卧式磁性研磨机床(主轴箱)设计.doc

1、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。对磁性磨粒各成分在磁性研磨中所起的作用进行了分析；对磁性磨粒各成分在磨粒中所占比例不同时对表面加工质量所造成的影响进行了比较。 此外，通过分析研究有关资料，对影响磁性研磨加工的工艺参数。如：加工时间、加工区域磁感应强度、工件的回转速度、工件的轴向振动、加工间隙和工件的材质等进行了较为详细的研究，为这项新型的光整技术的地推广及应用奠定了基础。最后，在此基础上又进行了卧式磁性研磨机床主轴箱的设计。关键词 磁性研磨；磁性磨粒；主轴箱Abstract This paper presents comprehensive

2、and deep research on the Mechanism of Magnetic Abrasive Finishing process and factors. And analysis the role of which the magnetic abrasive grinding components had played on the magnetic; Debris on the magnetic component of the abrasive share of time on the surface machining quality caused by the im

3、pact of comparisons. In addition,by analysising the data, the effects of magnetic machining parameters. Such as : processing time and regional magnetic induction, the rotating speed of the workpiece, the workpiece axial vibration, clearance and processing of the workpiece materials are carried out a

4、 more detailed study,have laid a foundation for this new type of optical technology to the whole promotion and application . Finally, on this basis，I have design the horizontal magnetic grinder spindle box.Key words: magnetic abusive finishing;magnetic abrasive;spindle box目 录Abstractii第一章 零件的表面质量1一、

5、零件质量含义1二、表面质量含义1三、表面质量对零件使用性能的影响1第二章 光整加工技术6一、概述6二、光整加工技术基本概念6三、磁性研磨8第三章 磁性研磨光整加工技术12一、磁性研磨光整加工原理12二、影响磁性研磨光整加工效果的因素15三、磁磨粉23第四章 磁性研磨总体设计26一、磁性研磨机的构成26二、各部分组成部分的功能26三、加工原理27第五章 主轴箱设计28一、题目分析28二、运动功能式的确定28三、主传动系的设计28结束语42参考文献43外文资料44中文译文51致 谢55iii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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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，这种腐蚀作用越强。因此，降低表面粗糙度值，减少表面裂纹等缺陷，形成残余压应力和适当的加工硬化，都能提高零件的抗腐蚀性能。（五）对其它方面的影响上面所描述的是零件表面质量对产品一般性能的影响，有特殊要求的产品还要

15、考虑到对粘结强度、涂漆性能、镀层质量、流动阻力，电路短路、清洁状况、光泽性能，食品卫生及外观质量等方面的影响。第二章 光整加工技术一、概述零件的表面质量对零件的使用性能，寿命和可靠性都有很大影响，在机械加工过程中影响表面质量的因素又非常复杂。因此，如何保证零件的表面质量是人们十分关注的问题。通常，为了获得规定的表面质量要求，就必须选择合理的加工方法和工艺参数；对某些零件的重要表面进行光整加工和去毛刺。 零件表面的加工方法很多，每种加工方法在获得工件一定形状和尺寸精度的同时，也将得到一定的表面质量。目前，在保证零件表面质量的诸多加工方法中，有些是着重于改善零件表面的几何特性，如减小表面粗糙度值和去毛刺、划痕；有些是着重于改善零件表面的物理力学性能，如提高表面硬度和改善应力状态；还有些加工方法，在改善表面几何特性和改善物理力学性能两个方面，都能同时获得很好的效果。当着重于减小表面粗糙度时,常采用光整磨削 、研磨、珩磨 、超精研、抛光等传统的光整加工方法。当着重于改善零件表面的物理力学性能时，常采用无屑加工，如滚压、喷丸强化、金刚石压光等作为表面的终加工工序。这些工艺加工时，金属表层