一種雙軌跡偏心拋光機的設計與實現(xiàn)

豐志明 馮荷飛

摘要：本文設計了一種雙軌跡偏心裝置，改善了市場上同軸同心類拋光機使用費力復雜，且工作負荷直接作用于電機上，容易引起電機燒毀的缺點。同時擴展了功能，使得角向磨光機不僅擁有打磨和切割功能，還擁有拋光機功能。

關鍵詞：雙軌跡；拋光機；電動工具；設計

1 引言

市場上同軸同心類拋光機使用復雜、功能單一，需要專業(yè)人員才能使用，設備利用率不高，通過設計一種雙軌跡偏心裝置，能夠使角向磨光機不僅擁有打磨和切割功能，還擁有拋光機功能。通過功能的疊加，大幅度節(jié)約了成本，使角向磨光機成為了一款多功能產(chǎn)品，實現(xiàn)了一機多用，并且提升設備使用壽命。

2 總體設計

2.1 機械設計

設計了一種雙軌跡偏心結構拋光機，機體內設有驅動電機，驅動電機連接輸出軸，包括偏心塊（帶配重塊）、滾動軸承、偏心軸和拋光盤。所述偏心塊上部設有與輸出軸配合的上孔，偏心塊下部設有與偏心軸配合的下孔，上孔與下孔不同心；偏心軸包括軸身和下端頭，下端頭直徑大于軸身直徑，滾動軸承內圈安裝在軸身上，軸身上端安裝有軸用彈性擋圈，滾動軸承外圈通過螺釘固定在偏心塊上。偏心軸與拋光盤固定連接，其特征在于：其還包括有拋光罩，本文所述拋光罩與機體卡接，偏心塊位于拋光罩內。此外，其還包括有可選連接機體的角磨組件。角磨組件自上而下包括砂輪罩、下壓板、砂輪片和上壓板，砂輪罩與機體卡接，下壓板卡到輸出軸上，砂輪片裝到下壓板，上壓板具有螺紋內孔，輸出軸上也有外螺紋，上壓板與輸出軸之間螺紋連接。

2.2 功能設計

通過更換不同的兩套組件實現(xiàn)角向磨光機和雙軌跡偏心拋光機的功能切換，參考圖1。將設備裝上快換砂輪罩（1），快換砂輪罩（1）采用快速鎖緊的方式，夾持在設備前蓋上；裝上下壓板（2），下壓板（2）通過內孔和扁方連接在輸出軸上；裝上砂輪片（3），砂輪片（3）通過內孔套在下壓板（2）上；裝上上壓板（4），上壓板（4）上帶螺紋內孔，通過這個螺紋內孔，擰緊在輸出軸上，并壓緊下壓板（2）、砂輪片（3）、上壓板（4）。將以上裝配過程，反順序拆下，裝上快換拋光罩（5），快換拋光罩（5）采用快速鎖緊的方式，夾持在設備前蓋上；裝上偏心塊組件（6），偏心塊組件（6）上設計有聯(lián)體或分體的偏心塊，用于匹配不同的拋光盤，偏心塊組件（6）通過一個螺紋內孔，直接擰緊在輸出軸上；裝上拋光盤（7），拋光盤（7）是通過螺紋擰緊在偏心軸上的，拋光盤（7）可以換裝多種尺寸規(guī)格。

3 三維建模仿真

UG NX是集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數(shù)化軟件，是面向制造行業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件，是當今最先進、最流行的工業(yè)設計軟件之一。它集合了概念設計、工程設計、分析與加工制造的功能，實現(xiàn)了優(yōu)化設計與產(chǎn)品生產(chǎn)過程的組合。被廣泛應用于機械、汽車、航空行體、家電及化工等各個行業(yè)。我們使用UG NX設計了角向磨光機圖2和雙軌跡偏心拋光機圖3，雙軌跡偏心裝置為的核心零部件三維結構如圖4 所示。在圖1中的偏心塊組件（6）上，安裝拋光盤（7）的偏心軸（6-E）（圖4）與輸出軸不同心、不同軸，采用偏心且不接觸的設計。

使用UG NX進行了運動仿真，從運行效果來看符合預期效果。設計的雙軌跡偏心結構的拋光機如圖4、5所示，雙軌跡偏心拋光機的裝配結構是，將2個深溝球軸承（6-C）裝入偏心軸（6-E），卡上軸用彈性擋圈（6-B），將裝好深溝球軸承（6-C）和卡上軸用彈性擋圈（6-B）的偏心軸部件，壓入偏心塊6-A）中；擰上2個大頭螺釘（6-D），壓緊深溝球軸承（6-C）；最后，將拋光盤（7），通過螺紋擰緊在偏心軸上。拋光盤（7）可以換裝多種尺寸規(guī)格，通過在偏心塊（6-A）上增加，偏心配重塊實現(xiàn)。

4 運動方式和運動軌跡分析

雙軌跡偏心拋光機運動方式和軌跡，可以根據(jù)圖5和圖6進行分析和說明。在圖4中，拋光盤（7）是采用螺紋方式，聯(lián)接在偏心塊組件（6）上的，在圖6中，當轉動中心O2假設為固定聯(lián)接的情況下，由于拋光盤（7）在偏心塊組件（6）上的偏心布置，輸出軸的O1轉動中心，轉動后，帶動拋光盤（7）做一個圓形的運動軌跡，這個形成的運動軌跡是雙軌跡拋光機的第一條軌跡；當然，實際設計上，轉動中心O2是采用2個深溝球軸承（6-C）聯(lián)接的，在輸出軸的O1轉動中心，轉動后，由于離心力的作用下，拋光盤（7）會在轉動中心O2自轉，形成了雙軌跡偏心拋光機的第二條軌跡。

5 結語

從市場上現(xiàn)有拋光機的缺點出發(fā)，設計了一種全新的雙軌跡偏心拋光機，驅動部分和工作部分的扭矩傳遞依靠慣性離心力，可以避免負載過大時，剛性傳遞扭矩導致電機堵轉燒機。雙軌跡偏心拋光機采用兩條旋轉軌跡相互作用，不存在單軌跡單向旋轉產(chǎn)生單向力，使拋光工作變得十分簡單，所以不需要專業(yè)人員就可以拋光。研究從市場上普遍的角向磨光機出發(fā)，設計了一款能和其相互切換的多功能產(chǎn)品，既能實現(xiàn)角磨功能，也能實現(xiàn)拋光機功能，實現(xiàn)一機多用，節(jié)約了能源。

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