高速電火花打小孔機床機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 畢 業(yè) 設(shè) 計 高速電火花打小孔機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 學生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 學 院： 2013 年 05 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 北林業(yè)大學 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 高速電火花打小孔機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 學生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 學 院： 2014 年 05 月 05 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目名稱 ： 高速電火花打小孔機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計劃、時間安排、完成工作量與水平具體要求） 1. 搜 集資料 ：查閱圖書館，資料室的有關(guān)資料，對查閱的資料進行分類和標注，作為以后的撰寫工作做基礎(chǔ)。另外通過網(wǎng)絡(luò)進行資料的收集，可以在期刊和有關(guān)的學術(shù)論文中學習相應(yīng)的設(shè)計方法。 2. 通過實習。將實習中所學到的知識運用到設(shè)計中。通過對比，修正設(shè)計的中相應(yīng)的參數(shù)。 3. 利用自己所學的，如機械原理等知識進行機構(gòu)及磨片的創(chuàng)新設(shè)計，利用機械設(shè)計知識進行零部件的設(shè)計以期待在老師的指導(dǎo)下取得設(shè)計的最佳方案 4. 運用 成產(chǎn)品的概念、外觀、結(jié)構(gòu)、零部件和總體設(shè)計，并完成虛擬裝配。 2. 計劃與時間安排 ： 1） 2013 年 12 月 05 日 2013 年 12 月 20 日：調(diào)研、搜集文獻資料。 利用網(wǎng)絡(luò)檢索功能查找有關(guān)電火花打小孔機床的各方面資料。 2） 2014 年 3 月 15 日 2014 年 3 月 30 日：設(shè)計任務(wù)分析，確定電火花打小孔機床的主要參數(shù)查找并計算其他的相關(guān)參數(shù)，進行磨片齒形的創(chuàng)新設(shè)計及監(jiān)測控制系統(tǒng)的設(shè)計，確定整體方案。 3） 2014 年 4 月 1 日 2014 年 5 月 15 日：利用 件來完成對電火花打小孔機床結(jié)構(gòu)的平面繪制工作。 4） 2014 年 5 月 16 日 2014 年 6 月 15 日：編寫設(shè)計說明書 ,對圖紙進行最 終的修改和完善，進行最終的答辯。 其中： 參考文獻篇數(shù)： 說 明 書 字 數(shù) ： 圖 紙 張 數(shù) ： 20 篇以上 8 000 字以上 折合 紙 4 張，其中至少 1 張裝配圖 專業(yè)負責人意見 簽名： 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 速電火花打小孔機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要 本次設(shè)計是對 高速電火花打小孔機床 的設(shè)計。 在這里 主要包括 : Z 軸 傳動系統(tǒng)的設(shè)計、 機架 工作臺 系統(tǒng)的設(shè)計、 液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng) 系統(tǒng) 。 這次畢業(yè)設(shè)計對設(shè)計工作的基本技能的訓(xùn)練，提高了分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進行一般機械的設(shè)計創(chuàng)造了一定條件 。 整機結(jié)構(gòu)主要由電動機產(chǎn)生動力通過聯(lián)軸器將需要的 動力傳遞到絲桿上，絲桿帶動絲桿螺母，從而帶動整機裝置運動裝置運動，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 本論文研究內(nèi)容： (1) 高速電火花打小孔機床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2) 高速電火花打小孔機床工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 高速電火花打小孔機床的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設(shè)計。 (5)對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。 (6)運用計算機輔助設(shè)計，對設(shè)計的零件進行三維建模。 (7)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞： 高速電火花打小孔機 床， 聯(lián)軸器， 滾珠絲杠 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V A of is of Z on of to a is by to to of of (1) a of (2) of of (3) of (4) a DM on (5) of (6) of 3D of (7) to DM on 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 目 錄 . 概述 . 15 火花加工前言 . 15 火花加工工作原理 . 15 火花加工特性 . 15 火花加工主要特點 . 16 2 高速電火花打小孔機床總體設(shè)計 . 18 體概述 . 18 術(shù)參數(shù) . 18 3 高速電火花打小孔機床 Z 軸機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 19 定脈沖當量 . 19 珠絲杠螺母副的計算和選型 . 19 度的選擇 . 19 杠導(dǎo)程的確定 . 19 大工作載荷的計算 . 19 大動載荷的計算 . 20 珠絲杠螺母副的選型 . 20 珠絲杠副的支承方式 . 21 動效率的計算 . 21 度的驗算 . 21 定性校核 . 22 界轉(zhuǎn)速的驗證 . 22 進電動機的選擇 . 23 杠軸的校核 . 24 的校核 . 25 承的校核 . 26 線滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 . 26 柱的強度與剛度的計算 . 29 4 主軸部分計算 . 32 軸部分電機的選取 . 32 軸的基本要求 . 33 旋轉(zhuǎn)精度 . 33 剛度 . 33 抗振性 . 34 溫升和熱變形 . 34 耐磨性 . 34 軸組件的布局 . 35 軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 . 37 軸的材料與熱處理 . 37 軸的技術(shù)要求 . 37 主軸直徑的選擇 . 38 軸前后軸承的選擇 . 38 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸承的 選型及校核 . 39 主軸前端懸伸量 . 41 軸支承跨距 . 41 主軸結(jié)構(gòu)圖 . 42 主軸組件的驗算 . 42 支承的簡化 . 42 主軸的撓度 . 43 主軸傾角 . 44 5 高速電火花打小孔機床液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計 . 45 件電極的設(shè)計 . 45 極材料 . 46 極的結(jié)構(gòu)形式 . 47 極尺寸的確定 . 48 6 高速電火花打小孔機床的三維虛擬展示 . 51 結(jié) 論 . 56 參考文獻 . 57 致 謝 . 58 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 X 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 1 概述 火花加工 前言 電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱 1943 年，蘇聯(lián)學者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工，之后隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進，而迅速發(fā)展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻 50年代改進為電阻 電容等回路。同時，還采用脈沖發(fā)電機之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對損耗降低。隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。 60 年代出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗，并擴大了粗精加工的可調(diào)范圍。 70 年代出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統(tǒng)方面， 從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進退，逐步發(fā)展到利 用微型計算機，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進行適時控制。 火花加工工作原理 進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控 制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。 在放電的微細通道中瞬時集中大量 的熱能，溫度可高達一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形 成固體的金屬微粒，被工作 液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。 緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復(fù)上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕 除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。 在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除 工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應(yīng)的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方 式，就能加工出各 種復(fù)雜的型面。 工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無損耗。工作液作為放電介質(zhì)，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油、去離子水和乳化液等。 火花加工特性 1：電火花加工速度與表面質(zhì)量 模具在電火花機加工一般會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實現(xiàn)，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此電 極損耗也極小，可以通過加工尺寸控制進行補償，或在不影響精度要求時予以忽略。 2：電火花碳渣與排渣 電火花機加工在產(chǎn)生碳渣和排除碳渣平衡的條件下才能順利進行。實際中往往以犧牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加 工時采用高電壓，大休止脈波等等。另一個影響排買文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 除碳渣的原因是加工面形狀復(fù)雜，使排屑路徑不暢通。唯有積極開創(chuàng)良好排除的條件，對癥的采取一些方法來積極 處理。 3：電火花工件與電極相互損耗 電火花機放電脈波時間長，有利于降低電極損耗。電火花機粗加工一般采用長放電脈波和大電流放電，加工速度快電極損耗小。在精加工 時，小電流放電必須減小放電脈波時間，這樣不僅加大了電極損耗，也大幅度降低了加工速度。 電火花加工是與機械加工完全不同的一種新工藝。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)。具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工 件越來越多，這就使得傳統(tǒng)的機械加工方法不能加工或難于加工。因此，人們除了進一步發(fā)展和完善機械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠 適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能，因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。 火花加工主要特點 能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件； 加工時無切削力； 不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷； 工具電極材料無須比工件材料硬； 直接使用電能加工，便于實現(xiàn)自動化； 加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進一步去除； 工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。 電火花加工的主要用途是： 加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件； 加工各種硬、脆材料如硬質(zhì)合金和淬火鋼等； 加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等； 加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和 量具。 電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進步。電火花加工零件的數(shù)量在 3000 件以下時， 比模具沖壓零件在經(jīng)濟上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同，電火花加工可大體分為：電火花成形加工、電火花線切割加工、電火花磨 削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強化等。 該方法是通過工具電極相對于工件作進給運動，將工件電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花 型腔 加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、 螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，取 得良好的社會經(jīng)濟效益。 電火花打小孔機床 可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料 ，而且可以加工方異形體孔，微小小孔以及長徑比較大的深孔。在加工過程中，由于 電火花加工的原理是利用電流擊穿介質(zhì)時產(chǎn)生的熱量， 氣化或融化材料，不產(chǎn)生 無切削力 ，所以 不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷 。由于電火花加工一般比較緩慢，這里擬使用高頻脈沖電源從而提高工作效率，以達到設(shè)計高速電火花打小孔機床的目的。 買文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 買文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 2 高速電火花打小孔機床 總體設(shè)計 體概述 電火花小孔加工機床能加工不銹鋼，淬火鋼，硬質(zhì)合金，銅，鋁等多種導(dǎo)電材料 ，能加工孔徑 3大深徑比能達 300:1以上，加工速度每分鐘可達 40能直接從斜面，曲面穿入 ，工作臺 X,Y,。 術(shù)參數(shù) 工作臺面尺寸 (438318 438318 工作臺行程 (350250 350250 Z 軸行程 (300+300 300+300 加工深度 (0 300 0 300 最大加工速度 (mm/mm/65 65 最大加工電流 (A) A) 30 30 加工孔徑范圍 (3 3 工作臺承受重量 (200 200 工作液 /皂化液 /皂化液 作液桶容量 (L) L) 30 30 機床供電電源 80V/5080V/50大消耗功率 (of 床外形尺寸 (11007501700 11007501700 機床重量 (600 600 控制方式 軸自動 軸自動 顯 軸數(shù)顯 3 二軸數(shù)顯 2 Z 軸定深功能 文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 3 高速電火花打小孔機床 Z 軸 機械結(jié)構(gòu) 設(shè)計 定脈沖當量 一個進給 脈沖，使 高速電火花打小孔機床 運動部件產(chǎn)生位移量，也稱為 高速電火花打小孔機床 的最小設(shè)定單位。脈沖當量是衡量數(shù)控 高速電火花打小孔機床 加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。經(jīng)濟型數(shù)控 機床 常采用的脈沖當量是 沖。 根據(jù) 高速電火花打小孔機床 精度要求確定脈沖當量 沖 。 珠絲杠螺母副的計算和選型 滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，其螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放人適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu) 成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。 度的選擇 滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控 高速電火花打小孔機床 的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對 高速電火花打小孔機床 定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意 300程變動量300 1/2,在最后精度驗算中確定。對于車床，選用滾珠絲杠的精度等級 1 3級（ 1級精度最高）， 5級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求和改造的經(jīng)濟性，選擇 級，級。 杠導(dǎo)程的確定 選 擇導(dǎo)程跟所需要的運動速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在： 4、 5、 6、 8、 10、 12、 20 中選擇，規(guī)格較大，導(dǎo)程一般也可選擇較大（主要考慮承載牙厚）。在速度滿足的情況下，一般選擇較小導(dǎo)程（利于提高控制精度） ，本設(shè)計中初選向絲杠導(dǎo)程為 8 大工作載荷的計算 最大工作載荷叫進給牽引力 ,其實驗計算公式如表 3 表 3導(dǎo)軌類型 實驗公式 K 矩形導(dǎo)軌 )( 尾導(dǎo)軌 )2( 合或三角導(dǎo)軌 )( 8 表中 K 為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)； 為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； G 為移動部件總重量。 G=1000 N 查表 3K 取 取 為 1000N ； 算得 )( =1197+ 3420+1000） =(N 買文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 大動載荷的計算 載荷隨時間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力），此類載荷為動載荷。比如起重機以等速度吊起重物，重物對吊索的作用為靜載，起重機以加速度吊起重物，重物對吊索的作用為動載。 對于滾珠絲杠螺母副的最大動載荷 式中： L 滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為 610 r， 610/60 （ 通 高速電火花打小孔機床 T 取 5000控 高速電火花打小孔機床 T 取15000h； 載荷系數(shù)，一般取 設(shè)計取 硬度系數(shù)（ 58時取 等于 55 時取 于 取 于 50時取 于 45時取 滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為 N。 本設(shè)計中車床縱向承受最大切削力條件下最快的進給速度 a x mV j ,初選絲杠基本導(dǎo)程 ，則絲杠轉(zhuǎn)速 m 5/1 0 0 0m a x 。取滾珠絲杠使用壽命 5000 ，帶入 610/60 得 L =90；取 2.1 1入 ，求得 ： 17390N。 珠絲杠螺母副的選型 初選滾珠絲桿副時 應(yīng)使其額定動載荷 C , 當滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下10( 長時間承受工作載荷時，還應(yīng)使額定靜載荷 C )32( 。 根據(jù)計算出的最大動載荷 選擇江蘇啟東潤澤 高速電火花打小孔機床 附件有限公司生產(chǎn)的 用雙螺母螺紋式預(yù)緊，精度等級為 4級，其參數(shù)如表 3 表 3公稱直徑 /導(dǎo)程/鋼球直徑 /絲杠外徑 /絲杠底徑 /額定載荷/接觸剛度 / 1 02d 文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 40 8 6 31 珠絲杠副的支承方式 滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動，為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合。考慮到縱向絲杠長度較大，本設(shè)計絲杠采用雙推 簡支支承方式，該方式臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高，有熱膨脹的余地。 動效率的計算 滾珠絲杠的傳動效率 一般在 計算公式如下： =) 式中： 螺距升角，d,可得 =2 91； 摩擦角，一般取 =10。 算得： =)01192192 =度的驗算 滾珠絲杠副工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，引起導(dǎo)程的變化，從而影響定位精度和運動的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形 1 、絲杠與螺母間滾道的接觸變形 2 、支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形3。 因轉(zhuǎn)矩和絲杠 以 2 、3可以忽略不計，所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為： 1 = （“ +”號代表拉伸，“ -”代表壓縮） 式中：絲杠的最大工作載荷，單位為 N ； 絲杠縱向最大有效行程，單位為 E 絲杠材料的彈性模量，鋼 ； S 絲杠的橫截面面積，單位 2絲杠螺紋的底徑2 根據(jù)前面的設(shè)計，6652算得： 1 =25 ) 6 3 3 = ( m 查表 3m 361 10r 可 按基本額定動載荷計算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求。當軸承可靠性為 90、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī)條件下運轉(zhuǎn)時，取 500時考慮溫度、振動、沖擊等變化，則軸承基本額定動載荷可按下式進行簡化計算。 C 基本額定動載荷計算值， N； P 當量動載荷， N； 壽命因數(shù)； 1 速度因數(shù)； 力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時取 大時取 2； 沖擊載荷因數(shù)； 1.5 溫度因數(shù)； 1 軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷， N； 查文獻 3中的表 6， ； 。 在本輸送裝置中，可以假設(shè)軸承只承受徑向載荷，則當量動載荷為： P=文獻 3的表 6， X=1， Y=0； 所以， P=128N。由以上可得： 8 71 1 2 1 本輸送機中的軸承承受的載荷多為徑向載荷，所以選取深溝球軸承，查