立式磨簧机设计（总体、磨头设计）
>46#~60# 80#～120# 0.63~0.32 0.16 弹簧端面磨削是一次性磨削，且对端面的粗糙度要求不是太高，根据粒度与粗糙度的关系，对照表3-2，表3-3，磨具的粒度选取50#。
3.2.3磨具硬度的选择
磨具硬度是指沙粒在磨削力的作用下，从磨具表面脱落的难易程度。硬度高，表示磨粒难易脱落，硬度低则表示容易脱落。
硬度选择的一般原则是：加工硬钢或淬火钢时选择较软的磨具，加工软钢时选择较硬的磨具；加工青铜、韧黄铜时选软磨具；磨具与工件接触面积大时选择较软的磨具；磨削导热性差的材料时选择较软的磨具；精磨、精密磨、超精磨和成形磨时，应该选择硬的磨具；磨平面时应选用磨削相同金属零件外圆时为软的砂轮；干磨时所用砂轮应较湿软些；镜面磨削、缓进时宜选较软砂轮；采用宽砂轮大纵向进给磨外圆时应选较软砂轮；砂轮粒度较细时，硬度应稍软些。机械加工中常用的砂轮硬度等级是H-N。
弹簧磨削是干磨，由弹簧材料可知，弹簧的材料的硬度属于中硬，根据磨具选用原则，弹簧磨削磨具选中软，代号为K。
3.2.4结合剂的选择
表3-4 结合剂的分类及应用范围 名称 陶瓷结合剂 代号 特性 V 应用范围 由粘土等配置，化学性质适用成形磨削，如磨螺纹、齿稳定，耐热、耐油、耐酸、轮、轴承滚道等，砂轮速度宜耐碱，多用性好，耐用度在35m/s以下 高，强度较高，成本低，但较脆 强度高、弹性好，能在高速下工作，耐热性差，在200摄氏度以上失去粘结作用,不耐算碱 可作较厚的砂轮和石墨砂轮，用于细粗糙度、高精度磨削，用作切断和开槽用的薄片砂轮，修磨钢坯、铸件的粗粒度砂轮 树脂结合剂 B 橡胶结合剂 R 弹性好磨粒容易脱落,耐可作切断、开槽用的薄砂轮及热、耐酸、耐油性均差，抛光砂轮、无心磨导轮，不适且有异味 于粗磨 强度高、韧度高和成形性常用的为青铜结合剂，主要用好，但自励性差 于金刚石砂轮，用于粗磨，半精磨硬质合金及切断光学玻璃、陶瓷、半导体等 金属结合剂 J 6
毕业设计说明书
根据结合剂的特性和应用范围选择：陶瓷结合剂。
3.2.5 磨具形状及尺寸的选择
A．砂轮型号的选择
各种砂轮的形状及尺寸在参考文献[11]中已有规定。
表3-5砂轮型号 砂轮名称 平形砂轮 代号 一般用途 P 根据不同尺寸用于外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨、工具磨、螺纹磨和砂轮机上 用于外圆磨和刃磨刀具，还用作无心磨的砂轮和导轮 用于切断和开槽等 用于立式平面磨床上 用其端面刃磨刀具，也可用其圆周磨平面和内孔 用于刃磨刀具，也可用于导轨磨床磨机床导轨 适于磨铣刀、铰刀、拉刀等，大尺寸的用于磨齿轮的齿面 双斜面一号砂轮 PSX1 用于磨齿轮齿面和磨单线螺纹 双面凹砂轮 薄片砂轮 筒形砂轮 坯形砂轮 碗形砂轮 碟形一号砂轮 PSA PB N B BW D1 根据砂轮的一般用途，选择砂轮：平行砂轮，代号：P B．砂轮内外直径的选择
砂轮的内外直径决定了砂轮的磨簧宽度，磨簧宽度主要有料盘来决定。有设计任务书可知，弹簧的最大外径为φ50mm，根据弹簧的最大外径，通过作图法来确定相关参数。
图3-1砂轮、料盘位置示意图
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由图3-1可知，弹簧的排列宽度为100.4mm,，则砂轮的磨削宽度应该在100mm左右。对照参考文献[11]，确定砂轮的内外经以及砂轮的厚度。砂轮外径φ400mm，内径φ203，厚度为50mm。
3.3.1磨削功率计算
?CF(v??fr?B/ vC)tg??? (3-1) 2公式中各参数的含义：
CF———单位切屑所需的力（N/mm2）；
v?———指工件的速度。这里指弹簧相对料盘轴线的线速度；
fr———径向进给量（mm）,这里指料盘旋转一周后，砂轮的磨削量； B——— 原指砂轮的宽度，这里取弹簧中径的1/4； vC———指砂轮的线速度；
。 ?———磨粒的锥顶半角（60°～75°）
确定公式中各参数值：
FP=
表3-6各种工件材料的CF值 工件材料 CF（N/mm2） 花岗石 4300 硅 5500 纯铁 2800 铸铁 4900 高速钢 18000 根据弹簧材料65Mn和砂轮材料棕刚玉，选择：CF＝10000N/ mm2。 表3-7 磨削常用进给量fr（mm）
磨削方式 粗磨 精磨 平面磨削 0.010～0.025 0.005～0.015 簧磨削属于粗磨，对照表3-7，fr拟确定0.02mm。
砂轮普通磨削线速度30－35m/s,高速磨削35m/s以上。弹簧磨削属于干磨，速度不宜太高。速度过高会产生高温，影响弹簧的性能。在这里我拟选用vC＝30m/s。 锥顶半角?＝60°。
由设计任务书可知，弹簧钢丝最大直径8mm,弹簧最大外径50mm，则弹簧中径为：
D1=50-16=34mm
D2=(34+50)/2=42mm
B= D2/4=10.15mm
参照平面磨削参数工件的速度v?＝0.15m/s。
表3-8磨削的摩擦系数 工件材料 退火碳素钢 淬火高速钢 砂轮切削液 干磨 A46NV A46GV 0.73 0.32 弹簧磨削属于干磨，工件材料为65Mn或者碳素钢，所以摩擦系数选择?＝0.73。
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由公式3－1得：
? FP＝×10000(0.15×0.02×10.5/ 30) ×tg60°×0.73
2 ＝20.84N
FP是磨单个弹簧所需的磨削力，有图3-1可知，有7个弹簧同时进行磨削
Pm＝7× FP ×vC/1000＝7?20.84?30/1000＝4.38KW
总传动效率：
轴有4个角接触轴承支撑，单个轴承的传动效率为0.99，则总传动效率为：
?＝0.994＝0.96
电机输入功率为：
P＝ Pm/?＝4.38/0.96＝4.56KW
3.3.2选择电动机
电机转速：
n＝
由3－2得：
n ＝
30000＝1433.12r/min ?400根据输入功率以及输入转速选择电机，查参考文献[3]，选择电动机的型号
vc (D为砂轮的外径) (3-2) ?DY132S-4，额定功率5.5KW，同步转速1500r/min，满载转速1440r/min。
3.4磨头主轴的设计
通常，轴的设计步骤包括：
a.按工作要求合理选择轴的材料和热处理方法； b. 轴的结构设计； c.轴的强度校核计算；
d.必要时作轴的刚度或振动稳定性等的校核计算； e.绘制轴的零件工作图。 A．轴的材料及其热处理选择
轴的常用材料是碳素钢，合金刚及球墨铸铁。 钢轴毛坯多数用轧制圆钢或锻件，也有的用圆钢。
碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性低，经热处理或化学处理可得到较高的综合力学性能（尤其在耐磨性和抗疲劳强度两个方面），应用最多。常用的碳钢有35、40、45和50等优质中碳钢，其中45钢应用最广，通常进行正火或调质处理，一般用于比较重要或承载较大的轴。对于不重要或承载较小的轴，也可采用Q235,Q275等普通碳素钢。
合金钢比碳素钢具有更好的力学性能和热处理性能，常用于承载很大而重量、
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尺寸受限或有较高耐磨性、防腐性要求的重要的轴，以及处理高温或低温条件下工作的轴。
选择轴的材料和热处理方法，主要根据轴的受力、转速、重要性等对轴的强度和耐磨性提出的要求。研究表明，钢材的种类和热处理措施对其弹性模量影响甚小，如欲采用合金钢代替碳素钢或通过热处理来提高轴的高度，收效甚微。轴的刚度主要取决于轴的剖面尺寸，可用适当增加轴的截面面积来提高轴的刚度。此外，合金钢对应力集中敏感性较强，价格也较高。选材是也应考虑到。
综合考虑轴的运行环境以及轴材料的力学性能，轴的材料选择45钢，调质处理。
3.4.1磨头主轴的结构设计
轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和结构，以及包括各轴段长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。
轴的结构主要取决以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺以及其他一些要求。由于影响因素很多，且其结构形式又因具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计具有较大的灵活性和多样性。但是，不论具体情况人如何，轴的结构一般应满足以下几个方面的要求：
a.轴和轴上零件要有准确的工作位置； b.轴上零件应便于装拆和调整； c.轴应具有良好的制造工艺性；
d.轴的受力合理，有利于提高强度和刚度； e.节省材料，减轻重量；F
f.形状及尺寸有利于减小应力集中。
轴的结构设计时，一般已知装配简图、轴的转速、传递的功率及传动零件的类型和尺寸等。
3.4.2轴的最小直径估算
转轴受弯扭组合作用，在轴的结构设计前，其长度、跨距、支反力及其作用点的位置等都未知，尚无法确定轴上弯矩的大小和分布情况，因此也无法按弯扭组合来确定转轴上各轴段的直径。为此应先按扭转强度条件估算转轴上仅受转矩作用的轴段的直径——轴的最小直径dmin，然后才能通过结构设计确定各轴段的直径。
3 dmin=C
P (3-3) n C———计算常数，取决于轴的材料和受载情况。
当轴段上开有键槽时，应适当增大直径以考虑键槽对轴的削弱：d>100mm时，单键槽增大3％，双键槽增大7％；d?100mm时，单键槽增大5％～7％，双键槽增大10％～15％。最后对d进行圆整。
查参考文献[10]P292表11.3（轴常用C值）：
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