论文总字数：22855字

摘 要

水晶球作为一个具有较高的品质要求的特殊产品，对其磨削和抛光的生产过程要求十分严格，尤其是加工时通过水晶球磨机竖直进给部件对其加工力度和角度的严格控制，才能将水晶母球最终加工成符合要求的多棱面的水晶球成品。本次设计是针对现有的水晶球磨机竖直进给部件的不足，进行进一步的优化设计，利用SOLIDWORKS建模软件在保留原始竖直进给部件能实现的功能的条件下，对机械结构进行简化，将两个分离的控制单元合并在一起，并分别利用相应的传感器进行精确控制进给运动，使之既实现了结构的简化，又满足了水晶球成型和棱面抛光度的要求，减少了次品率，节省水晶母球原材料。同时，本次设计还利用ANSYS软件对竖直进给部件进行静力学分析，验证了本次设计方案的可行性。另外，本设计在保证刚度的前提下，对部件中的受力脆弱环节进行优化设计，对不同尺寸下的受力情况进行对比，选出最合适的一个尺寸方案，实现整体的轻量化设计，降低了生产成本。

关键词：水晶球磨机、进给机构、切削力、传感器、有限元分析

Abstract

As a special product with high quality requirements, the crystal ball has strict requirements on the grinding and polishing production process, especially the strict control of the processing strength and angle of the vertical feeding part of the crystal ball mill during processing. The crystal ball is finally processed into a finished crystal ball that meets the requirements of the multi-faceted surface. This design is aimed at the deficiencies of the existing vertical feed components of the crystal ball mill, and further optimizes the design. The SOLIDWORKS modeling software simplifies the mechanical structure while retaining the functions that the original vertical feed components can achieve. The two separate control units are combined and the corresponding sensors are respectively added to precisely control the feed motion, which not only simplifies the structure, but also meets the requirements of crystal ball forming and face polishing, and reduces the number of times. Product rate, saving crystal masterbatch raw materials. At the same time, this design also uses ANSYS software to statically analyze the vertical feed components, verifying the feasibility of this design scheme, and optimizing the vulnerable parts of the components under the premise of ensuring the stiffness. What’s more, this design compares the force of different sizes and selects the most suitable one size scheme. Then, it achieves the overall lightweight design and reduces the production cost.

KEY WORDS: crystal ball mill, feeding mechanism, cutting force, sensor, finite element analysis

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2水晶球磨机发展情况 2

1.3课题分析及主要研究内容 3

第二章 总体方案设计 5

2.1方案设计与分析 5

2.2方案三维模型及原理分析 7

2.2.1方案三维模型 7

2.2.2工作原理 7

第三章 关键零部件的选型与设计 9

3.1电机的静扭矩计算与选型 9

3.1.1设计思路 9

3.1.2电机参数的计算与选型 9

3.2联轴器的选型 11

3.2.1联轴器的功用 11

3.2.2联轴器的类型及特点 11

3.2.3联轴器的选型 12

3.2.4联轴器合理性验证 13

3.3其他零件结构设计 14

第四章 测力传感器的选型 16

4.1传感器的分类和主要应用 16

4.2测力传感器的选型 16

4.2.1传感器的选用原则 16

4.2.2测力传感器的最终确定 17

4.2.3测力传感器具体技术参数 18

4.3测力传感器的安装和测试控制工作原理 19

第五章 进给部件的有限元分析 21

5.1进给部件有限元分析模型 21

5.2模型接触面、施加外力与附加约束的设定 21

5.3网格单元类型及大小设定 23

5.4选定部件尺寸的修改及结果的比较分析 24

第六章 总结与展望 29

参考文献 30

致 谢 32

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

水晶（crystal）是一种无色透明的石英结晶体矿物，属于稀有矿物，主要含有二氧化硅等化学成分。水晶摩氏硬度为7，密度约为2.66克/立方厘米，熔点为1713℃。

由于水晶具有特殊的光学性质，当把水晶原材料加工成装饰品时，会有不同凡响的美化效果，比如水晶球、水晶灯饰等，而其中水晶球作为工艺品来说是最常见也是需求最多的水晶制品，如图1.1所示是一个加工完美的水晶球成品。水晶球是用天然水晶柱加工而成的一种透明的球型物品，具有神秘的色彩，但其加工制造过程极其不易。一个完美水晶球的诞生需要消耗掉比它成品重量多出4-6倍的原材料，而且在磨削时，风险很大，往往容易迸裂而前功尽弃。不仅如此，水晶的形成条件也比一般的石英要更加苛刻，需要足够且较稳定的生长空间、盐度较低的生长环境、合适的温度和气压以及一定的生长时间。由此可见，从水晶球原材料的形成到最终的加工成型，都不是一件易事，这也注定了水晶球会有昂贵的价格，因此，在实际的生产制造过程中，更应注重加工质量，减少次品率，节省加工成本。

图1.1 水晶球

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：22855字