一种将普通金相磨抛机升级半自动化的机械装置的制作方法

本发明涉及的是一种金相试件制备装置，具体是一种加装在普通金相磨抛机上的将其升级为半自动化金相磨抛机的机械装置。

背景技术：

目前，国内工厂和科研院所的金相试件制备大部分都采用普通金相磨抛机。普通金相磨抛机利用电机带动磨抛盘转动来磨制试件，具有结构简单、制造成本低、使用寿命长等优点。但是，普通金相磨抛机的试件夹持方面存在一定问题：其需要人工用手长时间把持试件操作，一次只能磨制一个试件，不但劳动强度大，制样效率低，而且快速转动的磨抛盘容易将试件打飞伤人，存在安全隐患。

近年来，国内外已经陆续开发了一些新型的自动化金相磨抛机，试件采用专用的夹持机构，不再需要人工用手把持试件操作。然而，这些自动化金相磨抛机的动力布局等结构形式与普通金相磨抛机不同，其试件专用夹持机构不能移植到普通金相磨抛机上，不能按照自动化金相磨抛机的结构和原理来升级改造普通金相磨抛机。如果报废数量众多的普通金相磨抛机，采用昂贵的自动化金相磨抛机，又会造成巨大的经济浪费。

因此，如果开发一种适用于普通金相磨抛机的成本低廉的试件夹持机械装置，就可以解决其试件夹持问题，将数量众多的普通金相磨抛机升级为半自动化的金相磨抛机，可以创造可观的经济效益。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种可加装在普通金相磨抛机上的将其升级为半自动化金相磨抛机的机械装置。

本发明的技术方案是：该种将普通金相磨抛机升级半自动化的机械装置，包括支撑机构、加载机构和夹持机构，其独特之处在于：

所述支撑机构包括摆动支架、锁销定位板、锁销轴、锁销拨杆、锁销弹簧、支架销轴、摆动上轴承、摆动下轴承、轴端压环以及紧固螺栓，所述支撑机构用于对本装置的支撑，可以实现本装置的锁紧固定或摆动移出两种位置状态。

所述摆动支架是由轴套、连接板、套筒、上环板、下环板、大筋板、水平杆、小筋板、竖直杆8个部件焊接而成；所述摆动支架的安装位置是骑跨在普通磨抛机的上部。所述轴套为圆筒形，套装在所述支架销轴的上部，以支架销轴为轴转动；所述连接板为中间掏空的长方形板，用于连接所述轴套与套筒；所述套筒也为圆筒形，上下端分别连接所述上环板和所述下环板；所述上环板为圆环形，钻内螺纹孔，用于和调节压帽的外螺纹配合；所述下环板也为圆环形，内孔一侧开键槽，用于与滑动轴和定位键配合；所述上环板和下环板的中心孔同轴，且安装时与普通磨抛机的磨抛盘同轴；所述水平杆为圆柱形，用于连接所述套筒与竖直杆；所述大筋板和小筋板均为三角形板，用于加强连接强度；所述竖直杆为圆柱形，下端钻有竖孔，在竖孔侧面再开键槽形孔，用于安装锁销轴、锁销拨杆以及锁销弹簧。

所述锁销弹簧为一个压缩弹簧，用于顶压锁销轴。

所述锁销定位板、锁销轴、锁销拨杆、锁销弹簧构成一个锁销部件，用于锁住固定或者解锁移动摆动支架。

所述摆动支架的左端安装在所述支架销轴的上部，在右侧解锁状态下可以绕所述支架销轴水平旋转摆动，所述摆动支架的右端利用所述锁销部件可以锁住固定在所述锁销定位板上。

所述锁销定位板为一小块平板，安装时需焊接在普通磨抛机的侧面壳体上，所述锁销定位板上钻孔与所述锁销轴配合，用于锁住固定摆动支架右端。

所述锁销轴为圆柱形状，上部为小圆柱段，用于安装所述锁销弹簧，下部为大圆柱段，与摆动支架的竖直杆下部的竖孔配合；大圆柱段上部侧向钻孔，用于安装锁销拨杆；锁销轴在摆动支架的竖直杆下部的竖孔里上下移动，用于锁住或者解锁摆动支架。

所述锁销拨杆为一个小圆柱体，侧向穿过摆动支架竖直杆的侧面键槽孔，安装在锁销轴的侧向孔里，与之形成紧配合；通过拨动锁销拨杆可使锁销轴上下移动。

所述支架销轴为圆柱形状，作为摆动支架转动的固定轴；支架销轴上半段圆柱体与摆动支架的轴套连接，上半段圆柱体上端面钻螺纹孔，用于安装紧固螺栓；下半段圆柱体切割成半圆柱形状；平面处与普通磨抛机的侧面壳体贴合，焊接在与锁销定位板对应的磨抛机壳体另一侧。

所述摆动上轴承和摆动下轴承为两个推力球轴承，用于支撑摆动支架的轴套；所述轴端压环为一个圆环形体，通过紧固螺栓固定限位于所述摆动上轴承上。

所述加载机构包括滑动轴、定位键、加载弹簧、压帽轴承、调节压帽、上提吊钩以及固定螺母，所述加载机构用于吊装夹持机构和施加磨抛载荷。

所述滑动轴是一根长轴，插入摆动支架的上环板和下环板中心孔里；滑动轴的轴肩上端为较长的圆柱段，用于依次穿入加载弹簧、压帽轴承和调节压帽；滑动轴的上端面钻螺纹孔，用于安装上提吊钩；滑动轴的轴肩下部为较短的圆柱段，侧面开有键槽，用于安装定位键；滑动轴的短圆柱段的下部为方形段，用于插入夹具连接盘的方形孔里，以实现固定夹具连接盘使二者之间不能相对转动；滑动轴的方形段的最下部为螺纹段，用于安装固定螺母，以固定夹具连接盘。

所述定位键为圆头平键，安装在滑动轴的下部键槽里；当滑动轴和夹具连接盘下放后，定位键卡在摆动支架的下环板中心孔处的键槽里，阻止滑动轴和夹具连接盘转动；当滑动轴和夹具连接盘上提后，定位键下端越过摆动支架的下环板的上端面，滑动轴可以自由转动。

所述加载弹簧为压缩弹簧，通过滑动轴和夹具连接盘对试件施加下压载荷，并可以通过调节压帽来调节下压载荷的大小。

所述压帽轴承为推力轴承，安装在调节压帽与加载弹簧之间，用于减轻调节压帽转动时的摩擦力。

所述调节压帽为圆筒形状，用于调节磨抛时下压载荷的大小；调节压帽的中心孔用于穿入滑动轴；调节压帽的外缘上部一小段加工成六角形状，利于扳手工具来旋转调节压帽上下移动；调节压帽的外缘下部一大段加工成外螺纹，以实现与摆动支架的上环板的内螺纹配合。

所述上提吊钩为吊钩螺钉，通过螺纹连接在滑动轴的上端面处，并点焊固定。用手提上提吊钩可以实现滑动轴和夹具连接盘的上下移动和转动；所述固定螺母为法兰螺母，用于将夹具连接盘固定在滑动轴的下部。

所述夹持机构包括夹具连接盘、若干个磁铁环、若干个试件夹具以及若干个顶紧螺钉。

所述夹具连接盘为一个圆盘，用于安装多个试件夹具；所述夹具连接盘中间钻方形孔，与滑动轴的下部方形段连接；夹具连接盘周围均布两圈小孔，数量紧密布置可以达到26个；小孔上部为浅圆柱孔，用于安装磁铁环；小孔下部为等边六角形孔，用于安装试件夹具，以阻止试件夹具在磨抛时转动。

所述磁铁环为圆环形强力磁铁，用于吸附试件夹具，防止其掉落；磁铁环外径与夹具连接盘的浅圆柱孔配合，通过胶粘剂固定在浅圆柱孔里。

所述试件夹具为一个柱状结构，用于夹持固定金相试件；试件夹具的上部为等边六棱柱，与夹具连接盘的六角形孔配合；六棱柱上端为一小段圆柱体，用于插入磁铁环孔里，依靠磁力吸附作用将试件夹具固定在夹具连接盘上；试件夹具的下部外形为圆柱体，从下向上钻一个偏心沉孔，用于安放圆柱试件；沉孔偏心壁厚较大一侧面横向加工螺纹孔，用于安装顶紧螺钉，从而将圆柱试件顶紧固定；为了安放板形试件，将偏心沉孔的前后两侧开出矩形槽，从而将板形试件卡放在矩形槽内，也用顶紧螺钉来顶紧固定。

所述顶紧螺钉为内六角紧定螺钉，用于将试件顶紧固定在试件夹具里，防止其松动脱落。

本发明具有如下有益效果：首先，本装置可以直接在原有磨抛机基础上加装，不需要改动原有磨抛机的结构布局；其次，本装置用机械装置代替人工把持试件操作，可以降低劳动强度，消除安全隐患；再次，本装置为机械结构，不需电器元件，结构简单，加工方便，制造成本低；另外，利用本装置每批次磨抛时的夹持试件多，最高可以达到26个，制备试件效率高；而且，本装置通过强力磁铁吸附加上六角孔定位来固定试件夹具，拆装十分方便，同时还可以通过转动调节压帽上下移动，可以方便地调整磨抛时的试件下压载荷。

附图说明：

图1为磨抛状态的装置与磨抛机的主视图；

图2为磨抛状态的装置与磨抛机的俯视图；

图3为解锁状态的装置与磨抛机的主视图；

图4为摆动移出的装置与磨抛机的主视图；

图5为摆动移出的装置与磨抛机的俯视图；

图6为拆卸夹具的装置与磨抛机的主视图；

图7为锁销部件的局部视图；

图8为板形试件安装的主视图；

图9为圆柱试件安装的主视图；

图10为试件夹具的立体图；

图11为夹具连接盘的立体图；

图12为摆动支架的主视图；

图13为摆动支架的立体图；

图14为调节压帽的立体图；

图15为滑动轴的主视图；

图16为支架销轴的主视图。

图中1-磨抛机的外壳；2-磨抛机的磨抛盘；3-锁销定位板；4-锁销轴；5-锁销拨杆；6-锁销弹簧；7-摆动支架；701-摆动支架的轴套；702-摆动支架的连接板；703-摆动支架的套筒；704-摆动支架的上环板；705-摆动支架的下环板；706-摆动支架的大筋板；707-摆动支架的水平杆；708-摆动支架的小筋板；709-摆动支架的竖直杆；8-滑动轴；9-定位键；10-加载弹簧；11-压帽轴承；12-调节压帽；13-上提吊钩；14-摆动上轴承；15-轴端压环；16-紧固螺栓；17-支架销轴；18-摆动下轴承；19-磁铁环；20-夹具连接盘；21-试件夹具；22-顶紧螺钉；23-板形试件；24-圆柱试件；25-固定螺母。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图16所示，该种将普通金相磨抛机升级半自动化的机械装置，包括支撑机构、加载机构和夹持机构，其特征在于：

所述支撑机构包括摆动支架、锁销定位板、锁销轴、锁销拨杆、锁销弹簧、支架销轴、摆动上轴承、摆动下轴承、轴端压环以及紧固螺栓，所述支撑机构用于对本装置的支撑，可以实现本装置的锁紧固定或摆动移出两种位置状态。

所述摆动支架是由轴套、连接板、套筒、上环板、下环板、大筋板、水平杆、小筋板、竖直杆8个部件焊接而成；所述摆动支架的安装位置是骑跨在普通磨抛机的上部。所述轴套为圆筒形，套装在所述支架销轴的上部，以支架销轴为轴转动；所述连接板为中间掏空的长方形板，用于连接所述轴套与套筒；所述套筒也为圆筒形，上下端分别连接所述上环板和所述下环板；所述上环板为圆环形，钻内螺纹孔，用于和调节压帽的外螺纹配合；所述下环板也为圆环形，内孔一侧开键槽，用于与滑动轴和定位键配合；所述上环板和下环板的中心孔同轴，且安装时与普通磨抛机的磨抛盘同轴；所述水平杆为圆柱形，用于连接所述套筒与竖直杆；所述大筋板和小筋板均为三角形板，用于加强连接强度；所述竖直杆为圆柱形，下端钻有竖孔，在竖孔侧面再开键槽形孔，用于安装锁销轴、锁销拨杆以及锁销弹簧。

所述锁销弹簧为一个压缩弹簧，用于顶压锁销轴；所述锁销定位板、锁销轴、锁销拨杆、锁销弹簧构成一个锁销部件，用于锁住固定或者解锁移动摆动支架；所述摆动支架的左端安装在所述支架销轴的上部，在右侧解锁状态下可以绕所述支架销轴水平旋转摆动，所述摆动支架的右端利用所述锁销部件可以锁住固定在所述锁销定位板上；所述锁销定位板为一小块平板，安装时需焊接在普通磨抛机的侧面壳体上，所述锁销定位板上钻孔与所述锁销轴配合，用于锁住固定摆动支架右端。

所述锁销轴为圆柱形状，上部为小圆柱段，用于安装所述锁销弹簧，下部为大圆柱段，与摆动支架的竖直杆下部的竖孔配合；大圆柱段上部侧向钻孔，用于安装锁销拨杆；锁销轴在摆动支架的竖直杆下部的竖孔里上下移动，用于锁住或者解锁摆动支架。

所述锁销拨杆为一个小圆柱体，侧向穿过摆动支架竖直杆的侧面键槽孔，安装在锁销轴的侧向孔里，与之形成紧配合；通过拨动锁销拨杆可使锁销轴上下移动。

所述支架销轴为圆柱形状，作为摆动支架转动的固定轴；支架销轴上半段圆柱体与摆动支架的轴套连接，上半段圆柱体上端面钻螺纹孔，用于安装紧固螺栓；下半段圆柱体切割成半圆柱形状；平面处与普通磨抛机的侧面壳体贴合，焊接在与锁销定位板对应的磨抛机壳体另一侧。

所述摆动上轴承和摆动下轴承为两个推力球轴承，用于支撑摆动支架的轴套；所述轴端压环为一个圆环形体，通过紧固螺栓固定限位于所述摆动上轴承上。

所述加载机构包括滑动轴、定位键、加载弹簧、压帽轴承、调节压帽、上提吊钩以及固定螺母，所述加载机构用于吊装夹持机构和施加磨抛载荷。

所述滑动轴是一根长轴，插入摆动支架的上环板和下环板中心孔里；滑动轴的轴肩上端为较长的圆柱段，用于依次穿入加载弹簧、压帽轴承和调节压帽；滑动轴的上端面钻螺纹孔，用于安装上提吊钩；滑动轴的轴肩下部为较短的圆柱段，侧面开有键槽，用于安装定位键；滑动轴的短圆柱段的下部为方形段，用于插入夹具连接盘的方形孔里，以实现固定夹具连接盘使二者之间不能相对转动；滑动轴的方形段的最下部为螺纹段，用于安装固定螺母，以固定夹具连接盘。

所述定位键为圆头平键，安装在滑动轴的下部键槽里；当滑动轴和夹具连接盘下放后，定位键卡在摆动支架的下环板中心孔处的键槽里，阻止滑动轴和夹具连接盘转动；当滑动轴和夹具连接盘上提后，定位键下端越过摆动支架的下环板的上端面，滑动轴可以自由转动；

所述加载弹簧为压缩弹簧，通过滑动轴和夹具连接盘对试件施加下压载荷，并可以通过调节压帽来调节下压载荷的大小。

所述压帽轴承为推力轴承，安装在调节压帽与加载弹簧之间，用于减轻调节压帽转动时的摩擦力。

所述调节压帽为圆筒形状，用于调节磨抛时下压载荷的大小；调节压帽的中心孔用于穿入滑动轴；调节压帽的外缘上部一小段加工成六角形状，利于扳手工具来旋转调节压帽上下移动；调节压帽的外缘下部一大段加工成外螺纹，以实现与摆动支架的上环板的内螺纹配合。

所述上提吊钩为吊钩螺钉，通过螺纹连接在滑动轴的上端面处，并点焊固定。用手提上提吊钩可以实现滑动轴和夹具连接盘的上下移动和转动；所述固定螺母为法兰螺母，用于将夹具连接盘固定在滑动轴的下部。

所述夹持机构包括夹具连接盘、若干个磁铁环、若干个试件夹具以及若干个顶紧螺钉。

所述夹具连接盘为一个圆盘，用于安装多个试件夹具；所述夹具连接盘中间钻方形孔，与滑动轴的下部方形段连接；夹具连接盘周围均布两圈小孔，数量紧密布置可以达到26个；小孔上部为浅圆柱孔，用于安装磁铁环；小孔下部为等边六角形孔，用于安装试件夹具，以阻止试件夹具在磨抛时转动。

所述磁铁环为圆环形强力磁铁，用于吸附试件夹具，防止其掉落；磁铁环外径与夹具连接盘的浅圆柱孔配合，通过胶粘剂固定在浅圆柱孔里。

所述试件夹具为一个柱状结构，用于夹持固定金相试件；试件夹具的上部为等边六棱柱，与夹具连接盘的六角形孔配合；六棱柱上端为一小段圆柱体，用于插入磁铁环孔里，依靠磁力吸附作用将试件夹具固定在夹具连接盘上；试件夹具的下部外形为圆柱体，从下向上钻一个偏心沉孔，用于安放圆柱试件；沉孔偏心壁厚较大一侧面横向加工螺纹孔，用于安装顶紧螺钉，从而将圆柱试件顶紧固定；为了安放板形试件，将偏心沉孔的前后两侧开出矩形槽，从而将板形试件卡放在矩形槽内，也用顶紧螺钉来顶紧固定。

所述顶紧螺钉为内六角紧定螺钉，用于将试件顶紧固定在试件夹具里，防止其松动脱落。

本装置使用前，根据预制备金相试件的零件形状特点，可以截取板形试件或者圆柱试件，要求各个试件的安装高度相同，以便在同一批次进行磨抛制备。

第一步，将板形试件卡放在试件夹具的矩形槽内，用顶紧螺钉来顶紧固定；将圆柱试件放在试件夹具的沉孔内，用顶紧螺钉来顶紧固定。

第二步，通过上提吊钩上提并转动夹具连接盘，让滑动轴上的定位键卡在摆动支架的下环板的上端面上，保证试件下端面可以越过磨抛机的上表面。

第三步，向上拨动锁销拨杆，使锁销轴从定位板的孔里拨出，然后推动摆动支架绕支架销轴转动90~180°，将夹具连接盘摆动到磨抛机旁边空闲处。

第四步，将每个试件夹具选定一个角度，从下方插入夹具连接盘的六角孔里，磁铁环自动将试件夹具吸附住，一次磨抛多个试件时，试件夹具尽量对称布局，夹具连接盘一次最多可以布放26个试件夹具。

第五步，推动摆动支架绕支架销轴反向转动180~90°，当锁销轴转到定位板附近时，向上拨动锁销拨杆，使锁销轴对准定位板的孔，松开锁销拨杆，让锁销轴插入定位板的孔里，实现摆动支架固定。

第六步，通过上提吊钩转动夹具连接盘，让滑动轴上的定位键对准摆动支架下部环形板的键槽，轻轻落下夹具连接盘，让试件下端面接触到磨抛盘上表面。

第七步，根据试件材质软硬程度以及磨抛盘特点，转动调节压帽上下移动，以调整试件对下部磨抛盘的正压力。

第八步，准备好磨抛机，启动其电源，进行试样磨抛制备。

第九步，当试件磨抛制备好后，停止磨抛机，重复第二、三步过程，拆卸试件夹具，拆卸下每个试件，完成本批次的试件制备过程。

本装置根据普通磨抛机的磨抛盘数量来确定安装本装置的数量。如果是单磨抛盘，只需要安装一套升级机械装置；如果是双磨抛盘，需要并列安装两套升级机械装置。