现代制造技术综合实践说明书Word文件下载.docx
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最终成绩：
指导教师：
樊文刚
2016年7月22日
报告与答辩评语：
评阅教师：
20年月日
平时成绩组成：
序号
姓名
结构设计成绩
（百分制）
工艺设计成绩
数控编程成绩
1
王嘉琦
2
石旭东
3
吴恺
4
赫思尧
内容摘要
本次内燃式钢轨仿形砂带打磨机设计涉及了机械产品的结构设计、工艺设计，编制数控加工程序，编写任务书。
根据给定的内燃式钢轨仿形打磨机任务，运用数学、工程基础和专业知识解决此机械工程问题，通过机械原理与设计方法和文献检索综合对内燃式钢轨仿形砂带打磨机机械系统工程问题解决方案进行分析和验证，并形成较优的方案，综合应用了机械制图、公差与配合、机械制造工艺数控程序编制自动化技术；
采用solidworks绘图软件绘制出机械产品的装配图和零件图，并使符合机械工程图规范；
根据机械零部件的加工需求，合理确定零件的工艺规程，利用CAXA图表2013优化数控加工路径，计算获得数控程序中用到的F、S等参数，然后用MasterCAM完成了典型零件的粗精加工程序并用SL软件进行仿真；
针对机械设计与制造任务，完成图纸绘制（正确地标注公差，材料标注，材料热处理），撰写设计说明书；
目前，大部分金属结构行业加工能力有限，对于焊缝的处理还处于低级水平，导致成本投入高、生产效率低和工作环境差。
本次设计针对打磨设备机型小和机械化程度不高的特点，设计焊缝自动打磨机，目的在于解决实际生产焊缝的处理问题。
与传统小型打磨相比，本次设计的打磨机的主要特点是自动和环保。
通过发动机应用代替人力实现自动。
设计了砂带罩，用于阻挡切屑和灰尘，实现环保。
结合模具的特点，设计了小车。
通过小车在工字钢导轨内的移动实现X向的运动，实现Y向的移动，最终实现平面上点的运动。
在设计过程中，根据打磨时砂带受摩擦力的作用，对内燃式钢轨仿形砂带打磨机主要零部件进行设计和计算。
该设备可对钢轨模具的上表面焊缝进行实际打磨处理，实现劳动力的解放和生产效率的提高。
最终提高企业在同行业领域竞争力。
“关键词”仿形砂带打磨机任务分析结构设计工艺设计数控加工程序模拟仿真
目录
第一章任务分析1
1.1设计背景及其意义1
1.2本设计要解决的问题1
1.2.1国内钢轨仿形打磨存在的问题1
1.3国内外研究状况2
1.3.1国内相应打磨机技术发展并不成熟2
1.3.2国际打磨机技术发展相对成熟3
1.4同类型仿形打磨机4
第二章内燃式钢轨仿形砂带打磨机总体设计方案5
2.1内燃式钢轨仿形砂带打磨机设计原理-5
2.2结合实际问题提出具体设计方案6
2.2.1焊缝的确定6
2.2.2焊后打磨工艺6
2.2.3设计方案选择确定7
第三章主要结构零部件的设计及计算9
3.1主要零部件的设计及计算9
3.1.1打磨机的运动分析9
3.2焊缝自动打磨机机构动力分析10
3.3对焊缝自动打磨机的传动部分进行设计10
3.3.1电动机10
3.4焊缝自动打磨机主机结构设计12
3.4.1砂带轮12
3.4.2防护罩13
3.4.3工作主轴13
3.4.7调整螺杆机构16
3.5张紧装置设计16
3.6扶手设计17
3.7行走轮设计18
3.8数字显示装置设计18
.8.1电子数字显示装置18
3.8.2机械数字显示装置19
第四章整体工程图和主要零件零件图20
4.1装配工程图20
4.2主要零件零件图-20
第五章典型结构零部件的工艺设计21
5.1车零部件的工艺设计21
5.2铣零部件的工艺设计21
第六章典型结构零部件的数控加工程序设计22
6.1车数控加工程序设计22
6.2铣数控加工程序设计25
第七章典型结构零部件的加工模拟仿真38
7.1车零部件的加工模拟仿真38
7.2铣零部件的加工模拟仿真39
第八章结论44
参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------------45
附录工程图、工艺图表
第一章任务分析
1.1设计背景及其意义
火车钢轨是轨道结构最重要的部件，它直接承受车辆载荷。
由于长时间运行致使轨道表面疲劳点蚀和磨损破坏圆弧部分压溃为不规则形状及侧面形成毛刺等。
钢轨打磨技术可以用来消除钢轨的波形磨耗、车轮擦伤、钢轨端部裂纹、接头的马鞍形磨耗和轨道表面裂纹萌生，控制钢轨表面接触疲劳的发展。
因此钢轨打磨是铁道建设和养护的重要措施，随着高速、重载列车的运行，钢轨打磨变得尤为重要。
根据给铁路轨枕的生产过程中，发现的人工打磨存在效率低下和环境污染的问题。
焊缝打磨机最早是加拿大的研究人员发明研制，后来法国科研人员提出了改进。
我国最早从上海引进，发现仍存在问题。
根据焊后打磨工序中打磨存在的上述问题，因此提出设计方案，意义在于加强环保，提高企业效益。
1.2本设计要解决的问题
1.2.1国内钢轨仿形打磨存在的问题
（一）金属结构厂打磨技术领域的效率较低
随着我国加入世贸组织，中国机械行业，特别是板材、模具、焊接等机加行业在国际接轨合作上获得大步发展。
我国机械制造业属于劳动密集型产业，效率低，成本高，投入产出性价比低。
如今随着科技的迅速发展，自动化技术得到的普遍重视，大量的体力劳动被一些自动化装置所代替，大大降低了生产成本，提高了生产效率。
但在国内实际的机械加工生产当中，特别是在机加工车间当中，焊缝的打磨都是用人工的，效率低下，且打磨不彻底。
三五个人可能需要半天或一天才能打磨完。
具体因中国国情，人口多劳动力廉价，厂家多雇佣更多劳动力来提高产量，因而导致效率不高。
（二）打磨内容单调且安全措施差
机械材料焊缝打磨过程中，往往单调、噪音很大，安全性差。
打磨是重复性工作，动作单调相对固定。
打磨过程产生的粉尘会随着抛光机砂轮的切线方向以高速飞溅而出，对工人的身体特别是眼睛易造成伤害，同时粉尘会弥漫在半高的空气当中，对工作人员的身体影响较大，特别是呼吸器官有损害，工作环境质量差。
（三）金属结构加工厂板材、型材、模具焊缝打磨的综合性较差
金属结构厂板材大多是Q235普通钢板，和45#钢，另外是各种型钢如：
圆钢（Q235和45#材质）、角钢、方钢、槽钢、工字钢，用于加工各种大型设备的机加部分以及模具制造【1】。
对于轨枕模具，有其自身的特点，就其加工工艺而言，在其焊合各种端板和底板及侧板等板料后，需要对其上平面槽间隔壁。
焊缝进行打磨，达到一定的平整度，其粗糙度符合一般要求即可，但因为其生产属大批量生产，因此，机械加工生产效率对于金属机械加工公司而言是最重要的。
就整个机加工工艺工程而言，焊缝打磨过程的效率直接影响工程工艺的进度，按照现有的打磨方式，经常会发生这样的情况，打磨的工序过程中，工人不停的打磨，工作过程累且不太安全，互相之间有干扰，下一个工序的工人因为前边打磨的太慢节奏跟不上在等活。
同时现有打磨方式常常影响设备性能，主要因素有：
当切刀变钝，不仅难以切削，而且切削过程中会增加电能损耗，故必须保持切刀的锋利和正确的切削角度；
由于叶轮挡板的周边被磨损，则其推压力不能使木片保持正确的方向，而产生推力角向下，此时，木片不能与轮鼓的内面相平行。
久之，挡板边缘的磨损会愈加严重【2】。
挡块、垫板磨损由于推压的方向不正确，会造成挡块和垫板的磨损加剧，并且使挡块和垫板间的间隙变大.进而被压塞，造成挡块和垫板间产生较大的压力，阻碍打磨机的正常运转；
少量木片的端部在通过切刀与压板间的间隙时，也受到挤压，其结果是不仅耗电量大，而且生产效率低，磨削质量下降。
切刀的安装位置准确与否决定着磨削的程度及质量，故切刀的位置必须安装准确。
铁屑在切刀和压板间的空隙中排出，故须保持槽道的清洁，以免堵塞.刀环轮鼓的设计不能有狭窄段。
综上分析，为了使打磨机生产性能达到最佳效果，除了有针对性地排除可能出现的影响因素外，还必须重视设备的设计质量和结构型式，如切削角、叶轮臂的形状等，以改进设备的工作性能，提高产品质量【2】。
（四）结合工厂实际生产能力的定位
因此焊缝打磨的自动化，符合我国社会的现状原则，符合我国改革开放的基本要求。
能够推动科学技术进步，改善环境保护。
就一般的金属机械加工厂的生产能力，可知，通常拥有车床、铣床、刨床、磨床、钻床，高级一些的厂家有数控机床，加工中心。
因此，最经济有效的解决方式在自己的机械加工能力范围内完成该打磨设备的研制，以最大限度降低成本，快速应用解决实际生产问题。
本设计就是在已有产品的基础上，加以改进和创新，使其结构更简单，操作更简便，不过其专用性也较强，适于大批量生产。
1.3国内外研究状况
1.3.1国内相应打磨机技术发展并不成熟
中国历史环境和和近代社会的变革：
中国历来是农业大国，中华民族几千年文明创造的宝贵财富，虽历经时代变迁，农业占经济主导地位，机械工业发展相当缓慢。
近代，清末民国时期，在西方诸烈强的工业经济冲击下，社会发生重大变革后才发生了重大进步，特别是新中国成立后，国家大力发展工业，但因底子薄，人口多，但远远落后于欧美国家。
随着改革开放，中国生产力大力发展，中国制造业逐步缩小了与欧美的差距，更兼加入世界贸易组织，国际交流频繁，吸收借鉴，促使我国制造业又好又快发展。
金属制造各方面取得长足进步，但某些方面还是存在差距，例如：
金属板材打磨存在这样的情况，人手多，效率低下，这就是各种社会原因造成了当前金属板材、模具等行业打磨的现状。
投入少，自身实力不强，发展时间短，与国际交流少【3】，另外，每个金属结构厂厂的企业文化，工人的工作状态，工厂所处的发展阶段，都是影响企业竞争力，造成机械加工能力不强的因素。
进一步影射到打磨工艺方面，实际的工作状态就是人多效率低下。
国内自行研制的应用型工具产品不断扩大。
如推车式底板打磨机的研制避免手工把持机器蹲下操作，减少劳动强度，保证质量：
水轮机座环平面打磨机的研制配合径向垂直进给完成设备平面磨削【4】、双毂轮打磨机的研制成功比水平圆盘打磨重量减轻2/3，产量增加40％【5】，大大提升了国内机械加工领域的实际应用水平。
美国采用小型钢轨打磨机可减少列车沿钢轨运行时的噪声振动等级【6】。
但是国内实际生产中，对于焊缝方面的处理工艺存却比较落后，如：
道路轨枕模具加工工艺，机械加工过程中，上一工序焊接完成后，工人对焊缝进行打磨，工人手握抛光机身体半躬，离焊缝较近，就会出现上效率低污染大，不安全的问题。
机械行业焊缝打磨技术一直停留在传统的手携式小型打磨机操作上，工人手持小型机打磨不仅效率低，而且长时间作业的疲劳和粉尘都严重损害人身健康。
尤其是粒径为0.5～5nm的粉尘可通过呼吸道直接到达肺部而沉淀，使人容易得矽肺病【7】。
拟定设计解决方向：
可通过工作头内部风扇的转动产生负压，将磨墙产生的灰尘吸入吸尘箱，通过过滤网和出气口将空气排出，减少灰尘对工人的伤害，同时起到环保作用。
此设计可广泛应用于木工件和金属件的打磨抛光和旧油漆的除漆处理等，大大提高施工效率和工程质量，打磨效率是人工的4-6倍【7】。
也可在工作部位设置安装除尘罩。
1.3.2国
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