安全起見(jiàn),取電機(jī)的功率為3kW。由此，選擇電機(jī)JO2-11-4(N=3kW,n=1500r/min),通過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)拋光布輪旋轉(zhuǎn)。對(duì)于第二個(gè)運(yùn)動(dòng),由于拋光機(jī)的機(jī)頭調(diào)整機(jī)構(gòu)只是偶爾動(dòng)作,即

12、當(dāng)被加工件確定后,每調(diào)整一次就可以完成一批工件的加工,故只有當(dāng)更換被加工件的類型時(shí)才需要重新調(diào)整,考慮到拋光機(jī)頭的重量不大,約120kg,故決定用手動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整。 3.3拋光機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 拋光機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下: 拋光輪直徑(mm):φ360； 拋光輪長(zhǎng)度(mm):580； 拋光輪轉(zhuǎn)速(r/min):750； 拋光機(jī)頭調(diào)整高度(mm):500； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào):JO2-11-4； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率(k W):3； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min):1 500； 整機(jī)尺寸(長(zhǎng)寬高)(mm3):1 4924401 680； 整機(jī)重量(kg):500。 4主機(jī)結(jié)構(gòu) 拋光機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)

13、見(jiàn)圖1。它主要由主機(jī)架1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(件5、6、7)、拋光輪10和機(jī)頭調(diào)整部分(包括件2、8、9、12、13等)組成。在主機(jī)架1上固定有導(dǎo)軌2，左滑塊8和右滑塊9同軸。左滑塊8通過(guò)電機(jī)支架3與電機(jī)4、小帶輪5、大帶輪6聯(lián)為一體；右滑塊9上固定有拋光機(jī)頭(由拋光輪10和拋光輪架11等組成)。當(dāng)手工轉(zhuǎn)動(dòng)手輪13時(shí),左、右滑塊可以上下移動(dòng)。夾緊機(jī)構(gòu)12的作用是在機(jī)頭高度調(diào)整到合適位置時(shí),將滑塊夾緊在導(dǎo)軌上,這樣可以保證在拋光輪工作時(shí)拋光機(jī)頭部的穩(wěn)定性[7]。 圖2　木工用拋光機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 由于拋光用的布輪屬于易損件，使用一段時(shí)間以后就需要更換，所以在拋光輪軸與驅(qū)動(dòng)主軸的聯(lián)接處(圖1

14、的B處)采用了快拆機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖2。在圖2中,1為驅(qū)動(dòng)主軸，4為拋光輪軸,兩軸的配合面為錐面,錐面錐度為1∶20。用螺母3和5固定,用斜楔2定位。在加工時(shí),需要兩錐面配合研磨，保證其接觸面積在70%以上，以保護(hù)傳動(dòng)的平穩(wěn)。 1——主機(jī)架；2——導(dǎo)軌；3——電機(jī)支架；4——電機(jī)；5——小帶輪；6——大帶輪；7——皮帶；8——左滑塊；9——右滑塊；10——拋光輪；11——拋光輪架；12——夾緊機(jī)構(gòu)；13——手輪及調(diào)高機(jī)構(gòu) 5V帶的設(shè)計(jì) 5.1確定設(shè)計(jì)功率 設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素共同確定的，表達(dá)式如下： 式中 ——需要傳遞的

15、名義功率 ——工作情況系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.5，得工作情況系數(shù) 選取 =1.1； 所以 5.2選擇帶的型號(hào) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖11.15，選取A型帶。 5.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.6，V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 知A型帶 =75mm,又由教材表7.3選取 小帶輪基準(zhǔn)直徑：； 大帶輪基準(zhǔn)直徑：，這里 大帶輪轉(zhuǎn)速 5.4驗(yàn)算帶的速度 式中 ； ——小帶輪基準(zhǔn)直徑； 即v=9.42m/s<=25m/s,符合要求。 5.5確定中心距a和V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 根據(jù)：初步確定中心距 0.7（125+280）=283.52（125+280）=810

16、 選取中心距 =650mm 初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ： 5.6計(jì)算中心距和小輪包角 中心距： 小帶輪包角： 5.7確定V帶根數(shù)Z 1.計(jì)算單根Ｖ帶的額定功率Pr。 由dd1=112 mm和n1＝960 r/min，查表8－4a得Ｐ0＝1.15 kW。 根據(jù)n1＝960 r/min,i=2 和Ａ型帶，查表8－4b得 。 查表8－5得 ，表8－2得 ，于是 2. 計(jì)算Ｖ帶的根數(shù)z 　取3根。 5.8確定初拉力 式中 z——帶的根數(shù) ——包角修正系數(shù) m——普通V帶每米長(zhǎng)度質(zhì)量 查教材表7.1得 m=0.1kg/m； 所以

17、 5.9計(jì)算作用在軸上的壓力 式中 ——初拉力 z——帶的根數(shù) ——小輪包角； 所以， 5.10帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6滾筒的設(shè)計(jì) 6.1滾筒結(jié)構(gòu) 滾筒端面為正六面形，兩端用螺絲跟軸固定在一起，用于支撐和傳動(dòng)扭距，因此選擇滾筒和軸的材料，確定許用應(yīng)力，選45鋼，正火處理。 根據(jù)許用切應(yīng)力強(qiáng)度極限估計(jì)軸的最小直徑，由帶輪外徑100mm，估算滾筒兩端軸直徑25mm。 6.2軸承的選擇 由工作需要的要求得：軸承的使用時(shí)間為 。第一對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P； 。查手冊(cè)取 假設(shè)取6204軸承 計(jì)算步驟與內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 1.查手冊(cè)查出 、 值（GB/T

18、 276——1994） 2. 3 4.計(jì)算 5.查手冊(cè)e值 6.計(jì)算 7.查手冊(cè)：X、Y的值 8. 查載荷系數(shù).。 9. 10.計(jì)算軸承壽命： 11.結(jié)論：符合要求，選用此軸承。 6.3鍵的校核 在工作軸中，鍵的選擇大小由軸的大小確定，校核公式： 齒輪2的安裝鍵型為A型鍵L=30, 為 ，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)件的齒輪是經(jīng)過(guò)淬火的，所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ： 鍵符合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的要求。 7結(jié)論 本論文寫(xiě)出了符合課題參數(shù)要求的手壓式木工拋光機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程。在文中完成了以下幾方面的內(nèi)容： （1）完成了手壓式木工拋光機(jī)的總圖設(shè)計(jì)，確定整機(jī)安裝形式； （2）確定用V帶

19、傳動(dòng)方式，并對(duì)V帶進(jìn)行進(jìn)行了設(shè)計(jì)； （3）分析軸承的選用； （4）確定了用于傳動(dòng)的鍵，并對(duì)鍵進(jìn)行了校核； （5）確定了電動(dòng)機(jī)、帶輪尺寸和形狀；完成拋光機(jī)的裝配圖。 致謝 三年的大學(xué)時(shí)光稍縱即逝，轉(zhuǎn)眼之間就到了要畢業(yè)的時(shí)候了。這三年我們?cè)趯W(xué)校里學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)，掌握了該有的技能，除此之外還學(xué)會(huì)了為人處事的道理。學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)固然重要，但最重要的是如何把自己所學(xué)到的內(nèi)容進(jìn)行運(yùn)用。畢業(yè)論文就是需要我們把學(xué)到的知識(shí)內(nèi)容根據(jù)自己選題和對(duì)該內(nèi)容的理解加以運(yùn)用，這樣既能夠把知識(shí)記牢，鞏固，又可以寫(xiě)出一篇令人滿意的論文。 本文是從選題到確定選題的基本思路，經(jīng)過(guò)了反復(fù)的篩選，才最終確定下來(lái)，然后

20、就是從各個(gè)方面查找資料，它從初稿到定稿都經(jīng)過(guò)反復(fù)修訂，為此投入了大量的時(shí)間和精力，現(xiàn)在畢業(yè)論文終于完成了，心里感到特別的高興，在我要感謝在這篇論文寫(xiě)作過(guò)程中幫助我的所有老師和同學(xué)。沒(méi)有你們的指導(dǎo)，我可能還找不到頭緒。為此犯愁呢，除此之外，我還要感謝學(xué)院的所有老師們，沒(méi)有你們的無(wú)私奉獻(xiàn)，就沒(méi)有今天的我，同時(shí)也要感謝大學(xué)期間一起共同學(xué)習(xí)的伙伴們，有你們一直在身邊，我的大學(xué)生活才會(huì)過(guò)得更好。由于論文寫(xiě)作水平有限，可能還會(huì)出現(xiàn)許多疏漏和不足的地方，還請(qǐng)老師們多多指導(dǎo)改正。 參考文獻(xiàn) [1]徐靂,劉冰,吳石,段昊陽(yáng),董瑞.雙面研磨/拋光機(jī)磨削軌跡研究[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào),2018,23

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