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1前言
弹簧是人们熟悉的机械基础件,它适用于缓冲或减振,在机械设备、生活用品上的各种弹性元件都属于弹簧。弹簧元件在机械设备中往往处于运转的关键部位,它的质量优劣对主机的质量水平有重要影响。弹簧的优劣不仅取决于弹簧材料,还取决于弹簧的加工工艺。中国弹簧行业专业化、自动化程度还比较低,不少工序还停留在手工操作水平上。工人劳动强度大、劳动条件差、生产效率低。国外磨簧等关键工序都已实现机械化、自动化。德国磨簧机有10种,中国仅有4种,而且设备精度较差。为满足国内弹簧生产的需要现设计立式磨簧机。
磨簧机主要用于弹簧端面的磨削。弹簧钢丝经过卷簧机卷制,形成弹簧的半成品,其两个端面不平行,还不能满足使用要求。需要通过磨簧机将半成品的两个端面磨平,并使两端面与弹簧的轴线保持一定的垂直度。
磨簧分两种形式:;
。除了要把弹簧端面磨平外,还要把弹簧磨到指
定的高度。
本课题来源于盐城市双圆弹簧厂。为高效率磨削弹簧端面需设计立式磨机。其
中:
,保证加工精度;
,工作可靠,结构简单;
,便于维修、调整;
,以便降低制造成本。
在陈祥林老师的指导下,首先进行了方案论证,确定机床总体结构。由于磨簧机是针对弹簧磨削而设计的,所以整个设计过程都是围绕弹簧磨削这一功能而展开的。首先根据弹簧的材料,选择合适的砂轮,然后根据普通磨削的要求确定砂轮转速、工件转速、砂轮的进给量等。根据以上的参数计算磨削功率,分析拟定传动装置的简图,画出总装备图,然后根据装备图设计零件图。
2总体方案论证
本次设计的课题是立式磨簧机,用于弹簧端面的磨削。为避免弹簧多次装夹引起的加工精度误差,以及减少装夹时间,拟采用两个砂轮一起磨削,提高工作效率。两个砂轮有两个独立的电机驱动。为适合加工不同高度的弹簧,以及在磨削时砂轮实现进给运动,磨头要能实现轴向移动。为简化传动机构的结构,只要一个磨头实现进给,另一个磨头固定。

为弹簧顺利进入磨削区域,下磨头要和工作台处于同一个平面。假如下磨头实现进给运动,那么工作台也要随着磨头运动。工作台比较质量比较大,上下运动在结构上比较复杂,定位难以实现,加工精度难以得到保证。综合各方面因素,确定由上磨头实现进给运动。下磨头在经过长时间的磨削运动,砂轮厚度会减小,砂轮就会低于工作台,料盘就难以实现旋转运动。所以砂轮经过一段时间磨削后,下磨头需要实现高度补偿,使砂轮和工作台重新处在同一个平面。在结构上用升降杆来调节下磨头高度。

工作台的高度主要根据人的身高来确定,工作台不宜太高,太高会使工人的手上抬,长时间工作会加快工人的劳累;工作台太低,使工人弓着腰工作,同样加快工人的疲劳。工作台高度定位标准是使工人工作舒适。综合均身高,㎝。

为便于以后磨头的维修、调整,把工作台设计成活动的,即磨头在维修、卸载时可以方便地把工作台打开。
3磨头设计

弹簧材料的种类繁多,目前大量使用的是弹簧钢,其次是具有特殊性能的弹簧材料,如不锈耐酸钢、耐热钢(合金)、铜合金以及橡胶、塑料等。
一般弹簧钢包括:
;
。
本次设计拟确定工件材料为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。

砂轮选择应考虑的因素:
砂轮对磨削过程的影响是多方面的,其中包括加工精度,表面粗糙度和生产效率等。为了获得良好的磨削效果,正确选择砂轮十分重要。选择砂轮时主要考虑下列磨削条件和技术要求:
;
;
;
;
;
(外圆、内圆或平面磨、开槽、切断等);
,切削液情况,磨床情况,生产类型以及操作者的熟练程度。

磨料直接参加磨削工作,所以磨料的硬度要高,耐热性要好,还要具有一定的韧性和强度;为了能进行切削,磨料上还必须具有锋利的边刃。
磨料分为天然磨料和人造磨料两大类。一般天然磨料含杂质多,质地不均。
表3-1磨料的特点和应用范围
磨料名称
新代号
旧代号
特点
应用范围
棕刚玉
A
GZ
棕褐色、硬度高韧度大、价格便宜
磨削和研磨碳钢、和金刚、铸钢、硬青铜等
白刚玉
WA
GB
白色,硬度比棕刚玉略高,韧度较棕刚玉低
磨削、研磨、衘磨和超精加工、淬火钢、高速钢、螺纹、齿轮及薄壁零件等
单晶刚玉
SA
GD
浅黄色或白色,颗粒呈