Get清风毕业设计论文金相试样切割机的设计Word下载.docx
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1引言
金属零件的力学性能不仅与它的化学成分有关，也与它的金相组织密切有关。
金相检验是控制和评定产品质量不可缺少的重要手段，是科学研究中研究新材料、新工艺和提高金属制品内在质量的重要方法。
要进行金相分析，就必须制备能用于微观检验的样品——金相试样。
通常，金相试样的制备要经过取样、镶嵌、磨光和抛光几个步骤。
每个步骤都应该细心操作，因为任何阶段上的失误都可能影响最后的结果，因为这可能会造成组织假象，从而得出错误的结论。
金相试样的制备是通过切割机、镶嵌机、磨／抛光机来完成。
金相试样的截取是金相试样制备过程中一个重要环节。
截取试样的方法有手锯、锯床、砂轮切割机和线切割机等等。
根据零件的形状和材料，选择适当的方法来切割。
目前砂轮切割机广泛应用于金相试样的截取上，主要原因是其适应性强，树脂砂轮片可切割软的金属零件如铜、铝及合金和硬的金属零件如淬火后的碳钢、高速钢；
金刚石切割机可切割超硬材料如硬质合金、陶瓷等。
另外其切割速度快、劳动强度低、操作简便和切割本钱低。
选择可靠性高的金相试样切割机，可以提高制样效率和质量，降低本钱，提高经济效益。
金相试样切割机主要特点：
本切割机的切割砂轮直接固定在与电动机的轴同轴线相连接的轴上，利用导轨的横向和纵向的移动来切割固定在钳口中的试样电动机固定在底座上，轴套套在电动机的轴上，砂轮片由螺母和轴肩加以固定。
加紧装置固定在导轨上滑板，可沿纵向移动的，由手柄的转动来移动钳口把试样夹紧在钳座中，当转动手柄时，就可以进行试样切割了。
机器工作时，由罩壳将砂轮片等档住，以防冷却液飞溅和砂轮片碎裂时飞出伤人。
2设计要求
金相试样切割机的具体设计要求为：
〔1〕利用Pro/E软件设计
〔2〕确定结构的尺寸
〔3〕绘制相应的零件图、实体图及总装配图
3切割机的总体设计过程
根据工件运动和砂轮片运动形式可将金相切割机分为两类，一类为工件运动，砂轮片固定不动的切割机；
另一类为工件固定不动，砂轮片运动的切割机。
本切割机采用的运动方式是工件运动，砂轮片固定不动的切割模式。
电动机的选择
选择电动机类型和结构形式
根据的电源、工作条件、和功率特点选择电动机的类型和结构形式是：
Y2系列三相异步电动机。
电动机的参数选择
根据设计任务书，由有关手册查出电动机性能参数如下：
表1电动机性能参数
电动机型号
额定功率
满载转速
kw
r/min
Y2-631-4
1370
电动机主要外形如图1所示，安装尺寸列于下表2：
图1电动机主要外形和安装尺寸
表2电动机的安装尺寸
中心高H
外形尺寸
L×
AC×
HD
底脚安装尺寸
A×
B
底脚螺栓孔直径
K
轴伸尺寸
D×
E
装键部位尺寸
F×
G
160
225×
130×
180
100×
80
7
11×
23
传动机构的设计
切割机的切割砂轮直接固定在与电动机的轴同轴线相连接的轴上，根据切割砂轮的规格尺寸设计轴的尺寸并检验。
轴的计算
1）安装切割砂轮的轴与电动机轴直接通过套筒连接，首先都轴进行设计计算。
轴上的功率P，转速n，求转矩T：
P=0.12KW
n=1370r/min
2）初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。
根据有关手册取
，于是得
dmin=A0
=112
=4.97mm
输入轴的最小直径显然是安装切割机砂轮处轴的直径dⅠ-Ⅱ,。
根据砂轮的规格尺寸，故dⅠ-Ⅱ=10mm，LⅠ-Ⅱ=8mm。
3〕轴的挠度计算
由于轴与电机轴同步转动，选择联轴器。
为了方便，联轴器与轴做成一体，长度L=40mm，其中LⅠ-Ⅱ=8mm，那么LⅡ-Ⅲ=32mm。
挠度计算公式如下：
ymax=Pa2（3L-a）/6EI<
=[y]
式中：
P—切割时作用在轴上的力，〔这一力很小〕；
a—切割点至支撑点的距离，即LⅡ-Ⅲ，a=32mm；
L—轴的长度，L=40mm；
E—弹性模量，查手册：
E=206GPa；
I—惯矩，I=∏d4/64;
[y]—许用挠度，[y]=。
那么d>
=
为了满足切割砂轮的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，而且为了防止电动机的轴向窜动，选择推力球轴承加以轴向固定。
根据标准件轴承的内径尺寸，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径dⅡ-Ⅲ=20mm.轴承类型：
51204〔GB/T301--1995〕。
砂轮的轴向固定轮安装在轴上后，左端用轴肩来固定，右端使用螺母。
所以轴的Ⅰ-Ⅱ段攻有螺纹，由于要留有砂轮装配空间，故螺纹长度占有6mm。
螺母规格：
D=M10〔GB/T6174〕
轴的结构设计
图2轴
控制系统的设计
3.3.1夹具的主要结构与使用
如下图,该夹具由手轮、丝杆、丝母、左夹具、右夹具组成。
丝母和左夹具是固定不动的,当旋转手轮时,丝杆依靠螺旋作用前进或后退,用来夹紧或松开工件，丝母在夹紧或松开过程中起导向和支承作用。
由此可见这种夹具是依靠非常简单的螺旋运动前进或后退,来实现对工件的夹紧或松开。
例如我们驱动夹具压杆前进50mm,压杆的螺距为5mm,当手轮旋转一周时压杆前进了5mm。
通过计算可知,假设要实现压杆前进50mm,手轮需旋转10圈。
图3夹紧装置
关于夹紧力的计算,夹紧力的计算可有下式进行:
W=QL/〔r1tgΦ1+r2tg（α+φ2）〕
式中:
Q—手驱动力 取Q=300N;
L—手轮半径 L=10mm;
r1—压杆端部与工件间的当量摩擦半径,假设压杆与工件为点接触,那么r1=0;
r2—压杆螺纹中径的一半,r2=（注:
压杆螺纹为10mm）;
Φ1—压杆端部与工件间的摩擦角,tgΦ1=01;
α—压杆螺纹升角;
α=2°
28′;
Φ2—压杆螺纹螺旋副的当量摩擦角，Φ2=6°
38
那么夹紧力W≈1974（N）。
对工件的夹紧力为:
W′=Wf=9868×
0.7=1382（N）
f—卡爪与压杆之间的摩擦系数
由此得出,该夹具已完全可以实现对工件的夹紧（一般砂轮切割机夹具的的夹紧力只需800N～1300N）。
进给机构的设计
导轨由横向螺杆和纵向螺杆带动，横向螺杆通过导块运动带动导轨横向移动，纵向螺杆通过导块运动带动导轨纵向移动。
螺杆一端分别安装有手轮，手轮上刻有刻度，以满足不同的切割要求。
导轨为了实现横向和纵向进给，可以把工作台分为上滑板、中滑板、下滑板三局部。
导轨的行程为80mm，那么滑板尺寸的长、宽为100mm，而高度随情况而定，具体数值见图4、图5、图6。
由于横向及纵向螺杆在进给过程中受力很小，强度及其他性能指标均能满足。
根据情况选择螺杆直径为12mm，螺距为5mm，当手轮旋转一周时螺杆前进了5mm。
。
手轮直径比螺杆稍大为20mm，上面刻有100个小格，每小格为。
导块与螺杆装配一起，在螺杆旋转时导块分别引领和带动上滑板或中滑板进行横向或纵向移动。
故导块上开有螺纹孔，为了与螺杆配合，孔径为12mm，螺距为5mm。
具体位置尺寸见图4、图5。
为保证导轨正常工作，导轨滑动外表之间应保持适当的间隙。
间隙过小，会增加摩擦阻力；
间隙过大，会降低导向精度。
导轨的间隙如依靠刮研来保证，工作量很大，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。
本切割机采用燕尾槽型导轨，需要在水平方向上调整间隙。
用螺钉调整镶条位置。
具体如下：
图4上滑板
图5中滑板
图6下滑板
图7进给装置
4用Pro/E软件对切割机进行实体造型和装配
切割机各主要零件的实体造型
图8轴的实体图
图9左夹具实体图
图10右夹具实体图
图11丝杆实体图
图12夹具实体图
图13上滑板实体图
图14中滑板实体图
图15下滑板实体图
图16进给系统实体图
4.2切割机的装配
5结束语
在此次设计的过程中，培养了我的综合运用所学知识的能力，分析和解决实际中所遇到问题的能力，并且能稳固和深化我所学的专业知识，使我在调查研究和收集资料等方面有了显著的提高，同时在理解分析能力、制定设计计算和绘图能力方面有较大的进步；
另外我的技术分析和组织工作的能力也有一定程度的提高。
致谢
非常感谢学院领导和老师给我提供了这次良好的深入学习的时机和宽松的学习环境。
通过这次毕业设计，不但使我将大学期间所学的专业知识再次回忆学习，而且也使我学到了专业领域中一些前沿的知识。
非常感谢在本次设计中曾给予我耐心指导和亲切关怀的老师及帮助过我的同学，正是由于他们的帮助和鼓励才使我能够在毕业设计过程中克服种种困难，最终顺利完成论文，他们的学识和为人也深深地影响着我。
在此，请允许我再次向曾直接给予我屡次指导的导师表示最忠诚的敬意！
同时也感谢百忙之中前来参加辩论的各位老师、专家和教授!
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