毕业设计论文瓷砖倒棱机设计说明书.docx
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毕业设计论文瓷砖倒棱机设计说明书
瓷砖倒棱机设计
Thedesignofceramictilechamferingmachine
学生姓名学号
所在学院班级
所在专业
申请学位工学学位
指导教师职称
副指导教师职称
答辩时间
设计总说明I
introductionII
1设计目的1
2设计应用范围1
3设计原理及原理图1
4瓷砖倒棱机总体结构设计2
4.1锯片的选择2
4.2切削参数3
4.3切削参数的计算4
4.4电动机的选用5
5
5
7
4.5瓷砖倒棱机机架设计8
4.6传送带的设计9
4.7滚动轴承的选取10
4.8滚筒的设计11
传动滚筒最小直径的确定13
13
14
16
4.9瓷砖夹具设计17
5瓷砖切割机整体效果图19
6设计总结20
鸣谢21
参考文献22
设计总说明
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、石材切削机床、低速电动机、工程材料等多方面的知识。
小型半自动瓷砖倒棱机是包括倒棱机的设计应用范围、各部分的设计（切削参数、切削参数的计算、电动机的选用、瓷砖倒棱机机架设计、传送带的设计、滚动轴承的选取、滚筒的设计、瓷砖夹具设计）。
在倒棱机设计中要首先对倒棱机进行分析，了解倒棱机的工作原理，并设计倒棱机的结构，并选择各部件的材料，尺寸；接着各部件的连接方式，关键是找到一个与滚筒相配合的低速电机；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与倒棱机的连接部件以及其它部件；最后画出瓷砖倒棱机的转配图。
关键词：
切削参数；电动机的选用；传动；机架；夹紧。
INTRODUCTION
ThedesigninvoIvesamechanicalfixturedesignandmanufacturingtechnology,stone-cuttingmachinetools,constructionmaterials,lowspeedmotor,andotheraspectsofknowledge.
Includessmallsemi-automatictilechamferingmachinechamferingmachinedesignapplications,designoftheparts（cuttingparameters,calculationofcuttingparameters,motor,tilesselectionofchamferingmachinedesign,design,selectionofrollingbearing,rollerconveyordesigndesign,tilesofclamp）.Chamferingmachinedesignwouldbethefirsttoanalyzethechamferingmachine,seehowthechamferingmachineworksandchamferingmachinedesignofstructureandselectthematerialofthevariouscomponents,dimensions;Thenthepartsareconnected,thekeyistofindtheonewithwhichthecylinderiscombinedwithlow-speedmotoranddesignofspecialfixturefor,selecttheindividualcomponentsdesignedfixture,Positioningcomponents,clampingelements,guidecomponents,fixturesandchamferingmachinepartsandotherpartsoftheconnection;lastdrawntilechamferingmachinesgoplan.
KEYWORDS:
Selectionofcuttingparametersmotor；transmission；rack；clamping.
瓷砖倒棱机设计
毕业设计说明书
1设计目的
随着近年来我国经济的快速发展，人们生活的不断提高，建筑方面也越来越红火，对于瓷砖的需求量也在不断的提高。
而我国的建筑行业有这样的规定，在楼房外面用瓷砖做表面装修时，阳角拐角的地方的两块瓷砖一定要在背面倒出45°的棱角。
而这一工作•现在大部分靠人手来完成，不但劳动量大，而且对于工人的要求也很高，手稍有颤抖就可能刮伤釉质导致掉瓷。
另一方面，市场对于倒棱瓷砖的需求量很大，如果单靠人手，成本也太高。
现在市场上的瓷砖切割机主要是把瓷砖放入切割机下面，靠手用力去推来完成倒棱的工作，不但耗时而且费力。
另外市场上也有些大型自动磨边机可实现瓷砖倒棱机，但是费用比较高，且不能磨45mn以下小尺寸瓷砖。
综上所述，要设计一台半自动瓷砖倒棱机设备，既可以解决了人手瓷砖倒棱成本高效率低的问题，也可以解决大型切割机设备不能切割小尺寸瓷砖的问题。
在效率和成本中间找到一个平衡点。
本设备的主要设计目的是对小尺寸的外墙装饰瓷砖进行倒棱工作的。
比如：
（300x300mm250x250mm200x200mm150X150mm100X100mm等规格的瓷砖）。
解决人手倒棱效率低、成品率低、劳动强度大等问题。
2设计应用范围
由于瓷砖在建筑行业中的需求量非常大，尤其是在集中铺贴瓷砖时，常常须要若干个工人特地手工倒棱。
而半自动瓷砖倒棱机由于价格便宜，生产效率高，必定可以受到广大建筑工人的钟爱，从而收到显著的经济效益。
而加工的外墙装饰石材尺寸小于300x300mm厚度不大于10mm的,（如：
陶瓷、大理石、半瓷墙砖、全瓷墙砖）。
3设计原理及原理图
本设备以高速旋转的金刚石锯片切除硬质材料为基本工作原理。
如下图所示，主电机2带动金刚石锯片3高速旋转，电机7将动力经两次带传动减速传至滚筒9,滚筒9旋转带动与水平面成45°角的传送带10移动。
工作时，将瓷砖放在传送带10的待加工
区，在带的摩擦力和限位挡板6的作用下，瓷砖进入加工区，被夹持弹性橡胶滚柱4靠变形弹力压紧在传送带10上，从而实现瓷砖的夹紧。
同时，瓷砖与垂直安置的金刚石锯片接触并进行切割倒棱动作，之后传送带再将瓷砖送到已加工区，完成功能动作。
主电机2与金刚石锯片组成独立作用的切割机，切割机与机架之间用燕尾槽导向连接，用蝶尾手拧螺钉紧固，使切割机可以方便的拆卸下来，进行手提式自由切割加工。
4瓷砖倒棱机总体结构设计
4.1锯片的选择
瓷砖倒棱机所加工的是石材，陶瓷等硬脆材料。
所以平时用的一般锯片不能满足加工的要求，必须选择金刚石锯片。
金刚石锯片主要由两部分组成：
基体和刀头。
基体是粘结刀头的主要支撑部分，而刀头则是在使用过程中起切割的部分，一般来说，刀头会在使用过程中不断耗损。
综合以上条件初选：
锯片直径①110伽，其转速范围6080-8680r/min
假定本设备加工瓷砖厚度为10伽，倒棱作业时ap=-2h=14.14伽，可取最大进
给量即1.5m/min，约合25mm/s
切削方式为顺切。
图4-1金刚石锯片
4.2切削参数
从《石材加工工具与技术》？
赵民编著？
电子工业出版社出版（以下简称为【1】）中查得一下切削参数：
由【1】P111页知：
（1）、选择锯片：
选择锯片要使金刚石刀头的金刚石浓度、粒度、结合剂、硬度与石材的硬度和耐磨性相适应。
金刚石锯片有宽水口和窄水口两种。
宽水口锯片用于切厚度大的板材，窄水口的锯片适用于切割厚度小的石材和硬度高的石材。
（2）、切割速度：
金刚石锯片切割花岗岩的最佳切削速度为20—35m/s，切割大理石的最佳切削速度为35—50m/s。
选择金刚石锯片时，应考虑最佳线速度。
（3）切割深度：
板材厚度超过30伽以上时，应进行分层切割，以减少金刚石损耗。
一般每次切深不能超过30伽。
为保证切割出的板材边缘平直，切入深度应超过所割板材厚度5—10伽。
（4）进给速度：
根据我国的石材加工性能，切割厚度为20伽板材的推荐进给速度，大理石为1-2m/min，花岗岩为0.3-0.5m/min。
切入切出时适当减小进给速度，保持平稳，以防止崩掉边角。
（5）操作：
板材切割时，磨光的表面上，锯片的速度方向和进给方向一致。
新锯片和不能自锐的锯片，应先切割耐火砖使之锋利，否则会造成切割阻力大、切割中锯片跑偏等现象。
（即要求尽量是顺切）
（6）冷却水：
锯片切割时才时要有足够的冷却水对锯片进行冷却。
冷却水的作用主要有两方面：
一方面是冷却，防止锯片切削温度过高；另一方面是及时冲掉切屑，水
流量一般为33.3-66.6L/min。
4.3切削参数的计算
由一【1】P25知：
在利用垂直力Fv和水平力Fh求法向力Fn和切向力Ft的过程中，许多研究人员直接让Ft等于Fh，Fn等于Fv，这在切深ap很小的磨削中，这是一种方法误差不大，但在ap较大，特别是大切深锯切加工中，该方法导致很大的误差，因此应当根据它们之间的力学关系求出具体数值。
顺切时若锯切水平力Fh的方向与进给速度Vf的反方向相同，则
它们之间有如下关系：
FnFvcosFhsin
FtFvsinFhcos
式中，B为锯切合力所在地位置角，但B的大小不容易确定，如果按锯切力的大小
与锯屑的厚度成正比例计算，则锯切力在锯切弧区内的分布基本上为三角分布，因而锯切合力所在的位置角（2/3）a，a为锯切弧区角（a=arccos（1-2ap/ds）），ap为切割深度，ds为锯片直径。
由【1】P26知：
在同样的锯切加工系统下，锯切过程中锯片承受的载荷基本上是由锯切工艺参数和石材的种类所决定的。
各种锯切参数条件下锯片受到的法向力Fn和切向力Ft可以由测
量所得的锯切功率P,锯切垂直力Fv和锯切水平力Fh通过计算得到。
根据实验得出的切削力经验公式如下：
0.7190.859
Fn0.985VfapB
0.7191.18
Ft0.223VfapB
式中：
ap——切割深度14.14mm
Vf进给速度25mm/s
B――金刚石节块宽度1.8mm
由【1】P109表6-4锯片尺寸得：
外径：
110mm
内孔：
16/20mm
刀头宽度B（即金刚石节宽）：
1.8mm
刀头高度：
10mm
由以上得出：
Fn=0.985X16X14.14X1.8=174.6N
Ft=0.223X16X14.14X1.8=92.5N
心2ap
a=arccos（1--
ds
_28.28、
a=arccos（1-
110
a=arccos0.74
a=42o
•.'B=a
--3=28o
又：
Fn=Fvcos3+Fhsin3
Ft=FvSin3-FhCOS3
经计算：
sin28o=0.47
Cos28o=0.88
有以上计算得出：
Fv=59.6N
Fh=-77.3N（负号表示力的方向与进给方向相反）
4.4电动机的选用
查《机械设计基础与实训》何克祥、张景学主编一一电子工业出版社出版【2】
1主运动：
石材切割机主轴一金刚石锯片（此处用瓷砖专用切割机代替）
2进给运动：
低速电机主轴一带传动-传动轴一带传动一滚筒轴一传送带
（1）计算低速电机所需功率P。
电动机所需功率由工作机所需功率和传动装置的
总效率按下式计算
式中：
P。
为低速电机理论功率
Pw为工作机所需的功率
1、3为带传动的效率
4为轴承效率
5为卷筒效率
动参数确定。
可由下式计算
w为工作机的效率
由于瓷砖倒棱机工作时，Fv会使金刚石刀片给瓷砖一向传送带的力，使瓷砖与传送带更好的接触，从而避免了打滑现象的发生，这个力是有益的。
Ft是传送带克服的阻力，这也是进给电机要克服的（即电动机的功率主要用来做瓷
砖的进给运动用）
综上可得：
巳1
92515
10000.950J5（仅克服R所需功率）
又由【1】P26知:
F0FtVf（电机理论功率）
F092.50.0252.31W
查《机械设计课程设计手册》第三版由清华大学吴宗泽、北京科技大学罗圣国主编高等教育出版社出版（以下简称【3】）
由【3】P5知：
130.96
240.98
50.96
上式中：
1、3为带传动的效率
2、4为轴承效率
5为卷筒效率
231
P=2.73W
0.960.980.9
滚筒转速：
由【2】知转速计算公式：
6000Vn
d
由上知：
v=0.025m/s
d=110mm
得出：
n=7.2r/min
TFt.R/100092.550/1000
4.625N/m
由于瓷砖倒棱机上滚筒所要求的转速为7.2r/min，功率为2.73W,为了安全和倒棱机的工作稳定性更好我们将低速电动机的转速定为7.5r/min，将功率定为25w。
这样瓷砖倒棱机工作起来就十分的安全平稳（低转速大功率）。
查《机械设计手册》新版一一中国版本图书馆CIP数据核字（2004）第068534号,第5卷（以下简称【4】）
在【4】P35-105查得：
TYV系列高精度特种减速电动机。
TYV系列电动机特点：
1、具有内置减速机，减速比大，转速范围为：
3.5-500r/min;
2、是一种高效、节能、低噪音的微型特种减速电动机；
3、具有结构紧凑、安装方便、降速比大、体积小，输出扭矩稳定等特点。
由于TYV系列高精度特种减速电动机具有以上优良特性，因此我们选用TYV系列高精度特种减速电动机
在【4】P35-106表35.2-29查得：
表35.2-29TYV系列齿轮减速电动机，减速后允许负载中选用TYV-120齿轮减速电
动机。
TYV.2-15齿轮减速电动机技术参数：
输出转速7.5r/min
减速比186允许负载8N/m
TYV.2-15极数4
输出功率25W
电压220v频率f=50Hz
电流I:
0.30A
4.5瓷砖倒棱机机架设计
查《机械设计手册》第5版闻邦椿主编——机械工业出版社出版中国版本图书馆
CIP数据核字（2009）第221415号第3卷（以下简称【5】）
由【5】P18-3查得机架设计准则
机架的设计主要应保证刚度、强度及稳定性：
1）刚度评定大多数机架工作能力的准则是刚度。
2）强度强度是评定重载机架工作性能的基本准则。
机架的强度应根据机器在运转过程中可能发生的最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度。
此外还要校核其疲劳强度。
3）稳定性机架受压结构及受弯结构都存在失稳问题。
有些构建制成薄壁
腹式也存在局部失稳。
稳定性是保证机架正常工作的基本条件，必须加以校核。
4）对于机床、仪器等精密机械还应考虑热变形。
热变形将直接影响机架原有精
度，从而使产品精度下降。
机架设计的一般要求：
1）在满足强度和刚度的前题下，机架的重量应要求轻、成本低。
2）抗震性好，把受迫振幅限制在允许范围内。
3）噪声小。
4）温度场分布合理，热变形对精度影响小。
5）结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。
6）结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件。
7）导轨面受力合理、耐磨性良好。
8）造型好，即使用经济，又美观大方。
机架材料选择
铸铁目前是铸铁机架使用最多的一种材料，它的流动性好，体收缩率和线收缩小，容易获得较复杂的铸件。
铸件还具有切削性能好、价格便宜和易于大量生产等优点。
并结合瓷砖倒棱机的力学性能
经查【5】P18-5表18.1-1铸铁机架常用材料得：
选用灰铸铁HT150
HT150特点及其应用举例：
流动性好。
用于承受中等弯曲应力（约为Pa）,摩擦面间压强大于5XPa的铸件。
如：
大多数机床的底座（溜板、工作台）、鼓风机底座、汽轮机操纵座外壳、减速器箱体和汽车变速箱体、水泵壳体等。
机架的尺寸确定
机架总宽为：
300mm
机架总高为：
210mm
机架为一个等腰直角三角形框架，机架的壁厚为10mm
4.6传送带的设计
查《机械设计手册》第5版闻邦椿主编——机械工业出版社出版中国版本图书馆
CIP数据核字（2009）第221414号第2卷（以下简称【6】）
由【6】P6-33表6.1-36胶帆布平带规格查得
胶帆布层数z3、4、5、&7、8、9
带厚S3.6、4.8、6、7.2、8.4、9.6
宽度范围b16-20、20-315、63-315、63-500
宽度系列：
16202532405063718090100112
125140160180200224250280315355
400450500
经与滚筒的直径和宽度要相适合初选传送带为：
胶帆布层数3层
带厚S5mm宽度b200mm
胶帆布平带组成及其特点：
此类平带由纤维组织物及组织粘合材料（如橡胶、塑料）制造。
其结构由涂覆有橡胶和塑料的一层或数层布料或整体组织物构成。
整个平带采用统一的方法硫化或融合为一体。
用帆布制成的平带称为帆布平带。
传送带尺寸确定：
由于要加工最大瓷砖为300x300mm最小瓷砖为10X10mm
因此将传送带宽度定为200mm
由于两滚筒见相距300mm
则传送带总长：
L=300X2+3.14X100
=914mm
4.7滚动轴承的选取
（1）根据工作条件确定轴承部件的结构类型。
由于轴承的工作条件是低速运转，瓷砖倒棱机工作的时候。
轴承既要承受径向力还要承受轴向力。
轴承的负荷角较大B=arctan（Fa/Ff）
本机器要求B=45o
经查《机械设计手册》机械工业出版社出版第4卷（以下简称【7】）
由【7】P28-20查得：
应选用圆锥滚子轴承或角接触球轴承
由【7】P28-23表28.2-23常用滚动轴承使用性能知：
应选用圆锥滚子轴承（其价格便宜）
由【3】P73表6-6知：
径向当量动载荷：
当Fa/FfePrFr
当Fa/FfeFT0.04FrYFa
时才能选用角接触球轴承
而瓷砖倒棱机的Fa/Fr1
因此不能选用角接触球轴承。
综上所述只能选用圆锥滚子轴承
（2）选择圆锥滚子轴承的规格
依据机器的尺寸、转速来确定
滚筒轴轴颈为①25mm
滚筒转速为低速运转
查【3】P75表6-7圆锥滚子轴承（GB/T297-1994摘录）知
应选用的轴承代号：
30205
轴承的尺寸：
内孔d=25mm
外径D=52mm
轴承宽T=16.25mm
4.8滚筒的设计
滚筒是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用滚筒分为传动滚筒和改向滚筒两大类。
传动滚筒的作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。
改向滚筒包括用于输送机端部改向的改向滚筒、增加传动滚筒包角的增面滚筒和用于拉紧装置的拉紧滚筒。
焊接结构滚筒由滚筒轴、轴承座、接盘（轮毂、辐板以及筒体一部分铸造在一起）-
筒体等部件组成，有的滚筒还有轮毂和滚筒轴的连接件、轮毂和辐板的连接件。
一般地,
转动滚筒的表面覆盖有橡胶或镶有陶瓷以增大传动滚筒与输送带间的摩擦系数。
干燥时可采用裸露光钢面滚筒。
人字形花纹胶面摩擦系数大，防滑性和排水性好，但有方向性。
菱形胶面用于双向运行的输送机。
用于重要场合的滚筒，最好采用硫化橡胶覆面。
滚筒的各个组成部件：
1）滚筒轴：
一般采用45#钢与40Cr两种材质的圆钢进行加工；
2）轴套：
材质为45#钢；
3）滚筒专用轴承：
圆锥滚子轴承；
4）轴承座：
滚筒的轴承座根据材质分两种，一种是铸铁材质，用于轻型与中型滚筒。
另一种是铸钢材质，用于重型滚筒。
一般而言，辐板和主轴也大都采用胀套联接方式。
胀套的结构如图所示，胀套联结是通过高强度螺栓的作用，使内环与轴之间，胀套外环与轮毂之间能够产生巨大抱紧力同时当承受负荷时，能够靠胀套与轴的结合压力及相伴产生传递扭矩，胀套轴向力或者二者的复合载荷的一种新型无键联结装置。
以实现机件与轴的联结，它使用时通过高强度螺栓的作用，使内环与轴之间，外环与轮毂之间产生巨大抱紧力；当承受负荷时，靠胀套与机件的结合压力及相伴产生的摩擦力传递扭矩，轴向力或二者的复合载荷。
与一般过盈联结、有键联结相比胀套联结的优点是：
第一，胀套的使用寿命长，强度高。
胀套依靠摩擦传动，对被联结件没有键槽消弱，也无相对运动，工作中不会产生磨损；
第二，定位精度高，传递力矩均匀，使轴受力合理，比键连接可采用较小的轴截面，胀套在超载时，将失去联结作用，可以保护设备不受损害；
第三，装配简单，轴向定位可调整，拆装维修方便；安装胀套的轴和孔的加工要求精度低；胀套安装时无须加热、冷却或加压设备，只需将螺栓按要求的力矩拧紧即可。
且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置。
胀套也可以用来联结焊接性差的零件。
第四，可改善筒体的制造工艺，制造成本低，降低对筒壳和轴的加工精度要求。
更重要的是在滚筒中应用胀套可减薄辐板。
在带式输送机上使用胀套，辐板减薄为柔性辐板，可以完全把轮毂和轴锁紧，消除二者之间的“窜动”，在装配时轮毂与轴之间存在轴向移动，可避免端盖变形、应力集中和滚筒过早的疲劳破坏。
第五，胀套拆卸方便，且具有良好的互换性。
由于胀套能把较大配合间隙的轮毂结合起来，拆卸时将螺栓拧松，即可使被联结件容易拆开。
胀紧时，接触面紧密贴合不锈蚀，也便于拆开。
传动滚筒最小直径的确定
在带式输送机的设计中，选择滚筒的主要指标是滚筒直径。
选用大直径的滚筒对输送带使用有利。
但是，当滚筒直径增大后，传动滚筒的质量、驱动装置、减速器的减速比、减速器的质量和尺寸都需要相应增大。
选择滚筒直径主要考虑一下因素：
（1）输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力；
（2）输送带发生弯曲的频次（与导绕方式、绕过滚筒的数目、运距和速度有关）
（3）输送带与滚筒面间的最大或平均比压；
（4）输送带许用强度利用率（简称RMBT它是输送带最大张力与树洞带许用张力之比的百分数）；
（5）输送机的安装地点和使用条件（例如：
地面、井下、露天、移动、固定等）
（6）包胶和包胶的变形量。
输送带许用比压的滚筒直径：
D360（S入S出）
[p]?
?
?
式中：
[p]---输送带许用比压，钢绳芯带[p]=0.6MPa，尼龙和聚脂带[p]=0.4MPa，胶帆布胶带[p]=0.2MPa
---输送带围包角，rad；
S入---输送带绕入端张力，N;
S出---输送带绕出端张力，N;
综上所述，代入数据，可得：
D=138mm暂取滚筒直径为
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