一種雙軌跡偏心拋光機的設計與實現

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，大幅度節約了成本，使角向磨光機成為了一款多功能產品，實現了一機多用，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格。

3 三維建模仿真

UG NX是集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數化軟件，是面向制造行業的CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件，是當今最先進、最流行的工業設計軟件之一。它集合了概念設計、工程設計、分析與加工制造的功能，實現了優化設計與產品生產過程的組合。被廣泛應用于機械、汽車、航空行體、家電及化工等各個行業。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格，通過在偏心塊（6-A）上增加，偏心配重塊實現。

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

從市場上現有拋光機的缺點出發，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生單向力，使拋光工作變得十分簡單，所以不需要專業人員就可以拋光。研究從市場上普遍的角向磨光機出發，設計了一款能和其相互切換的多功能產品，既能實現角磨功能，也能實現拋光機功能，實現一機多用，節約了能源。

參考文獻

[1] 郭小燕.UG軟件在機械設計中的應用研究[J].內燃機與配件，2020，（3）：86-87，3.

[2] 馬嘉恒.基于UG的葉輪制造工藝研究與仿真[J].現代制造工程，2019，（8）：219-220，7.

[3] 聶立權.機電一體化在工程機械制造中的應用研究[J].中國設備工程，2019，（5）：211-213.

[4] 喻維綱，高帆.大型旋轉設備軸承部件狀態監測及故障診斷分析[J].中國設備工程，2020，（11）：159-163.

[5] 金川，李穎，劉濱.電動工具中軸承的選擇與應用[J].機械制造與自動化，2012，（41）：85-87.5.