卧式磁性研磨机床(夹具)的设计.doc

1、卧式磁性研磨机床的夹具设计摘 要本课题对磁性研磨的加工机理和影响磁性研磨的加工因素进行了较为全面和深入的研究。通过对磁性磨料各成分在磁性研磨中所起的作用进行分析，研制成了一种新型的磁性磨料。根据磁性研磨加工原理，通过对磁路的分析与计算，设计出了一种磁性研磨夹具装置。本题目的设计师为了要对活塞沟槽部分进行去毛刺出处理，进而设计出了一套活塞进行定位夹紧夹具。同时对磁性研磨总体也做了设计。关键词：磁性研磨 磁性研磨装置 磁性磨料 夹具Mechanism Analysis and Experiment Research on Magnetic Abrasive Finishing Abstract T

2、he subject is to do a more comprehensive and in-depth study about processing magnetic grinding mechanism and the effects factors of the role of magnetic abrasive grinding components of the magnetic abrasive ,develop a new type of magnetic abrasive. According to Magnetic Abrasive Finishing principle

3、of the magnetic circuit analysis and calculation, design a magnetic abrasive device. The subject is to design a pair of piston positioning of the clamping fixture, so as to get rip of the burr at the same time we design the total part.Key words:Magnetic abusive; Magnetic abrasive device; Magnetic ab

4、rasive; Clamping fixture.目 录第一章 零件的表面质量1一、零件质量含义2二、表面质量含义2三、表面质量对零件使用性能的影响2第二章 光整加工技术7一、概述7二、光整加工技术基本概念7三、磁性研磨9四、去毛刺光整加工12第三章 磁性研磨光整加工技术16一、磁性研磨光整加工原理16二、影响磁性研磨光整加工效果的因素19三、磁磨粉27第四章 磁性研磨总体设计30一、磁性研磨机的构成31二、各部分组成部分的功能31三、加工原理32第五章 夹具的设计33一、定心夹紧装置33二、夹具体里一些主要元件尺寸的计算34三、夹紧力的计算36四、夹具总图上尺寸、公差和技术要求的标注37五、

5、加工精度分析38毕业设计总结39参考文献41附录1:42外文资料1：42附录247中文译文147附录350外文资料250附录454中文译文254致谢563前言 随着科学技术的进步和社会的发展，人们对机械零件的表面质量提出了越来越高的要求，尤其是高速、精密设备中，更要求机械零件的表面具有完美的几何形貌和良好的物理力学性能。为此，除了相应地提高零件的尺寸和位置精度外，还应提高零件的表面质量，并且提出了表面完整性这一概念。表面完整性不仅仅是指机械加工后表面的粗糙度，波纹度以及纹理等表面的性质，还报考已加工表面大致在0.38mm厚度范围内各种物理、机械、冶金等方面的特点。这些表面质量完整性对于工作时受

6、应力较大或当受到的是交变载荷以及使用环境比较恶劣的零件尤为重要。 任何机械加工所获得的零件表面层状况，不可能是完全理想的表面。总是存在一定的微观集合形状偏差，其表面总是存在切削力和切削热的影响，也会使原有的物理力学性能发生变化。为此，引入“表面质量”来评价零件表面层的几何的、物理的、化学的或其它工程性能状况。零件的作用性能与零件的表面质量是分不开的。为了完善表面的外观，提高表面耐磨性和各种机械、物理、化学的性能，光整加工技术得到不断地发展，在现代机械加工中发挥着越来越重要的作用。 光整加工常常是在精加工以后作为表面加工的最后加工工序。它不仅要求机床有精确的成型运动，而且要求按随机创制成型原理加

7、工，因此对所用设备和工具要求不高。在加工过程中，磨具与工件的相对运动应尽量复杂，使磨料不走重复轨迹，让工件加工表面各点均受到具有很大随机性的接触条件，以突出它们之间的高点，进行相互修整，使误差逐步均化而得到相互清除，从而获得极光滑的表面和磨削原始表面精度。 本书包括五章，前面都是概述性的，后面两章是夹具设计与总体设计，由于水平实在有限，难免有错误，希望各位批评指正。第一章 零件的表面质量一、零件质量含义零件的质量是指由毛坯制造、热处理和机械加工等方法获得的零件，在材质、尺寸、形状以及表面状况等方面，与零件设计技术要求相符合的程度。所以零件的质量应由毛坯制造、热处理和机械加工共同来保证。对于零件

8、的机械加工质量，是由加工精度和表面质量两个方面来评价。其中加工精度的评价指标为各加工表面的尺寸精度；各加工表面的几何形状精度及各加工表面间相互位置的精度，表达了对零件宏观方面参数的要求；表面质量表达了对零件表面的微观几何特征和物理力学性能的要求。二、表面质量含义 任何机械加工所获得的零件表层状况，不可能是完全理想的表面，总是存在一定的微观几何形状偏差，其表面层材料在切削力和切削热的影响下,也会使原有的物理力学性能发生变化。为此，在机械加工中用“表面质量”来评价由一种或几种加工、处理方法获得的零件表面层几何的、物理的、化学的或其它工程性能的状况与零件技术要求的符合程度。所表达的内容分为以下两个方

9、面：（一）加工表面的几何特征 如粗糙度、加工表面缺陷。缺陷的种类很多,在切削加工中产生最多的缺陷是毛刺。毛刺是指在切削加工时，由于塑性变性和表面撕裂等原因，在加工表面的棱边处派生出多余的微小尖棱凸起物。（二）加工表层材料的性能 如反映表面层的塑性变性与加工硬化、表面层的残余应力及表面层的金相组织变化等方面的物理力学性；反映表面锈蚀、光学性能等方面要求的其他特殊性能。三、表面质量对零件使用性能的影响 表面质量虽然只反映表面的几何特性和表面层特性，但它对机械零件的耐磨性、配合质量、抗疲劳强度抗、腐蚀性及接触刚度等方面的使用性能都有一定程度的影响。（一）对零件耐磨性的影响机械零件使用的寿命在很大程度

10、上取决于零件的耐磨性。零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关。在这些条件确定的情况下，零件的表面质量就起着决定性的作用。零件的磨损过程通常分为以下三个阶段:1、初期磨损阶段。也称为磨合阶段。当两个零件的表面刚开始接触时，只是表面粗糙的凸峰相互接触，实际接触面积很小，单位面积压力很大，不能形成润滑油膜，接触处形成局部干摩擦，其应力可能超过金属的屈服极限和强度极限。随着摩擦副的相对运动，接触部分金属被撕裂、破碎或切断，凸峰很快被碾平，磨损速度较快。2、正常磨损阶段。随着磨合过程的进行，表面粗糙度值逐渐减少，实际接触面积增大，单位面积压力减小，摩擦表面有良好的润滑条件，磨损将以缓慢

11、速度进行。3、急剧磨损阶段。经过相当长一段时间后，随着磨损的进行，粗糙度值继续减小，润滑油被挤出接触面，致使接触面间形成了半干摩擦，甚至干摩擦，摩擦阻力增大，加剧表面磨损。同时，由于实际接触面积进一步增大促使接触表面间分子吸附力增大，从而容易出现表面分子粘合的表面咬焊现象，随着运动的进行，由于摩擦产生大量热改变表面金相组织，降低表面硬度，甚至还能使局部接触表面熔焊在一起，导致磨损剧烈增加。表面质量中的几何特性和物理力学性能对零件的耐磨性都有一定的影响。零件初期磨损量与表面粗糙度有着密切的关系。一般工作情况，表面粗糙度Ra0.40.8m时初期磨损量最小。表面粗糙度的轮廓形状和加工纹路方向，对零件

12、的耐磨性有显著的影响。在表面粗糙度值相同时，表面轮廓形状的差异，使零件间的实际接触面积和润滑油的留存情况发生很大变化，零件的耐磨性也就相差甚远。零件表面的加工纹路方向与相对运动方向的相互关系，对磨损量也有很大影响。如图1-1所示。图1-1 磨损量与加工纹路方向的关系a、轻载 b、重载在轻载时，纹路方向与相对运动方向相同时磨损量最小，相垂直时磨损量最大。在重载时，当两表面纹路相垂直，且运动方向平行于下表面的纹路方向时，磨损量最小；当两表面纹路方向与运动方向相同时，容易发生咬合，磨损量最大。表面显微硬度与耐磨性的关系：图1-2 表面显微硬度与耐磨性的关系 如图1-2所示，机械加工后的零件经冷态塑性

13、变形，表面的显微硬度都有所增加，从而减小了表面进一步塑性变形和表面层金属咬焊的可能，提高了耐磨性。但加工硬化到一定程度后，如再进一步冷作硬化，将会引起金属组织的过度“疏松”，使磨损加剧，甚至出现裂纹与剥落，反而使耐磨性能下降。（二）对配合质量的影响 表面粗糙度对配合表面的配合精度有较大的影响。实验表明，对于过盈配合，在装配时表面粗糙度的凸峰会被碾平，所以，即使具有相同有效过盈量的配合零件，也会由于表面粗糙度值的不同，得到不同的联结强度，表面粗糙度值大者，连接强度较低。对于间隙配合，表面粗糙度值大，初期磨损严重，很快增大配合间隙，降低了配合精度。设计时，应根据零件的配合精度要求来选取相应的表面粗

14、糙度。当配合精度要求高时，相应配合表面的表面粗糙度值应小，以保证零件的配合质量和工作可靠性。车、镗、钻、铣、刨、磨、拉、螺纹加工和齿轮加工等机械加工方法，都会使零件产生程度不同的加工毛刺，形成加工表面的缺陷。尤其是棱边毛刺最为明显，这些毛刺往往使零件不能很好地装配，增大机器运转时的噪声，发生不正常的磨损，甚至发生精密配合表面卡死的现象。（三）对抗疲劳强度的影响在交变载荷作用下，零件由于表面粗糙和表面划痕、裂纹等缺陷，将引起应力集中，导致表面轮廓谷底处应力易于超过疲劳极限，从而产生和发展疲劳裂纹，造成疲劳破坏。抗疲劳强度计算中的应力集中系数，随表面粗糙度值增大而增大。不同的材料对应力集中的敏感程

15、度也不同，材料晶粒越细小，质地越致密，对应力集中越敏感，表面粗糙度对抗疲劳强度的影响也越严重。材料强度极限越度，表面粗糙度值越大，抗疲劳强度降低的越厉害。实验表明，对于承受交变负荷的零件，减小表面粗糙度值，可使抗疲劳强度提高30%40%。加工硬化对抗疲劳强度也有影响。由拉伸和压缩造成的适当硬化，都能使表面金属强化，从而阻止疲劳裂纹的发生和缓和已有裂纹的扩展，有利于提高抗疲劳强度。但硬化过度，会出现较大的脆皮裂纹，而降低疲劳强度。表面残余应力对抗疲劳强度影响极大。当表面为拉应力时，能助长疲劳裂纹的形成和扩展，从而降低抗疲劳强度。当表面为压应力时，将抵消部分交变载荷引起的拉应力，从而提高零件的抗疲劳强度。零件表面层金属的金相组织变化也要影响抗疲劳强度，若在磨削过程中出现磨削裂纹，其影响更为严重。（四）对抗腐蚀性能的影响零件在潮湿的空气中或在腐蚀性介质中工作时，有腐蚀作用的介质会积存在表面凹谷和裂纹中，形成化学腐蚀或电化学腐蚀。凹谷越深、越尖锐，尤其是有裂纹时，这种腐蚀作用