河南工學院畢業設計第第頁目錄TOC\o"1-3"\h\u23691摘要 117303Abstract 444471.緒論 5216591.1分析自動磨管機的市場趨勢 58631.2研究課題的目的和意義 6180711.2.1研究課題的目的 691101.2.2研究課題的意義 664242.進料機構 6209312.1推料桿驅動電機的選擇 6246092.2曲柄和滑塊 7164092.2.1曲柄存在的條件 788102.2.2連桿機構的設計 7190653.磨削機構 892693.1磨料的選擇 893403.2磨削電機的選擇 9127113.3磨削機構傳動方式的選擇 9319594.卸料機構 12115534.1卸料機構的組成 12268505.控制系統的設計 1323516.機床本體的設計 14167096.1軸的選擇： 14212456.2鍵聯接的強度計算 1684706.3裝配圖 16229067.總結 177558.參考文獻 18235379.致謝 19摘要磨管機作為一種應用廣泛的工程機械，在農業工程、航空航天、石油化工等領域中有著重要的地。磨管機構成的各部分組件對其打磨效果有著至關重要的影響。當然，一些外部因素也是不可避免的，如在打磨過程中產生的熱量以及產生的鐵屑對其打磨效果的影響，所以在設計過程中，除了要選擇合適的組件，對于一些小問題也不可忽視。人工打磨效率低，通過對進料機構、磨削機構和卸料機構的結構和控制系統的設計，能實現打磨機自動進料、磨削和卸料的生產，保證磨削精度，提高了生產效率。在設計過程中力求以簡單實用為原則，綜合產品的成本和加工工藝的可行性。該設計有以下幾個特點：(1)解決了人工打磨耗時較長，生產效率低的問題。(2)提高了打磨精度。(3)結構相比較簡單，制造成本低。通過這次畢業設計將學過的基礎理論知識綜合應用，培養結構設計和計算能力，了解結構設計的步驟和參數選擇的原則，熟悉機械設計的基本原理，并掌握一套完整的機械傳動的裝置的設計過程。關鍵詞：磨削,自動化。AbstractAsakindofwidelyusedengineeringmachinery,thepipemillhasanimportantplaceinagriculturalengineering,aerospace,petrochemicalandotherfields.Thecomponentsofthepipemillhaveavitalinfluenceonitspolishingeffect.Ofcourse,someexternalfactorsareinevitable,suchastheheatgeneratedinthepolishingprocessandtheimpactofironscraponthepolishingeffect,sointhedesignprocess,inadditiontotheselectionofappropriatecomponents,forsomeminorproblemscannotbeignored.Manualgrindingefficiencyislow,throughthedesignofthestructureandcontrolsystemoffeedingmechanism,grindingmechanismandunloadingmechanism,theautomaticfeeding,grindingandunloadingproductioncanberealized,thegrindingprecisioncanbeguaranteed,andtheproductionefficiencycanbeimproved.Inthedesignprocesstosimpleandpracticalastheprinciple,comprehensiveproductcostandthefeasibilityofprocessingtechnology.Thedesignhasthefollowingcharacteristics:1.itsolvestheproblemthatmanualpolishingtakesalongtimeandtheproductionefficiencyislow.2.improvedpolishingaccuracy.3.Simplestructure,lowmanufacturingcost.Throughthisgraduationprojectwilllearnthebasictheoreticalknowledgecomprehensiveapplication,trainthestructuredesignandcalculationability,understandthestepsofthestructuredesignandtheprincipleofparameterselection,familiarwiththebasicprinciplesofmechanicaldesign,andmasteracompletesetofmechanicaltransmissiondevicedesignprocess.Keywords:grinding;automation1.緒論1.1分析自動磨管機市場的發展趨勢磨管機是一種應用廣泛的工程機械，在農業工程、航空航天、石油化工等領域中有著重要的地。磨管機是近幾年隨著市場對鋼管產品精度和質量要求的提高而新生的一種鋼管精加工設備。目前國內外對鋼管內壁磨削的設備是一種內孔鏜磨機，其加工不同孔徑的鋼管時，需更換不同的磨頭，而且該設備造價高、磨頭備件多、生產效率低下，另一種是只針對鋼管端面的內外圓修磨的設備，這兩種對鋼管內壁修的設備都有其本身的局限性。本文介紹的是新型自動磨管機，對國內和國外現有的磨管機進行了結構改造及技術革新，通過對該磨管機的組成和工藝流程的分析，設計出能夠實現打磨機的自動進料、磨削和卸料的生產過程，不僅保證磨削精度，還提高了生產效率，降低了生產成本。1.2研究課題的目的和意義1.2.1研究課題的目的1.鞏固和加深理論教學的內容，培養學生綜合運用所學的理論，讓學生掌握零件機械加工工藝規程的設計能力；2.磨管機高效送料機構采用電源供電，電氣程序為PLC編程控制，安全、可靠，而且不易出現故障；3.磨管機的高效送料機構，減少磨管機的操作人數，在降低工作強度的同時提高生產效率；4.學會使用查閱各種設計資料、設計手冊和國家標準等，以及解決工程的實際問題等。1.2.2研究課題的意義愈來愈大的磨機規格以及由此引起的技術要求給管磨機結構帶來了根本性的變化。改進后設備操作的穩定性和準確性以及生產效率有了明顯的提高，生產過程中減少人員的投入，從而降低了成本，通過PLC控制使機器的安全性能提高，該改進后的新型磨管機解決了生產中的實際問題，可以普遍推廣使用。2.進料機構2.1推料桿驅動電機的選擇電動機的功率是否選得合適，對電動機的工作和經濟性以及安全生產都有影響，比如：（1）當選擇的電動機功率小于工作需要的功率需求時，電動機有可能不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而損壞。（2）當選擇的電動機功功率過大時，經常不在滿載狀態下運動，使其效率和功率因數都較低，造成資源浪費，使得生產成本增加。根據電動機的滿載轉速及工作軸的轉速即可確定傳動裝置的總傳動比為。在分配傳動比時需要注意的有以下特點(1)使各級傳動的結構尺寸盡可能的協調﹑勻稱，這樣有利于安裝，不會造成互相干涉。(2)各級的傳動比應最好在推薦的范圍內選取，對減速傳動要盡可能不超過其允許的最大值。(3)要盡可能使傳動裝置的外輪廓尺寸緊湊。(4)要注意使傳動級數少﹑傳動機構數少﹑傳動系統的簡單。2.2曲柄和滑塊2.2.1曲柄存在的條件a.最短桿與最長桿長度之和應小于或等于其余兩桿的長度之和。b.連架桿與機架中至少有一個是最短桿。2.2.2連桿機構的設計1.連桿機構的分類（1）根據構件之間的相對運動為平面運動或空間運動，連桿機構可分為：a.平面連桿機構b.空間連桿機構。（2）根據機構中構件數目的多少可分為四桿機構、五桿機構等，一般將五桿及五桿以上的連桿機構都稱為多桿機構。（3）當連桿機構的自由度為1時，稱為單自由度連桿機構；當自由度大于1時，稱為多自由度連桿機構。（4）根據形成連桿運動鏈是開鏈還是閉鏈，亦可將相應的連桿機構分為開鏈連桿機構和閉鏈連桿機構。2.連桿機構的特點低副是面接觸，耐磨損，制造簡便，容易取得較高的制造精度；低副中會存在間隙，數目比較多的低副會引起運動累計誤差；運動形式多樣，可實現轉動、移動、擺動等。磨削機構磨削機構由工件、夾具、直線導軌、砂輪組成。夾具由氣缸驅動，為了適應圓管截面，夾具部分設計成半圓型槽，保證裝夾可靠。3.1磨料的選擇砂輪的組成要素磨料(2)粒度

(3)結合劑

(4)硬度(5)組織

磨料的選擇

磨料選擇主要取決于工件材料及熱處理方法。

(1)磨抗張強度高的材料時，選用韌性大的磨料。

(2)磨硬度低，延伸率大的材料時，選用較脆的磨料。

(3)磨硬度高的材料時，選用硬度更高的磨料。粒度的選擇

粒度是指磨料的顆粒尺寸，其大小則用粒度號表示。主要取決于被磨削工件的表面粗糙度和磨削效率。粒度可分為磨粒和微粒兩類。對于顆粒尺寸大于40μm的磨料，稱為磨粒。對于顆粒尺寸小于40μm的磨料，稱為微粒。4.結合劑

結合劑是指固結磨具中各類結合劑與磨料粘結的材料。固結磨具通常采用陶瓷、樹脂、橡膠、菱苦土四大類別結合劑。結合劑的分類無機結合劑和有機結合劑。無機結合劑包括陶瓷結合劑，金屬結合劑，菱苦土結合劑。有機結合劑包括樹脂結合劑，橡膠結合劑5.硬度（1）硬度是指砂輪在外力作用下磨粒脫落的難易程度,為了適應不同工件材料磨加工的要求,制造砂輪時分成不同硬度的等級。（2)硬度的選擇：主要取決于被磨削的工件材料、磨削效率和加工表面質量。如果砂輪選得過硬，磨粒不易脫落，砂輪易堵塞，磨削熱增加，工件易燒傷，磨削效率低，影響工件表面質量；如果砂輪選得過軟，磨粒還在鋒利時就脫落，增加了砂輪損耗，容易導致砂輪的形狀發生改變，影響工件精度。所以選擇砂輪的硬度要合適。6.組織砂輪的組織是指組成砂輪的磨粒、結合劑、氣孔三部分體積的比例關系。通常以磨粒所占砂輪體積的百分比來分級。砂輪有三種組織狀態：緊密、中等、疏松；細分成

0-14號間，共15級。組織號越小，磨粒所占比例越大，砂輪越緊密；反之，組織號越大，磨粒比例越小，砂輪越疏松，7.砂輪硬度選擇原則：（1）磨削軟材料時要選較硬的砂輪，磨削硬材料時則要選軟砂輪；

（2）磨削導熱性差的材料應選較軟的砂輪；

（3）端面磨比圓周磨削時，砂輪硬度應選軟些；

（4）砂輪旋轉速度高時，砂輪的硬度可選軟1-2小級；8.常用砂輪形狀有以下幾種：平形砂輪（P）、單面凹砂輪（PDA）、雙面凹砂輪（PSA）、薄片砂輪（PB）、筒形砂輪（N）、碗形砂輪（BW）、碟形一號砂輪（D1）等。9.怎么避免在磨削過程中的表面燒傷問題(1)合理選用砂輪；

(2）合理選用磨削量；

(3）充分冷卻；

(4）改進磨床結構，控制砂輪的切入量。3.2磨削電機的選擇（1）當功率小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，所以導致達不到想要的打磨效果或者使電機燒壞。（2）當功率過大時，經常不在滿載下運動，造成電的浪費。3.3磨削機構傳動方式的選擇1.齒輪傳動（1）齒輪傳動示意圖（2）齒輪傳動時要滿足的條件①瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小，能保證較好的傳動平穩性和較高的運動精度；②在尺寸小和質量輕的前提下，輪齒的強度高，耐磨性好，承載能力大，能達到預期的工作壽命。（3）分析齒輪傳動的優缺點優點：①瞬時傳動比恒定，工作平穩，傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；②適用于功率和速功率從接近于零的微小值到數萬千瓦，圓周速度從很低到300m/s；③傳動效率高，η=0.92～0.98；④工作可靠，結構緊湊，外廓尺寸小，使用壽命長。缺點：制造和安裝精度要求都比較高，需要專門的設備制造，所以成本較高，不宜用于較遠距離的兩軸之間的傳動。2.帶傳動（1）帶傳動示意圖 （2）帶傳動的主要優點：①緩沖和吸振，傳動平穩、噪聲小；②帶傳動靠摩擦力傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發生打滑，可防止損壞其他零件；③適用于兩軸中心矩較大的場合；④結構簡單，制造、安裝和維護等均較為方便，成本低廉。帶傳動的缺點：①不能保證準確的傳動比；②需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；③整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；④帶的壽命較短，傳動效率較低。帶傳動主要適用場合：①速度較高的場合，多用于原動機輸出的第一級傳動。②中小功率傳動，通常不超過50kw。③傳動比一般不超過7，最大用到10。④傳動比不要求十分準確。3.鏈傳動(1)鏈傳動的優點：鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；傳動尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小；承載能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時；鏈傳動能吸振與緩和沖擊，結構簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環境中工作。(2）鏈傳動的缺點是：高速運轉時不夠平穩；傳動中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中使用；只能用于平行軸間的傳動；安裝精度和制造費用比帶傳動高。（3）鏈傳動的適用場合：廣泛應用于中心距較大、多軸、平均傳動比要求準確的傳動。環境惡劣的開式傳動、低速重載傳動及潤滑良好的高速傳動，均可采用鏈傳動。滾子鏈傳遞的功率通常在100kw以下，鏈速在15m/s以下，傳動比I<=7。目前其最大傳遞功率可達500kw，最高中心距可達8m。從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造成本和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，磨削電機和軸之間采用齒輪傳動，因為齒輪傳動瞬時傳動比恒定，工作平穩，傳動準確可靠，所以這種小型的打磨機采用齒輪傳動可以提高打磨的精度。卸料機構4.1卸料機構的組成1.卸料機構主要包括卸料推爪、滾筒鏈傳動和出料口。2.卸料機構的工作原理：當砂輪對圓管磨削完成之后，直線導軌帶動工件向右回到裝夾起始位置，此時，上方的卸料推爪在彈簧力的作用下處于工作位，氣缸活塞桿推出，推爪推動圓管工件向滾筒方向運動，直到圓管工件被完全推上滾筒，下一根圓管被推送至夾具實現夾緊，氣缸活塞桿回收，推爪被抬起，卸料推爪也再次回到左側工作位，準備下一次卸料。磨削好的圓管工件通過滾筒鏈傳動，直接落入鏈傳動末端的出料口中。控制系統的設計1.滾筒鏈傳動電動機單獨設置開關，持續工作，將圓管送至出料口；其他位置通過PLC可編程控制器控制。2.進料機構部分，在滾筒上設置光電傳感器，傳感器檢測到出料滾筒上有工件時，推料桿電機啟動，然后通過曲柄滑塊機構讓推桿完成一次往復運動，將工件推至夾具上。3.夾具上安裝光電傳感器，當其檢測到信號時，氣缸運作推動夾具進行夾緊，砂輪電動機啟動，同時進給電動機正轉反轉，正反轉轉數和次數可設置，實現砂輪對工件內壁進行打磨，打磨完成之后，砂輪電動機、進給電動機停止，夾具氣缸松開。4.夾具氣缸松開后，卸料推爪在氣缸推動下將工件推至滾筒鏈傳動機構，傳感器檢測到滾筒上有工件，推料桿啟動，推動下一根圓管工件到夾具位置處，夾具夾緊。5.在整個過程中，必須設置成急停按鈕，可實現隨時可以停機。控制系統原理：按下按鈕推料桿電機夾具 砂輪電機氣缸滾筒出料口進給電動機機床本體的設計6.1軸的選擇：1.可用于軸的材料種類很多，主要還是根據軸的使用條件，對軸的強度、剛度以及其他機械性能的要求，采用的熱處理方式，同時還要考慮制造加工工藝，和經濟合理來選擇軸的材料。2.軸的常用材料是優質碳素鋼，和合金鋼。3.軸的結構設計原則：a.節約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數的截面形狀；便于加工制造和保證精度。b.易于軸上零件的精確定位、穩固、裝配、拆卸。c.采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施。4.軸徑最小處直徑d≥3MMca=M2+(αT)5.軸承的校核由公式：L10h=106其中：ft為溫度系數,fp為載荷系數，C為基本額定載荷，n為軸承工作轉速，P為當量載荷。6.軸承的選擇通常根據下列幾個主要因素：a.負荷情況b.高速性能c.允許的空間7.軸承的潤滑（1）軸承潤滑主要目的是：減少摩擦和磨損，同時起到冷卻，吸振，防銹及降噪的作用。（2）常用的潤滑劑有潤滑油，潤滑脂及固體潤滑劑(二硫化鉬)。選擇潤滑劑應當考慮工作溫度，軸承負荷，轉速及其工作環境影響。一般來說，溫度高，負荷大，轉速低時選用粘度高的潤滑劑。（3)潤滑油選擇：常用的潤滑油有--機械油，高速機械油，汽輪機油，壓縮機油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉速越高，則選用較低粘度的潤滑油。負荷越重，則選用粘度較高的潤滑油。潤滑方法有：油浴潤滑，循環油潤滑，噴油潤滑及油霧潤滑。選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則影響選擇的因素用潤滑脂用潤滑油溫度當溫度超過120時，要用特殊潤滑脂。當溫度升高到200-220時，再潤滑的時間間隔要縮短油池溫度超過90或軸承溫度超過200時，可采用特殊的潤滑油溫度系數<400000〈400000－500000載荷低到中等各種載荷直到最大軸承形式不用于不對稱的球面滾子推力軸承用于各種軸承殼體設計較簡單需要較復雜的密封和供油裝置長時間不需維護的地方可用。根據操作條件，特別要考慮工作溫度不可以用集中供油選用泵送性能好的潤滑脂。不能有效地傳熱，也不能作為液壓介質可用最低轉矩損失如填裝適當，比采用油的損失還要低為了獲得最低功率損失，應采用有清洗泵或油霧裝置的循環系統污染條件可用。正確的設計可防止污染物的侵入可用。但要采用有防護、過濾裝置的循環系統6.2鍵聯接的強度計算對于尺寸按標準選擇的平鍵聯接，通常只按工作表面上的擠壓應力進行條件性強度校核公式σp=2Tdkl=4Tdhl≤［σ6.3裝配圖總結鋼管為鋼材制成的管狀材料，在機械化大生產的現代社會鋼管發揮著不可或缺的重要作用，它在能源、制造、建筑等領域應用最為廣泛。鋼管的原材為鋼，鋼管長時間不用則會發生銹蝕，不光是鋼管的外表，鋼管的內壁也會一樣生銹。要清除鋼管表面的銹跡比較容易，但是要清除鋼管內部的銹跡則比較困難，目前處理銹跡的方法是對鋼管進行打磨。近幾年隨著市場對鋼管產品精度和質量要求的提高而新生出一種鋼管精加工設備。該設計通過對進料機構、磨削機構和卸料機構的結構和控制系統的設計，能實現打磨機自動進料、磨削和卸料的生產，保證磨削精度，提高了生產效率。該機器可分為三個組成部分，分別是進料機構、磨削機構和卸料機構。（1）進料機構主要由推料機構和進料口組成；（2）磨削機構主要由直線導軌、工件夾具和砂輪組成；（3）卸料機構主要出料口和滾筒鏈傳動機構組成。該論文中打磨機能實現圓管的自動連續打磨，縮短了生產周期，節省人力，提高了生產效率，同時打磨精度可控，結構簡單，與人工打磨相比，有以下幾個特點：（1）提高生產效率。（2）提高了打磨精度。（3）結構簡單。8.參考文獻[1]馮辛安.機械制造裝備設計.北京：機械工業出版社[2]趙汝佳.機械加工工藝手冊.北京：機械工業出版社[3]同濟大學、交通大學等六院校≤機械制圖≥編寫組機械制圖[4]劉飛，徐宗俊．機床加丁狀態的功率監控技術…．制造技術與機床，1986，02：9-11．[5]陳四根，陳