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基于可适应创新设计立式圆台磨床系列产品平台构建.pdf 90页
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基于可适应创新设计立式圆台磨床系列产品平台构建
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(5) The principle and method of top-down design process is set up, the overall
framework of the product data management system
is constructed to manage all the
data in the process of product design and subsequent process of analysis, evaluation
and so on. Thus, data sharing are realized. At the same time, the coding systems
established
management more rational, more efficient.
Innovation
Comprehensive Evaluation, PDM
立式圆台磨床共性技术国内外研究综述
磨床静动态性能分析
磨床热态性能分析
磨床产品开发设计国内外研究综述
模块化设计
产品平台构建
可适应创新设计
结构方案评价
课题的提出与主要研究内容
课题研究的背景与意义
课题研究思路及主要方法
立式圆台磨床可适应创新产品平台构建 9
基于可适应创新设计的模块化产品平台构建的基本原理 9
可适应创新设计方法
产品平台构建过程概述
基于可适应创新设计的模块化产品平台构建方法
基于可适应创新设计的立式圆台磨床模块化设计
立式圆台磨床的需求分析
立式圆台磨床的功能分析
初始结构创新设计
基于功能部件的创新设计
基于基础结构件的设计和配置创新
立式圆台磨床平台创建
立式圆台磨床静动热态特性分析
立式磨床动静态热态特性分析的意义
立式磨床静动热态特性分析原理简述
立式磨床线性静态特性分析原理
立式磨床模态特性分析原理
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磨床在现代加工中的应用前景探索？
课题任务：1、全面介绍磨床的种类；
2、全面介绍磨床在加工中的特点；
3、全面介绍磨床应用场合；
4、根据以上推想磨削加工的前景（重点把握好改进性思路）。 课题目的：对所学金属切削方法这方面的知识进行全面加强，灵活把握各自特点，并...
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磨具以较高的线速度旋转，对工件表面进行加工的方法。　磨削加工在机械制造行业中应用比较广泛，经热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，在磨削时与磨削方向基本垂直的表面常常出现大量的较规则排列的裂纹--磨削裂纹，它不但影响零件的外观，更重要的还会直接影响零件质量。 原理　　利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工。磨削用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面,以及螺纹、齿轮和花键等特殊、复杂的成形表面。磨削 　　由于磨粒的硬度很高,磨具具有自锐性,磨削可以用于加工各种材料，包括淬硬钢、高强度合金钢、硬质合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金属和非金属材料。磨削速度是指砂轮线速度,一般为30～35米／秒,超过45米／秒时称为高速磨削。磨削通常用于半精加工和精加工,精度可达IT8～5甚至更高，表面粗糙度一般磨削为Ra1.25～0.16微米，精密磨削为Ra0.16～0.04微米，超精密磨削为Ra0.04～0.01微米,镜面磨削可达Ra0.01微米以下。磨削的比功率（或称比能耗，即切除单位体积工件材料所消耗的能量）比一般切削大，金属切除率比一般切削小，故在磨削之前工件通常都先经过其他切削方法去除大部分加工余量，仅留0.1～1毫米或更小的磨削余量。随着缓进给磨削、高速磨削等高效率磨削的发展，已能从毛坯直接把零件磨削成形。也有用磨削作为荒加工的，如磨除铸件的浇冒口、锻件的飞边和钢锭的外皮等。 外圆磨削　　磨削机床主要在外圆磨床上进行，用以磨削轴类工件的外圆柱、外圆锥和轴肩端面。磨削时，工件低速旋转，如果工件同时作纵向往复移动并在纵向移动的每次单行程或双行程后砂轮相对工件作横向进给，称为纵向磨削法（图1）。如果砂轮宽度大于被磨削表面的长度,则工件在磨削过程中不作纵向移动,而是砂轮相对工件连续进行横向进给，称为切入磨削法。一般切入磨削法效率高于纵向磨削法。如果将砂轮修整成成形面，切入磨削法可加工成形的外表面。内圆磨削　　主要用于在内圆磨床、万能外圆磨床和坐标磨床上磨削工件的圆柱孔（图2）、圆锥孔和孔端面。一般采用纵向磨削法。磨削成形内表面时，可采用切入磨削法。在坐标磨床上磨削内孔时，工件固定在工作台上，砂轮除作高速旋转外，还绕所磨孔的中心线作行星运动。内圆磨削时,由于砂轮直径小,磨削速度常常低于30米／秒。平面磨削　　主要用于在平面磨床上磨削平面、沟槽等。平面磨削有两种：用砂轮外圆表面磨削的称为周边磨削(图3)，一般使用卧轴平面磨床,如用成形砂轮也可加工各种成形面；用砂轮端面磨削的称为端面磨削，一般使用立轴平面磨床。无心磨削　　磨削打磨具一般在无心磨床上进行，用以磨削工件外圆。磨削时，工件不用顶尖定心和支承，而是放在砂轮与导轮之间，由其下方的托板支承，并由导轮带动旋转。当导轮轴线与砂轮轴线调整成斜交1°～6°时，工件能边旋转边自动沿轴向作纵向进给运动，这称为贯穿磨削（图4）。贯穿磨削只能用于磨削外圆柱面。采用切入式无心磨削时，须把导轮轴线与砂轮轴线调整成互相平行，使工件支承在托板上不作轴向移动，砂轮相对导轮连续作横向进给。切入式无心磨削可加工成形面。无心磨削也可用于内圆磨削，加工时工件外圆支承在滚轮或支承块上定心，并用偏心电磁吸力环带动工件旋转，砂轮伸入孔内进行磨削，此时外圆作为定位基准，可保证内圆与外圆同心。无心内圆磨削常用于在轴承环专用磨床上磨削轴承环内沟道。
磨削 加工特点　　与其他切削加工方式，如车削、铣削、刨削等比较，具有以下特点：
　　（1）磨削速度很高，每秒可达 30m～50m；磨削温度较高，可达1000”C～1500oC；磨削过程历时很短，只有万分之一秒左右。
　　（2）磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。
　　（3）磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁和有色金属等，而且还可以加工淬火钢及其他刀具不能加工的硬质材料，如瓷件、硬质合金等。
　　（4）磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄。
　　（5）当磨削加工时，从砂轮上飞出大量细的磨屑，而从工件上飞溅出大量的金属屑。磨屑和金属屑都会使操作者的眼部遭受危害，尘未吸入肺部也会对身体有害。
　　（6）由于砂轮质量不良、保管不善、规格型号选择不当、安装出现偏心，或给进速度过大等原因，磨削时可能造成砂轮的碎裂，从而导致工人遭受严重的伤害。
　　（7）在靠近转动的砂轮进行手工操作时，如磨工具、清洁工件或砂轮修正方法不正确时，工人的手可能碰到砂轮或磨床的其他运动部件而受到伤害。
　　（8）磨削加工时产生的噪音最高可达 110dB以上，如不采取降低噪声措施，也会影响健康。
加工工艺　 磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方法，根据工艺目的和要求不同，磨削加工工艺方法有多种形式，为了适应发展需要，磨削技术朝着精密，低粗糙度，高效，高速和自动磨削方向发展。磨削加工方法的形式很多，生产中主要是指用砂轮进行磨削，为了便于使用和管理，通常根据磨床产品的磨削加工形式及其加工对象，将磨削加工方法划为四种方式：
　　1.按磨削精度分 粗磨,半精磨,精磨,镜面磨削,超精加工.
　　2.按进给形式分 切入磨削,纵向磨削,缓进给磨削,无进给磨削,定压研磨,定量研磨.
　　3.按磨削形式分 砂带磨削,无心磨削,端面磨削,周边磨削,宽砂轮磨削,成型磨削,仿形磨削,振荡磨削,高速磨削,强力磨削,恒压力磨削,手动磨削,干磨削,湿磨削,研磨,珩磨等.
　　4.按加工表面分 外圆磨削,内圆磨削,平面磨削和刃磨(齿轮磨削和螺纹磨削)
　　除此之外,还有多种区分方法,如按磨削中使用的磨削工具的类型分为:固结磨粒磨具的磨削加工方法和游离磨粒的磨削加工方法.固结磨粒磨具的磨削加工方法主要包括砂轮磨削,珩磨,砂带磨削,电解磨削等;游离磨粒磨削的加工方法主要包括研磨,抛光,喷射加工,磨料流动加工,振动加工等.按砂轮线速度Vs的高低分为:普通磨削Vs&45m/s,高速磨削45m/s&=Vs&150m/s和超高速磨削&=150m/s.按采用的新技术情况分为:磁性研磨,电化学抛光等. 磨床磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
　　大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。 加工范围　　磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。 发展历程内圆磨床 　　十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。
　　1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。
　　1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。
　　自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。 磨床分类　　随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。平面磨床 　　(1)外圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。
　　(2)内圆磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。
　3)座标磨床：具有精密座标定位装置的内圆磨床。
4)无心磨床：工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面的磨床。
　(5)平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。
　(6)砂带磨床：用快速运动的砂带进行磨削的磨床。
(7)珩磨机：用于珩磨工件各种表面的磨床。坐标磨床 　(8)研磨机：用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。(9)导轨磨床：主要用于磨削机床导轨面的磨床。
　(10)工具磨床：用于磨削工具的磨床。
　(11)多用磨床：用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面，并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。
　　外圆磨床(12)专用磨床：从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为：花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。 安全防护 磨削加工应用较为广泛，是机器零件精密加工的主要方法之一。但是，由于磨床砂轮的转速很高，砂轮又比较硬、脆、经不起较重的撞击，偶然的操作不当，撞碎砂轮会造成非常严重的后果。因此，磨削加工的安全技术工作显得特别重要，必须采取可靠的安全防护装置，操作要精神集中，保证万无一失。此外，磨削时砂轮的工件上飞溅出的微细砂屑及金属屑，会伤害工人的眼睛，工人若大量地吸入这种尘末则对身体有害，也应采取适当的防护措施。磨削加工时应注意如下的一些安全技术问题。 使用安全 　1.开车前应认真地对机床进行全面检查，包括对操纵机构、电气设备及磁力吸盘等卡具的检查。检查后再经润滑，润滑后进行试车，确认一切良好，方可使用。
2.装卡工件时要注意卡正、卡紧，在磨削过程中工件松脱会造成工件飞出伤人或撞碎砂轮等严重后果。开始工作时，应用手调方式，使砂轮慢些与工件靠近，开始进给量要小，不许用力过猛，防止碰撞砂轮。需要用挡铁控制工作台往复运动时，要根据工件磨削长度，准确调好，将挡铁紧牢。
3.更换砂轮时，必须先进行外观检查，是否有外伤，再用木锤或木棒敲击，要求声音清脆确无裂纹。安装砂轮时必须按规定的方法和要求装配，静平衡调试后进行安装，试车，一切正常后，方可使用。
　　4.工人在工作中要戴好防护眼镜，修整砂轮时要平衡地进行，防止撞击。测量工件、调整或擦拭机床都要在停机后进行。用磁力吸盘时，要将盘面、工件擦净、靠紧、吸牢，必要时可加挡铁，防止工件移位或飞出。要注意装好砂轮防护罩或机床挡板，站位要侧过高速旋转砂轮的正面。　　磨床要有专人负责保养和使用，定期检修，确保机床处于良好状态。
　1、作业完毕，机件各处，尤其是滑动部位，应擦试干净后上油。
　　2、清除建德磨床各部位之研磨屑。
　　3、必要之部位，上防锈。
　　使用以上磨床保养注意事项
　　1、研磨前，请校正砂轮平衡。
　　2、必须依工物材质、硬度慎选砂轮。
　　3、主轴端与砂轮凸缘应涂薄油膜以防生锈。
　　4、请注意主轴旋转方向。
　　5、禁止使用空气枪清洁工作物及机器。
　　6、请注意钢索是否松动，确实调整。
　　7、请注意油窗油路是否顺畅。
　　8、油槽内请用Mobil#1405，每3-6个月换一次。(初期宜1-2个月换油一次)
　　9、油量调整螺丝调整至适当，是减少，是增加。
　　10、吸尘箱，过滤钢，请每周清洁一次。
　　11、吸力弱时请检查吸尘管是否有粉屑堵塞。
　　12、必须保持吸尘管道清洁，否则会引起燃烧。
砂轮　用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。 砂轮分类　砂轮磨具用量最大、使用面最广一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件外圆、内圆、平面各种型面等进行粗磨、半精磨精磨以及开槽切断等。
　　砂轮种类繁多。
　　1.按所用磨料可分为普通磨料（刚玉、碳化硅等）砂轮天然磨料超硬磨料（金刚石、立方氮化硼等）砂轮；
　　2.按形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等；
　　3.按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。砂轮特性参数主要有磨料、粘度、硬度、结合剂、形状、尺寸等。
　　由于砂轮通常高速下工作，因而使用前应进行回转试验（保证砂轮最高工作转速下，不会破裂）静平衡试验（防止工作时引起机床振动）。砂轮工作一段时间后，应进行修整以恢复磨削性能正确几何形状。 砂轮使用安全 安装过程中的注意事项　　安装时首先要对砂轮的安全质量进行检测,方法,用尼绒锤(也可以用笔)轻敲砂轮侧面,音响清脆则没问题.
　　（1）定位问题
　　砂轮机安装在什么位置，是我们安装过程中首先要考虑的问题，只有选定了合理又合适的位置，我们才能进行其它的工作。砂轮机禁止安装在正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方，一般较大的车间应设置专用的砂轮机房。如果确因厂房地形的限制不能设置专用的砂轮机房，应在砂轮机正面装设不低于1.8m高度的防护档板，并且档板要求牢固有效。
　　（2）平衡问题
　　砂轮的不平衡主要是由砂轮的制造和安装不准确，使砂轮重心与回转轴不重合而引起的。不平衡造成的危害主要表现在两个方面，一方面在砂轮高速旋转时，引起振动，易造成工件表面产生多角形振痕；另一方面，不平衡加速了主轴的振动和轴承的磨损，严重时会造成砂轮的破裂，甚至造成事故。因此，要求直很大大于或等于200mm的砂办公楼装上卡盘后应先进行静平衡，砂轮在经过整形修整后或在工作中发现不平衡时，应重复进行静平衡。
　　（3）匹配问题
　　匹配问题主要是指卡盘与砂轮的安装配套问题。按标准要求，砂轮卡盘直径不得小于被安装砂办公楼直径的1/3，且相应规定砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时应更换新砂轮。这样就存在一个卡盘和砂轮的匹配问题，否则会出现这样的情况，“大马拉小车”造成设备和材料的浪费；“小马拉大车”又不符合安全要求，易造成人身事故。因此，卡盘与砂轮的合理匹配，一方面可以节约设备，切约材料；另一方面又符合安全操作要求。此外，在砂轮与卡盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm，厚度为1mm~2mm的软垫。
　　4）防护问题
　　防护罩是砂轮机最主要的防护装置，其作用是：当砂轮在工作中因故破坏时，能够有效地罩住砂轮碎片，保证人员的安全。砂轮防护罩的形状有圆形和方形两种，其最大开口角度不允许超过90°；防护罩的材料为抗拉强度不低于415N/mm2的钢。更换新砂轮时，防护罩的安装要牢固可靠，并且防护罩不得随意拆卸或丢弃不用。
　　挡悄屏板是砂轮机的主要防护附件之一，防护罩在主轴水平面以上开口大于等于30(时必须设此装置。它的主要功能是用来遮挡磨削过程中的飞悄，以免伤及操作人员。它安装于防护罩开口正端，宽度应大于砂轮防护罩宽度，并且应牢固地固定在防护罩上。此外，要求砂轮圆周表面与档板的间隙应小于6mm。
　　（5）托架问题
　　托架是砂轮机常用的附件之一，按规定砂轮直径在150mm以上的砂轮机必须设置可调托架。砂轮与托架之间的距离应小于被磨工件最小外形尽寸的1/2，但最大不应超过3mm。
　　（6）接地问题
　　砂轮机使用动力线，因此设备的外壳必须有良好的接地保护装置。这也是易造成事故的重要因素之一。
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