毕业设计（论文）-电火花线切割自动运丝机构设计.docx

编号：毕业设计（论文）说明书题目：电火花线切割白动运花机构设计院（系）：机电工程系专业：机械设计制造及其白动化学生姓名：学号：指导教师单位：姓名：职称：题目建理论研究口实验研究艮口设计工程技术研究软件开发应用研究2015年05月15日摘要电火花线切割.其基本工作原理是利用连续移动细金属丝（成为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。本课题研究的是电火花线切割运丝机构的设计。为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质51和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走统运动。丝整齐地绕在丝筒上，形成一个闭合状态，走丝电机带动丝筒转动时，通过导丝轮使丝作轴线运动。电火花线切割加工机床是开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金屈熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。关键词：电火花线切割：动丝机构：设计AbstractEDMwirecutting,itsbasicprincip1.eistousethecontinuousmovementoffinewire(awiree1.ectrode)ase1.ectrode,pu1.sesparkdischargeinadditiontometa1.corrosion,cuttingandshapingoftheworkpiece.ThisresearchisthedesignofwireEDMwirecuttingmechanism.Inordertoavoidthesparkdischargee1.ectrodewirein1.oca1.positionandbebroken,affecttheprocessingqua1.ityandproductionefficiency.IntheProCeJiSofe1.ectrodewireforwiremovementa1.ongtheaxia1.direction.Wireneat1.yaroundthewirecy1.inder,formingac1.osedstate,wiremotordrivesthescrewbarre1.rotates,throughtheguidewiretowirewhee1.axismovement.E1.ectricsparkwirecuttingmachineistheswitchcontactsbythephenomenaandthecausesofcorrosiondamageofsparkdischarge,foundthattheinstantaneoushightemperaturee1.ectricsparkcanme1.tthemeta1.oxide,1.oca1.andhasbeenremovedbyerosion,thuscreatingandinventedtheEDMmethod.Keywords：e1.ectricspark1.inecuttingwiremechanism:dynamicdesign目录1绪论11.1 国内外研究现状11.1.1 国外的发展及现状I1.1.2 我国的发展及现状21.2 数控电火花线切割加工原理31.3 本课题研究内容及背景42DK7740型线切割机走丝机构总体设计52.1 数控电火花切割机床型号介绍52.2 DK774O型数控线切割机整体结构图62.3 总体设计概况和思路62.4 电动机的选择72.5 确定储丝筒基本尺寸82.6 传动比的确定82.7 传动装置的运动参数设计83齿轮减速传动设计计算113.1 选择材料I1.3.2 压力角。的选择I1.3.3 齿数和模数的选择I1.3.4 齿宽系数内I1.3.5 确定齿轮传动的精度113.6 齿轮的校核134轴的设计计算及校核164.1 第I轴的设计及校核164.2 第I1.轴的设计及校核194.3 传动螺纹副的设计及校核235轴承寿命校核285.1 第I轴上轴承的校荷285.2 第川轴轴上轴承的校荷296键的强度校核306.1 联轴器处键的强度校荷306.2 储丝筒端盖与轴联接处键的校荷316.3 第I轴与小齿轮联接处键的校核316.4 第川根轴上键的校核327储丝筒的结构设计338导轨的设计358.1 导轨的特点358.2 导轨的设计369典型零件的工艺设计399.1 零件的形状399.2 零件的工艺分析399.3 确定毛坯的制造形式409.4 基面的选择409.5 制定工艺路线409.5.1 工艺路线方案一419.5.2 工艺路城方案二419.5.3 工艺方案的比核与分析419.6 选择加工设备和工艺装备429.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定429.8 确定切削用量及基本工时44总结54致谢55参考文献561绪论1.1 国内外研究现状1.1.1 国外的发展及现状电火花线切割加工(WEDM)是在电火花加工的基础上于50年代末最早在原苏联发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割。1943年，原展联学者拉扎连科夫妇研究电火花放电时开关触点受腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法电火花线切割加工以获得广泛的应用。目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60%以上。与电火花成型加工方法相比，线切割加工方怯具有设备成本低、生产效率裔以及工具电极的设计和制造大大简化等特点，同时还可节约一部分材料。因此，线切割加工方法自问世于前苏联以来，得到/迅速的发展。近20年来，电火花线切割机床的价格下降/六倍多，加工速度提高十几倍，工件的最大尺寸增加了十四倍，可加工的工件维度达到80"。目前慢走统线切割机床最小聊动雌位达0.1.m,加工精度已接近或达到精密磨削的精度，最大切削速度超过300三7min,标志着WEDM总的加工速度有了明显的提高，微精加工脉冲电源的开发，使精加工表面粗糙度可达到RaO.2um(多次切割)。线切割加工水平的提高使它从“特种加工”进入到常规加工的行列。线切割加工水平的提高不仅归功丁机械结构和工艺方法的改善，更得力手先进技术的应用和计算机软件的发展。欧美和日本等国研究的数控低速走空电火花线切割机床,采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，动态性能好、定位精度高。同时机床具有数字自适应控制电源，并具有自动走丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术，对电极丝张力和工作液压力也可进行控制,同时，集以D、以PP、CAM及仿其于一体的自动编程系统不断发展和成熟，H前堪于PC的图形交互式自动编程系统成为线切割自动编程系统的主流。从2002年美国芝加哥国际机床展展出的线切割机床可以看出当前国外WEDM的技术特点与发展动向：(1)提供不同档次的系列产品，供用户选择(2)改进了走丝系统，使运丝更平桓，张力更稳定(3)自动穿丝与自动重穿丝技术该功能虽然是国外WEI>M普遍配备的，但近年来的改进亚点在提尚可靠性和穿丝速度上.(4)减少机床的热变形，提高热稳定性(5)高精度的倍度切割(6)直线电机的应用联网这是一个在适应网络时代的到来而开拓的新功能。虽然与外部计嵬机的通信并不是新鲜事，按任务的要求可以把外部计算机看成是机床数控系统的外围设备，也可以把机床看成是外部计算机的一个终端。这一功能尽管目前的实用性还不够明显，但无疑是今后的一个发展方向。(8)拓展在零件加工中的应用(9)高速度加工高速度化一直是国外厂商追求的H标。在这方面，日本厂商一直走在世界的前列.例如，三菱电机公司的标准型DWCH系列机床，由于采用G25电源，最高生产率达250Mif7min,其经济型DwCC2系列机床也是250rar7min°著名的Sodick公司的A500E型电火花线切割机的电源数控柜由于采用32位CPU,使加工速度大幅度提高,同样可以达到300(un7min1.1.2我国的发展及现状高速走丝电火花线切割机是我国当前发展的主要产品，广大的科技工作者为了进一步提高它的工艺性能及自动化程度做/大量开发工作，并开发生产J'2(XX)nun×1.2(X)nm×5(M)mn及I(X)OnHnX63OmmX1.(XX)mn等超大型高速走丝电火花纹切割机床，扩大/它的应用范围，满足了用户的各种需要,使其年产量稳步增长，至今以达到了12000台/年，并有约300台/年出口到世界各国。多年来，我国生.产的数控电火花切割机一直是单一的高速走丝线切割机。随时间推移，为了满足市场需求，又开发生产了自旋式电火花线切割机、走丝速度可调的电火花切割机(含高低双速走丝电火花纹切割机)以及低双速走丝电火花线切割机等。机床品种的多样化可以满足用户的需要，扩大数控电火花线切割机加工的应用范围.低速走竺电火花线切割机过去曾是“进口机”的代名诃，现在已有苏州沙迪克三光机电有限公司、北京阿奇工业电子有限公司、苏州电加工机床研究所，汉川机床厂等多家制造厂商自行开发生产，年产量达300多台。这些机床性能好，价格不到进口机的一半，深受国内用户的欢迎。高速走丝有助于工作液进入窄小的加工区，改善持周条件，这对于切割大厚度工件以及提高切割速度都是很有作用的。同时，电极丝的往返运动可使电极丝重史使用，减少电极丝的消耗，降低切割加工的生产成本。然而，高速走丝也会造成导向潜(导轮、导向块等)的磨损和系统的振动，加上电极丝的张力不容易控制.它将绐加工桎定性、加工精度及表面质量带来严重影响。为了解决高速走丝所存在的问题，完善高速系统，广大科技工作者己做了大量的开发研究工作，并获得了明显的效果。上海大量电子设备有限公司已于1999年开发生产了数字程序控制短程往返走丝系统，根据加工条件设定正向移动和反向移动的时间，以消除高速走丝的换向切割条纹，改善加工表面质量.北京阿奇工业电子有限公司根据高速走竺正向和反向移动张力不的缺点，开发了新型的恒张力裔速走丝机构。这种新型的恒张力高速走丝机构.这种新型机构不仅可以紧丝，而且可以保证正向和反向移动时电极丝的张力基本一致.因此，走丝系统上、下丝架的导轮是对称设置的，可以保证正、反向移动时产生摩擦阻力相近，使电极丝的张力在整个过程中恒定。电极丝的张力直接影响电极丝的振动和频率，并影响线切割加工的效果，为了使高速走丝系统的电极丝的张力恒定，华中理工大学开发了一种高速走丝线切割机铝丝恒张力伺服系统。这种控制系统的实际使用虽然存在不少问题，但他们的开发思路是积极的。为提而丝架的刚性，南昌江南电子仪器厂开发J'龙门式丝架，非常适合下大中型电火花线切割机，且锥度切割不受偏移珏限制°苏:州沙迪克:光机电有限公司开发生产的维度切割装置可以稳定切割720的推型零件,而苏州金马机械电子公司的DK7740B机床能在200mm厚的工件做300惟度的切割，表明近几年来我国高速走丝WEDM机床的加工范围有了较大发展。1.2数控电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理如图所示，工具电极（钳丝或铜丝）接直流脉冲电源的负极,工件接直流脉冲电源的正极，当工具电极和工件的距离在一定范围内时，产生冰冲性火花放电，对工件进行切割。火花放电能够切割工件的主要原因是：正负电极在绝缘工作液中靠近时，由于正负电极的微观表面是凹凸不平的，电极间的电场分布并不均匀，离得最近的凸点处的电场强度最离，两极间介历先被击穿，形成放电通道，同时电潦迅速上升。在强大