高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,高速,電火花,小孔,機(jī)床,機(jī)械,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad,solidworks
東北林業(yè)大學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
XXX
專業(yè)班級(jí)：
機(jī)械設(shè)計(jì)XXXX級(jí)X班
指導(dǎo)教師：
XX 講師
學(xué) 院：
機(jī)電工程學(xué)院
2014年05月05日
題目名稱：高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計(jì)劃、時(shí)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(duì)查閱的資料進(jìn)行分類和標(biāo)注，作為以后的撰寫工作做基礎(chǔ)。另外通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資料的收集，可以在期刊和有關(guān)的學(xué)術(shù)論文中學(xué)習(xí)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。
2. 通過實(shí)習(xí)。將實(shí)習(xí)中所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。通過對(duì)比，修正設(shè)計(jì)的中相應(yīng)的參數(shù)。
3. 利用自己所學(xué)的，如機(jī)械原理等知識(shí)進(jìn)行機(jī)構(gòu)及磨片的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)以期待在老師的指導(dǎo)下取得設(shè)計(jì)的最佳方案
4. 運(yùn)用 CAD等軟件，完成產(chǎn)品的概念、外觀、結(jié)構(gòu)、零部件和總體設(shè)計(jì)，并完成虛擬裝配。
2. 計(jì)劃與時(shí)間安排：
1）2013年12月05 日～2013年12月20日：調(diào)研、搜集文獻(xiàn)資料。
利用網(wǎng)絡(luò)檢索功能查找有關(guān)電火花打小孔機(jī)床的各方面資料。
2）2014年3月15日～2014年3月30日：設(shè)計(jì)任務(wù)分析，確定電火花打小孔機(jī)床的主要參數(shù)查找并計(jì)算其他的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行磨片齒形的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定整體方案。
3）2014年4月1日～2014年5月15日：利用CAD軟件來完成對(duì)電火花打小孔機(jī)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(jì)說明書,對(duì)圖紙進(jìn)行最
終的修改和完善，進(jìn)行最終的答辯。
其中：
參考文獻(xiàn)篇數(shù)：
說明書字?jǐn)?shù)：
圖紙張數(shù)：
20篇以上
8 000字以上
折合A0圖紙4張，其中至少1張裝配圖
專業(yè)負(fù)責(zé)人意見
簽名：
年 月 日
選題依據(jù)（選題經(jīng)過，國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)，初步設(shè)想及創(chuàng)新點(diǎn)等）及可行性論述。
一、 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)與設(shè)計(jì)目的
電火花技術(shù)從1943年被研發(fā)成功以來，其結(jié)構(gòu)和性能不斷地得到改進(jìn)。50年代初，改進(jìn)為電阻-電感-電容等回路。同時(shí)，還采用脈沖發(fā)電機(jī)之類的所謂長(zhǎng)脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對(duì)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年代中期，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(kuò)大了粗精加工的可調(diào)范圍。到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(jìn)展。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(dòng)了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
電火花打小孔機(jī)床可以加工任何高強(qiáng)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(zhǎng)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(shí)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(dá)到設(shè)計(jì)高速電火花打小孔機(jī)床的目的。
二、 初步設(shè)想
1. 基本原理：脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)中。工具與工件始終保持一定距離，電流擊穿介質(zhì)產(chǎn)生熱量氣化或融化工件的對(duì)應(yīng)位置，通過不斷進(jìn)給形成小孔。
2. 結(jié)構(gòu)：機(jī)架、脈沖電源、Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)、液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)等組成。
三 課題研究大體分為三步：
1. 進(jìn)行總體方案構(gòu)思，通過計(jì)算分析，提出設(shè)計(jì)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖。
2. 進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定高速電火花打小孔機(jī)床的總體方案。
3. 進(jìn)行重要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)繪圖。
四 課題研究可行性分析：
1. 在校學(xué)習(xí)階段，學(xué)習(xí)過機(jī)械制圖，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化，機(jī)器人及各種制圖軟件。
2. 設(shè)計(jì)過程中遇到的困難可以向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，可以和同學(xué)探討查閱相關(guān)資料并可以觀察和分析實(shí)物等方式解決。
論文撰寫過程中擬采取的方法和手段
1. 搜集資料：查閱圖書館，資料室的有關(guān)資料，對(duì)查閱的資料進(jìn)行分類和標(biāo)注，作為以后的撰寫工作做基礎(chǔ)。另外通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資料的收集，可以在期刊和有關(guān)的學(xué)術(shù)論文中學(xué)習(xí)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。
2. 通過實(shí)習(xí)。將實(shí)習(xí)中所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。通過對(duì)比，修正設(shè)計(jì)的中相應(yīng)的參數(shù)。
3. 利用自己所學(xué)的，如機(jī)械原理等知識(shí)進(jìn)行機(jī)構(gòu)及磨片的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)以期待在老師的指導(dǎo)下取得設(shè)計(jì)的最佳方案
4. 運(yùn)用 CAD等軟件，完成產(chǎn)品的概念、外觀、結(jié)構(gòu)、零部件和總體設(shè)計(jì)，并完成虛擬裝配。
計(jì)
劃
進(jìn)
度
及
其
內(nèi)
容
1）2013年12月05 日～2013年12月20日：調(diào)研、搜集文獻(xiàn)資料。
利用網(wǎng)絡(luò)檢索功能查找有關(guān)電火花打小孔機(jī)床的各方面資料。
2）2014年3月15日～2014年3月30日：設(shè)計(jì)任務(wù)分析，確定電火花打小孔機(jī)床的主要參數(shù)查找并計(jì)算其他的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行磨片齒形的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定整體方案。
3）2014年4月1日～2014年5月15日：利用CAD軟件來完成對(duì)電火花打小孔機(jī)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(jì)說明書,對(duì)圖紙進(jìn)行最
終的修改和完善，進(jìn)行最終的答辯。
寫
作
提
綱
一. 緒論（查閱有關(guān)高速電火花打小孔機(jī)床方面的有關(guān)資料，了解其國(guó)內(nèi)外發(fā)展）。
二. 高速電火花打小孔機(jī)床主要參數(shù)的確定及整體布局分析計(jì)算。（1）確定高速電火花打小孔機(jī)床的Z軸，主電機(jī)功率，轉(zhuǎn)速等高速電火花打小孔機(jī)床的主要參數(shù)（2）完成對(duì)主軸等主要部件的校核工作（3）對(duì)高速電火花打小孔機(jī)床的各個(gè)結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行合理的空間布局。
三. 高速電火花加工機(jī)床Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
四. 高速電火花打小孔機(jī)床液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
五. 結(jié)論。
指導(dǎo)教師
意 見
簽名：
年 月 日
專業(yè)
意見
簽名：
年 月 日
注：紙張?zhí)顚懖粔蚩闪砑痈巾摗?
參
考
文
獻(xiàn)
[1]花軍 《現(xiàn)代木工機(jī)床設(shè)計(jì)》 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社 2004
[2]王正本 《木工機(jī)床設(shè)計(jì)》 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社 1995
[3]左建民 《液壓與氣壓傳動(dòng)》 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社 1999
[4]王三民 諸文俊 《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2001
[5]蔡 蘭 《機(jī)械零件工藝性手冊(cè)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1995
[6]吳宗澤 羅圣國(guó) 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京：高等教育出版社 1991
[7]龔湘義等 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》 北京：高等教育出版社 1987
[8]邱宣懷 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）》 北京：高等教育出版社 1997
[9]梁德本 葉玉駒 《機(jī)械制圖手冊(cè)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1997
[10]郭愛蓮 《新編機(jī)械工程技術(shù)手冊(cè)》 北京：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社 1991
[11]盧萬欣 《電火花加工系統(tǒng)》 長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào) 1998
[12]王燕青; 白基成; 郭永豐 黃河; 曹明讓; 梅劍虹 《高速電火花小孔加工放電間隙液固兩相流場(chǎng)蝕除微粒分布數(shù)值模擬》第13屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 2009
[13]葉樹林 《小孔的特種加工技術(shù)綜述》 機(jī)械工程師 1997
[14]葉軍 李曉波 楊海斌 《電火花高速小孔加工技術(shù)及其應(yīng)用》
[15] 劉晶 劉麗華 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2001
[16]蔡春源 《機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1997
[17]田克華 《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1996
[18]大連工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)教研室 編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1994
[19]王潤(rùn)倉 《高速電火花加工小孔工藝》 來源：《機(jī)械工人冷加工》期刊 1990-01-31
[20]王潤(rùn)倉 《高速電火花加工小孔的發(fā)展及應(yīng)用》來源：《電加工》 期刊 1991-04-01
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
XXX
專業(yè)班級(jí)：
機(jī)械設(shè)計(jì)XXXX級(jí)X班
指導(dǎo)教師：
XX 講師
學(xué) 院：
機(jī)電工程學(xué)院
2013年05月
東北林業(yè)大學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
XXX
專業(yè)班級(jí)：
機(jī)械設(shè)計(jì)XXXX級(jí)X班
指導(dǎo)教師：
XX 講師
學(xué) 院：
機(jī)電工程學(xué)院
2014年05月05日
題目名稱：高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計(jì)劃、時(shí)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(duì)查閱的資料進(jìn)行分類和標(biāo)注，作為以后的撰寫工作做基礎(chǔ)。另外通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資料的收集，可以在期刊和有關(guān)的學(xué)術(shù)論文中學(xué)習(xí)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。
2. 通過實(shí)習(xí)。將實(shí)習(xí)中所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。通過對(duì)比，修正設(shè)計(jì)的中相應(yīng)的參數(shù)。
3. 利用自己所學(xué)的，如機(jī)械原理等知識(shí)進(jìn)行機(jī)構(gòu)及磨片的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)以期待在老師的指導(dǎo)下取得設(shè)計(jì)的最佳方案
4. 運(yùn)用 CAD等軟件，完成產(chǎn)品的概念、外觀、結(jié)構(gòu)、零部件和總體設(shè)計(jì)，并完成虛擬裝配。
2. 計(jì)劃與時(shí)間安排：
1）2013年12月05 日～2013年12月20日：調(diào)研、搜集文獻(xiàn)資料。
利用網(wǎng)絡(luò)檢索功能查找有關(guān)電火花打小孔機(jī)床的各方面資料。
2）2014年3月15日～2014年3月30日：設(shè)計(jì)任務(wù)分析，確定電火花打小孔機(jī)床的主要參數(shù)查找并計(jì)算其他的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行磨片齒形的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定整體方案。
3）2014年4月1日～2014年5月15日：利用CAD軟件來完成對(duì)電火花打小孔機(jī)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(jì)說明書,對(duì)圖紙進(jìn)行最
終的修改和完善，進(jìn)行最終的答辯。
其中：
參考文獻(xiàn)篇數(shù)：
說明書字?jǐn)?shù)：
圖紙張數(shù)：
20篇以上
8 000字以上
折合A0圖紙4張，其中至少1張裝配圖
專業(yè)負(fù)責(zé)人意見
簽名：
年 月 日
高速電火花打小孔機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
本次設(shè)計(jì)是對(duì)高速電火花打小孔機(jī)床的設(shè)計(jì)。在這里主要包括: Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、機(jī)架工作臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)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(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一定條件。
整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過聯(lián)軸器將需要的動(dòng)力傳遞到絲桿上，絲桿帶動(dòng)絲桿螺母，從而帶動(dòng)整機(jī)裝置運(yùn)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)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?jī)?nèi)容：
(1) 高速電火花打小孔機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2) 高速電火花打小孔機(jī)床工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4) 高速電火花打小孔機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。
(5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。
(6)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行三維建模。
(7)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。
關(guān)鍵詞：高速電火花打小孔機(jī)床， 聯(lián)軸器，滾珠絲杠
A small machine mechanical structure design of high-speed electric spark
Abstract
This design is the design of high-speed electric spark pinhole machine. Here mainly includes: Z axis transmission system design, the frame work system design, liquid medium circulation system. The graduation design on the design of the basic skills training, enhancing the analysis and to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.
The structure is mainly produced by the motor power through the coupling will need to transfer the power to the screw rod, the screw rod drives the screw rod nut, which drives the motion machine device, improve labor productivity and automation level of production. But also show its superiority, there are broad prospects for the development.
The research of this thesis:
(1) a small overall structure design of high-speed electric spark machine tool.
(2) analysis of small hole machine tool working performance of high speed electric spark hit.
(3) the choice of motor.
(4) transmission system, execution unit and a high speed EDM drilling holes on the machine.
(5) the design of components for the design calculation and check.
(6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts.
(7) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.
Keywords: high speed EDM drilling holes on the machine, coupling, ball screw
VII
目 錄
目 錄 VI
1概述 8
1.1 電火花加工簡(jiǎn)述 8
1.2 電火花加工工作原理 8
1.3 電火花加工特性 8
1.4 電火花加工主要特點(diǎn) 9
2 高速電火花打小孔機(jī)床總體設(shè)計(jì) 11
2.1總體概述 11
2.2 技術(shù)參數(shù) 11
3 高速電火花打小孔機(jī)床 Z軸機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.1 確定脈沖當(dāng)量 12
3.2滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 12
3.2.1 精度的選擇 12
3.2.2絲杠導(dǎo)程的確定 12
3.2.3 最大工作載荷的計(jì)算 12
3.2.4 最大動(dòng)載荷的計(jì)算 13
3.2.5 滾珠絲杠螺母副的選型 13
3.2.6 滾珠絲杠副的支承方式 14
3.2.7 傳動(dòng)效率的計(jì)算 14
3.2.8 剛度的驗(yàn)算 14
3.2.9 穩(wěn)定性校核 15
3.2.10 臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)證 15
3.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 16
3.4 絲杠軸的校核 17
3.5 鍵的校核 18
3.6 軸承的校核 19
3.7 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇 19
3.8 立柱的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算 22
4 高速電火花打小孔機(jī)床液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25
4.1 工件電極的設(shè)計(jì) 25
4.2 電極材料 25
4.3電極的結(jié)構(gòu)形式 26
4.4電極尺寸的確定 27
5 高速電火花打小孔機(jī)床的三維虛擬展示 30
結(jié) 論 35
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 37
東北林業(yè)大學(xué)本科設(shè)計(jì)
1概述
1.1 電火花加工簡(jiǎn)述
電火花加工是浸在液體中的另外的導(dǎo)電材料的特殊加工方法電腐蝕的電極之間的脈沖放電，也被稱為放電加工或電蝕，英文簡(jiǎn)稱EDM。1943，蘇聯(lián)學(xué)者蒂夫婦發(fā)明了電火花加工，用脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進(jìn)，并迅速發(fā)展。脈沖電源的最初使用的是一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻-電容電路。電阻電感電容回路50時(shí)間的改善。同時(shí)，還采用了脈沖發(fā)生器，一個(gè)長(zhǎng)脈沖電源，提高去除效率，相對(duì)的工具電極損耗。其次是大功率電子管，閘流管，高頻脈沖電源，使在提高生產(chǎn)率相同的粗糙度條件。60在一個(gè)晶體管和可控硅脈沖電源，提高能源效率和減少工具電極損耗，并擴(kuò)大了粗、精加工的可調(diào)范圍。70出現(xiàn)在低壓和高壓脈沖，多回路脈沖，脈沖可調(diào)的脈沖電源，表面粗糙度，加工精度和降低工具電極損耗和取得新進(jìn)展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡(jiǎn)單的維持放電間隙，控制工具電極，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，對(duì)電參數(shù)和非電參數(shù)的實(shí)時(shí)控制。
1.2 電火花加工工作原理
電火花加工時(shí)，工具電極和工件分別與脈沖電源的兩極，并浸在液體中，或在放電間隙的液體灌裝。通過間隙自動(dòng)控制系統(tǒng)控制工具電極對(duì)工件的間隙，當(dāng)兩個(gè)電極之間有一定的距離，兩個(gè)電極施加的脈沖電壓將工作液體擊穿，產(chǎn)生火花放電。在微通道放電瞬間集中了大量的熱量，溫度可高達(dá)攝氏一萬度，壓力也很大，這使這一點(diǎn)工作表面局部微量金屬材料立刻熔化，氣化，并爆炸濺到工作流體，快速冷凝，形成金屬的固體顆粒，是工作流體。然后對(duì)工件表面會(huì)留下一個(gè)小坑，放電痕跡，暫停，恢復(fù)絕緣狀態(tài)的兩個(gè)電極之間的工作流體。
然后，在兩個(gè)電極的另一點(diǎn)故障下的脈沖電壓比較接近，火花放電，重復(fù)上面的過程。因此，雖然每個(gè)脈沖金屬體積放電消融以每秒數(shù)千次的幾十個(gè)，但由于脈沖放電的影響，可以去除更多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。在工具電極與工件之間的侵蝕條件下的恒流放電間隙，當(dāng)工件金屬，當(dāng)工具電極與工件，最后處理相應(yīng)的工具電極的形狀。因此，只要對(duì)電極和工件和工具電極的形狀類型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的變化，可以生產(chǎn)各種形狀的。
工具電極用導(dǎo)電性好，熔點(diǎn)高，易加工的耐電蝕材料，如銅，石墨，銅鎢和鉬。在這個(gè)過程中，工具電極是有損的，但小于金屬侵蝕量，甚至接近沒有損失。工作液作為放電介質(zhì)，但也發(fā)揮了作用，在冷卻過程中，芯片。的工作流體是低粘度，閃點(diǎn)高，性能穩(wěn)定的媒體，如煤油，去離子水和乳液。
1.3 電火花加工特性
1：電火花加工速度和表面質(zhì)量
模具電火花通常用于粗，精加工，文件的處理方法。粗加工的方式來實(shí)現(xiàn)高功率，低損耗，并且，在精加工電極相對(duì)損耗，但總的來說，精加工余量少，因此電極的磨損也很小，可以通過加工尺寸控制進(jìn)行補(bǔ)償，或被忽略而不影響精度的要求。
2：火花碳渣和渣
電火花加工順利在殘?zhí)亢拖荚胶鈼l件。在實(shí)踐中往往以消除在處理速度為代價(jià)的殘?zhí)?，如高電壓，使用結(jié)束時(shí)，靜息脈等。排除碳渣的影響已加工表面形狀的另一個(gè)原因是復(fù)雜的，使排屑路徑不暢。只有積極創(chuàng)造良好的條件，采取一些方法來對(duì)癥積極治療。
3：工件和電極損耗之間的火花
電火花放電脈沖時(shí)間長(zhǎng)，有利于降低電極損耗。電火花加工的粗加工一般采用長(zhǎng)脈沖大電流放電加工速度快，電極損耗。在結(jié)束的時(shí)候，小電流放電必須降低放電脈沖時(shí)間，不僅增加了電極損耗，也降低了處理速度大大。
電火花加工是一種新的技術(shù)，從加工完全不同。隨著工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高熔點(diǎn)，高硬度，高強(qiáng)度，高脆性，高粘度和高純度的性能的新材料的出現(xiàn)。具有工作越來越要求的各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和特殊的技術(shù)，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法無法處理或難加工。因此，除了進(jìn)一步發(fā)展和完善的加工方法的人，也能尋求新的加工方法。電火花加工方法能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并表現(xiàn)出了許多優(yōu)異的性能，故應(yīng)用，得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
1.4 電火花加工主要特點(diǎn)
1對(duì)普通切削方法加工難加工材料和復(fù)雜形狀工件；
2沒有切削力的加工；
3無毛刺和條紋缺陷；
4工具電極材料不需比工件材料硬；
5功率處理直接使用，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；
6處理后的表面改性層，必須進(jìn)一步去除中的一些應(yīng)用；
7在煙霧污染治理工作液的凈化處理。
電火花加工的主要目的是：模具和復(fù)雜形狀的工件的孔和型腔加工；各種難加工硬脆材料，如硬質(zhì)合金、淬火鋼；深孔加工孔，異形孔，深槽，窄、切割片；各種異型工具處理，模型和螺紋環(huán)規(guī)工具和量規(guī)。
電火花加工主要用于孔，模具型腔加工，已成為模具制造行業(yè)的領(lǐng)先的加工方法，提高模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。電火花在3000以下零件號(hào)，模具沖壓件更為經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)與所使用的工具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的電火花加工工藝的不同，可分為：電火花加工，電火花線切割，電火花銑削加工和電火花加工，電火花加工非金屬表面強(qiáng)化處理，等。
這種方法是通過工具電極進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相對(duì)于工件，對(duì)工件的工件電極形狀和大小的復(fù)制，因此加工所需要的零部件。它包括放電腔的加工和機(jī)械加工兩個(gè)。放電腔的加工主要用于各種熱鍛模具型腔加工，壓鑄，擠壓模具，塑料模具和塑料薄膜。電火花加工主要用于孔（孔，方孔，孔，多邊形孔），曲線控（彎孔，螺絲孔，孔和微孔）處理。近年來，為了解決電極孔的橫截面小，加工容易變形，孔深徑比大，在電火花加工屑困難的問題，在高速加工的發(fā)展，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
電火花打孔機(jī)能夠處理任何高強(qiáng)度，高硬度，高韌性，高脆性和高純度的導(dǎo)電材料，也可以加工方形孔內(nèi)，微孔和深孔高長(zhǎng)徑比。在這個(gè)過程中，電火花加工的原理是通過電流擊穿介質(zhì)產(chǎn)生的熱量，氣化和熔化的材料，不產(chǎn)生切削力，所以不會(huì)產(chǎn)生毛刺和條紋缺陷。由于電火花是緩慢的，高頻脈沖電源的使用，可以提高工作效率，以實(shí)現(xiàn)高速電火花加工鉆孔機(jī)床的設(shè)計(jì)目的。
34
2 高速電火花打小孔機(jī)床總體設(shè)計(jì)
2.1總體概述
電火花小孔加工機(jī)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φ0.3-3mm,最大深徑比能達(dá)300:1以上，加工速度每分鐘可達(dá)40-60mm ，能直接從斜面，曲面穿入 ，工作臺(tái)X,Y,Z軸配有光柵數(shù)顯，Z軸具有定深功能 。
2.2 技術(shù)參數(shù)
工作臺(tái)面尺寸 (mm) Worktable dimensions(mm)
438×318
438×318
工作臺(tái)行程 (mm) Worktable stroket(mm)
350×250
350×250
Z軸行程 (mm) Servo travel (mm)
300+300
300+300
加工深度 (mm) Maching thickness(mm)
0～300
0～300
最大加工速度 (mm/min) Max.machining removalrate (mm/min)
65
65
最大加工電流 (A) Max.machining current (A)
30
30
加工孔徑范圍 (mm) Max.wire (mm)
φ0.3～φ3
φ0.3～φ3
工作臺(tái)承受重量 (kg) Max.weight of Worktable (kg)
200
200
工作液 Work fluid
水/皂化液 water/saponification
水/皂化液 water/saponification
工作液桶容量 (L) Work fluid bucket capacity (L)
30
30
機(jī)床供電電源 Total power
380V/50Hz
380V/50Hz
最大消耗功率 (KVA) Max.rate of electrode wear (KVA)
3.5 KVA
3.5 KVA
機(jī)床外形尺寸 (mm) Overall dimensions(mm)
1100×750×1700
1100×750×1700
機(jī)床重量 (kg) Weight(kg)
600
600
控制方式 control manner
Z軸自動(dòng) travel auto
Z軸自動(dòng) travel auto
數(shù)顯 Digital display
三軸數(shù)顯 3
二軸數(shù)顯 2
Z軸定深功能 travel auto control thickness
有 YES
無 NO
3 高速電火花打小孔機(jī)床 Z軸機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 確定脈沖當(dāng)量
一個(gè)進(jìn)給脈沖，使高速電火花打小孔機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生位移量，也稱為高速電火花打小孔機(jī)床的最小設(shè)定單位。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控高速電火花打小孔機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床常采用的脈沖當(dāng)量是0.01～0.005mm/脈沖。
根據(jù)高速電火花打小孔機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量0.01mm/脈沖。
3.2滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型
滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，其螺旋傳動(dòng)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(dòng)摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)。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(zhǎng)工作壽命，可設(shè)置潤(rùn)滑件和密封件。
3.2.1 精度的選擇
滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控高速電火花打小孔機(jī)床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對(duì)高速電火花打小孔機(jī)床定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300行程變動(dòng)量應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/3～1/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。對(duì)于車床，選用滾珠絲杠的精度等級(jí)X軸為1～3級(jí)（1級(jí)精度最高），Z軸為2～5級(jí)，考慮到本設(shè)計(jì)的定位精度要求和改造的經(jīng)濟(jì)性，選擇X軸精度等級(jí)為3級(jí)，Z軸為4級(jí)。
3.2.2絲杠導(dǎo)程的確定
選擇導(dǎo)程跟所需要的運(yùn)動(dòng)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(jì)中初選向絲杠導(dǎo)程為8。
3.2.3 最大工作載荷的計(jì)算
最大工作載荷是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力,其實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式如表3-1所示。
表3-1 實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式及參考系數(shù)
導(dǎo)軌類型
實(shí)驗(yàn)公式
矩形導(dǎo)軌
1.1
0.15
燕尾導(dǎo)軌
1.4
0.2
綜合或三角導(dǎo)軌
1.15
0.15-0.18
表中為考慮顛覆力矩影響時(shí)的實(shí)驗(yàn)系數(shù)；為滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；為移動(dòng)部件總重量。G=1000 N
查表3-1選擇綜合導(dǎo)軌，取1.15,取0.18,為1000；
算得=1.15×1197+0.18×（3420+1000）
=2171.55
3.2.4 最大動(dòng)載荷的計(jì)算
載荷隨時(shí)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(dòng)載荷。比如起重機(jī)以等速度吊起重物，重物對(duì)吊索的作用為靜載，起重機(jī)以加速度吊起重物，重物對(duì)吊索的作用為動(dòng)載。
對(duì)于滾珠絲杠螺母副的最大動(dòng)載荷計(jì)算公式如下：
式中：—滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為r，（T為使用壽命，普通高速電火花打小孔機(jī)床T取5000-10000h，數(shù)控高速電火花打小孔機(jī)床T取15000h；n為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速）；
—載荷系數(shù)，一般取1.2～1.5，本設(shè)計(jì)取1.2；
—硬度系數(shù)（HRC58時(shí)取1.0；等于55時(shí)取1.11；等于52.5時(shí)取1.35；等于50時(shí)取1.56；等于45時(shí)取2.40）；
—滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。
本設(shè)計(jì)中車床縱向承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度,初選絲杠基本導(dǎo)程，則絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠使用壽命，帶入得=90；取，代入，求得 ：=17390N。
3.2.5 滾珠絲杠螺母副的選型
初選滾珠絲桿副時(shí)應(yīng)使其額定動(dòng)載荷, 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間承受工作載荷時(shí)，還應(yīng)使額定靜載荷。
根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷,選擇江蘇啟東潤(rùn)澤高速電火花打小孔機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL4008-3型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，采用雙螺母螺紋式預(yù)緊，精度等級(jí)為4級(jí)，其參數(shù)如表3-2所示。
表3-2 FL4008-3型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)
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
/
1897
40
8
4.763
38.6
35.24
66
31
3.2.6 滾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(dòng)，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?？紤]到縱向絲杠長(zhǎng)度較大，本設(shè)計(jì)絲杠采用雙推—簡(jiǎn)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。
3.2.7 傳動(dòng)效率的計(jì)算
滾珠絲杠的傳動(dòng)效率一般在0.8～0.9之間，其計(jì)算公式如下：
=
式中：—螺距升角，根據(jù),可得=2°91′；
—摩擦角，一般取=10′。
算得： ==96.67%
3.2.8 剛度的驗(yàn)算
滾珠絲杠副工作時(shí)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(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母間滾道的接觸變形、支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形。
因轉(zhuǎn)矩和絲杠-螺母滾道接觸對(duì)絲杠產(chǎn)生的導(dǎo)程變化很小，所以、可以忽略不計(jì)，所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為：
=（“+”號(hào)代表拉伸，“-”代表壓縮）
式中：—絲杠的最大工作載荷，單位為；
—絲杠縱向最大有效行程，單位為；
—絲杠材料的彈性模量，鋼；
—絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。
根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，為3234.36，取1665，為45.24，算得：
==±0.01597=±15.97
查表3-3可知，,所以剛度足夠。
表3-3 有效行程內(nèi)的目標(biāo)行程公差和行程變動(dòng)量
有效行程
精度等級(jí)
1
2
3
4
5
大于
至
—
315
6
6
8
8
12
12
16
16
23
23
400
500
8
7
10
9
15
13
20
19
27
26
1600
2000
18
13
25
18
35
25
48
36
65
51
3.2.9 穩(wěn)定性校核
由于滾珠絲杠本身比較細(xì)長(zhǎng)又受軸向力的作用，若軸向負(fù)載過大，則會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk應(yīng)該滿足：
=
式中：—絲杠支承系數(shù)，雙推-簡(jiǎn)支方式時(shí)，取2，其他方式如表3-4所示；
—滾珠絲杠穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取2.5～4，垂直安裝時(shí)取最小值，本設(shè)計(jì)取4；
—滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為，本設(shè)計(jì)中該值為2000；
（其中工件加工長(zhǎng)度為1400，取2000，留600的兩端余量）
—按絲杠底徑確定的截面慣性矩（，單位為）,本設(shè)
中將代入算出=205513.36。
由以上數(shù)據(jù)可以算出：==
臨界載荷遠(yuǎn)大于工作載荷（3234.36N），故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。
表3-4 絲杠支承系數(shù)
支承方式
雙推-雙推
雙推-簡(jiǎn)支
單推-單推
雙推-自由
取值
4
2
1
0.25
3.2.10 臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)證
滾珠絲杠副高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速：
式中：—絲杠支承系數(shù)，雙推-簡(jiǎn)支方式時(shí)，取值如表3-5所示；
—臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，單位為，本設(shè)計(jì)中該值為2300；
—絲杠內(nèi)徑，單位；
—安全系數(shù)，可取=0.8
表3-5 絲杠支承系數(shù)
支承方式
雙推-雙推
雙推-簡(jiǎn)支
單推-單推
雙推-自由
取值
27.4
18.9
12.1
4.3
經(jīng)過計(jì)算，得出=1293，由已知，可以算出，該值小于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。
3.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇
（1）工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
式中 ——滾珠絲杠的公稱直徑；
——絲杠長(zhǎng)度。
則
齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略。
因此，總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
（2）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算
快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩
最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩
快速進(jìn)給時(shí)所需力矩
式中 ——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；
——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；
——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；
——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；
——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。
當(dāng)時(shí)
當(dāng)時(shí)
當(dāng)時(shí)， 時(shí)
當(dāng)時(shí)預(yù)加載荷，則
所以，快速空載啟動(dòng)所需力矩
切削時(shí)所需力矩
快速進(jìn)給時(shí)所需力矩
由上分析計(jì)算可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)：
（3）縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定
為了滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知
所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為
步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率
綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，能滿足要求[7-12]。
3.4 絲杠軸的校核
需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）.
當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。
：通過受力分析，
最大撓度：
查【1】表3-12許用撓度；
。
3.5 鍵的校核
鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得
可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：
3.6 軸承的校核
⑴、軸軸承的校核
Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。
②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
∴
受力
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:
在水平面：
在水平面：
∴
④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有：
⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命
故該軸承6206能滿足要求。
⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。
3.7 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇
根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kN；工作載荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般運(yùn)行狀況)，3.0~5.0（運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng)）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：
（1）選BR直線滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌,E級(jí)精度.查得,fh=1,ft=1,fc=0.81,fα=1,fw=1.
（2）工作壽命每天8小時(shí)，連續(xù)工作5年，250/年,額定壽命為:
Lh=5×250×8=10000 h,每分鐘往復(fù)次數(shù)nz=8
L=(2lsnz60Lh)/(103)=(2×0.31×8×60×38400)/ (103)=11428Km
計(jì)算四滑塊的載荷,工作臺(tái)及其物重約為4000N
計(jì)算需要的動(dòng)載荷Cα
P=110/4=27.5N
Cα=( fwP)÷(fh ft fc fα)×(L/50)1/3=208N
由《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表3-20中選用LY15AL直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,其Cα=606N, C0α=745N.
基本參數(shù)如下:
導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷N
依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷 (kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln：
額定行程長(zhǎng)度壽命:
導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命:
導(dǎo)軌的工作壽命足夠.
（3）滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整
預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過盈配合,裝配時(shí),滾動(dòng)體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過盈量。
（4）潤(rùn)滑與防護(hù)
潤(rùn)滑:采用脂潤(rùn)滑,使用方便,但應(yīng)注意防塵。
防護(hù)裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌,以提高導(dǎo)軌壽命。
防護(hù)方式用蓋板式。
3.8 立柱的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算
由于橫梁是三個(gè)方向上尺寸相差不太多的箱體零件，用材料力學(xué)的強(qiáng)度分析方法不能全面地反應(yīng)它的應(yīng)力狀況。目前，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，還只能將橫梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁進(jìn)行粗略核算，而將許用應(yīng)力取得很低。按簡(jiǎn)支梁計(jì)算出的橫梁中間截面的應(yīng)力值和該處實(shí)測(cè)應(yīng)力值還比較接近，因此作為粗略核算，這種方法還是可行的。但無法精確計(jì)算應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力，那里的最大應(yīng)力要大很多。
橫梁的強(qiáng)度及剛度計(jì)算：
（1）集中載荷 如對(duì)鍛造液壓機(jī)砧座的窄邊，可看作集中載荷，受力簡(jiǎn)圖如下：
圖中簡(jiǎn)支梁的跨度為立柱窄邊或?qū)掃呏行木嘤烧枳姆胖梦恢枚ā?
最大彎矩：
Mmax = PL /4
最大撓度：
?max = PL3/48EJ－KPL/4GF
各符號(hào)代表意義同前。
（2）均布載荷 一般是對(duì)砧座寬邊或模鍛，鐓粗等情況，受力簡(jiǎn)圖如下：
最大彎矩為：
Mmax =PL/4－qL12/8
式中： q —— 均布力，q =P/L1（N/cm）；
L1 —— 均布力分布寬度（cm）。
若設(shè)L1 =2/3L，則最大撓度為：
?max =11/648×PL3/EJ +KPL/6GF
最大彎矩為：
Mmax =Pɑ/2
最大剪力為：
Qmax =P/2
1受力分析
橫梁I-I截面受力圖及剪力彎矩圖。
均布載荷
圖3-3 橫梁受力圖
在I-I截面上彎矩為：
（3-13）
截面(Ⅱ-Ⅱ)剪力：
（3-17）
2截面Ⅱ-Ⅱ強(qiáng)度計(jì)算
截面寬度
截面高度
截面積
（3-18）
面積重心至x軸距離
截面對(duì)x軸的靜面矩
（3-19）
靜面矩S與面積重心至x軸距離乘積
（3-20）
各截面積的慣性矩
（3-21）
重心至x軸的慣性矩
截面對(duì)x軸的慣性矩
（3-22）
截面對(duì)x軸的慣性矩
（3-23）
受壓截面和受拉截面彎曲應(yīng)力相等為
（3-24）
由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力，安全。
3截面Ⅱ-Ⅱ剪切強(qiáng)度計(jì)算
由分析得，最大應(yīng)力在中心橫斷面及截面Ⅱ-Ⅱ上。
（3-25）
式中：
Q—截面Ⅱ-Ⅱ剪切力
B—簡(jiǎn)化截面寬度
H—簡(jiǎn)化截面高度
代入得：
（3-26）
由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上剪切強(qiáng)度小于許用剪切強(qiáng)度，安全。
4 高速電火花打小孔機(jī)床液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
電火花高速小孔機(jī)屬于電火花加工又稱放電加工機(jī)床的一種?？焖俚木€，線，線切割，電火花加工和電火花加工孔，外圓磨床等機(jī)床相同。別名：小孔機(jī)，沖床，沖床。工作原理：用細(xì)電極絲連續(xù)運(yùn)動(dòng)，除了金屬腐蝕脈沖火花放電，工件的切割和成型。
和電火花線切割機(jī)，成型機(jī)不同的是，它的電脈沖空心銅電極棒。介質(zhì)從銅孔通過放電和工件，該金屬的目的穿孔腐蝕，孔加工超硬的鋼，硬質(zhì)合金，銅，鋁和任何導(dǎo)電材料。
圖5.1 液態(tài)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)圖
4.1 工件電極的設(shè)計(jì)
電火花加工的特點(diǎn)，模具，工具電極的形狀準(zhǔn)確地再現(xiàn)工件（模具）。因此，該電極是一個(gè)不可或缺的工具，在電火花加工。合理的設(shè)計(jì)和制造的電極，與加工精密模具孔或腔的密切關(guān)系。為了保證加工精度的模具，在電極的設(shè)計(jì)，必須選擇合適的電極材料，電極結(jié)構(gòu)是合理和正確的幾何尺寸，還應(yīng)考慮電極過程。
4.2 電極材料
目前，常用的電極材料有：鑄鐵、鋼、純銅、黃銅、銅鎢合金、銀鎢合金、石墨等。這些材料的性能見表5.2.2所示。
表5.2.2 電火花成形加工常用電極及其性能
4.3電極的結(jié)構(gòu)形式
電極的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)模具型孔或型腔的尺寸大小，復(fù)雜程度及電極的加工工藝性等來確定,常用的電極結(jié)構(gòu)有下列幾種形式：
（1）整體電極
整體電極就是用一整塊電極材料加工出的完整電極，這是型孔或型腔加工中最常用的電極結(jié)構(gòu)形式，圖4.2.4所示即為型腔加工用整體電極的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)電極面積較大時(shí),可在電極上開一些孔，或者挖空以減輕重量。
（2）對(duì)于穿孔加工，有時(shí)為了提高生產(chǎn)率和加工精度，降低表面粗糙度，可以采用階梯式整體電極。所謂階梯式整體電極就是在原有的電極上適當(dāng)增長(zhǎng)，而增長(zhǎng)部分的截面尺寸適當(dāng)均勻減?。╢=0.1~0.3mm），呈階梯形。如圖4.2.5所示，l1為原有電極的長(zhǎng)度，l2為增長(zhǎng)部分的長(zhǎng)度（為型孔深度的1.2~2.4倍）。加工時(shí)利用電極增長(zhǎng)部分來粗加工，蝕除掉大部分金屬，只留下很少余量，讓原有的電極進(jìn)行精加工。階梯電極有許多優(yōu)點(diǎn)：能充分發(fā)揮粗加工的作用，大幅度提高生產(chǎn)效率，使精加工的加工余量降低到最小，特別適宜小斜度型孔的加工，易保證模具的加工質(zhì)量，并且可減少電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換次數(shù)。
根據(jù)上述電極設(shè)計(jì)，選擇黃銅電極。
4.4電極尺寸的確定
（1）電極橫截面尺寸的確定
電極橫截面尺寸是根據(jù)凹模（或凸模）的尺寸及公差，凸模、凹模配合間隙和放電間隙的大小確定的。電火花放電間隙的大小與電極材料、模具材料、電規(guī)準(zhǔn)的選擇、設(shè)備的精度及工作液等有關(guān)。為了保證模具加工后的表面粗糙度，最后必須用精規(guī)準(zhǔn)修出，因此在確定電極尺寸時(shí)，應(yīng)先按相應(yīng)的條件得到放電間隙值。
在凸模、凹模零件圖上標(biāo)注的公差時(shí)，根據(jù)模具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不同，有不同的標(biāo)注方法。因此，電極截面尺寸的確定也要按以凹模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，還是凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)兩種情況來討論。
1）按凹模尺寸和公差確定電極橫截面尺寸? 如圖5.2.9所示凹模型孔不同部位的尺寸公差標(biāo)注。其相應(yīng)部位電極橫截面尺寸的計(jì)算公式如下：
????
??
?
??
式中s——單面放電間隙；
δ——電極制造公差，通常取模具公差δ的1/2～2/3，并按“入體原則”標(biāo)注。
2）按凸模尺寸和公差確定電極橫截面尺寸?? 圖4.2.10所示為凸模尺寸及公差標(biāo)注，由于凹模、凸模配合間隙的不同又存在三種情況：
①凸模、凹模單邊配合間隙等于放電間隙（z/2＝s）：電極橫截面尺寸和凸模截面尺寸完全相同，電極公差取凸模公差1/2~3/2。
②凸模、凹模單邊配合間隙小于放電間隙（z/2＜s）：電極應(yīng)按凸模四周每邊均勻縮小一個(gè)值（s－z/2），電極橫截面尺寸計(jì)算公式如下：
?????????? ??????????
??
?
??
③凸模、凹模配合間隙大于放電間隙（z/2＞s），電極應(yīng)按凸模四周每邊均勻放大一個(gè)值（z/2－s），電極橫截面尺寸計(jì)算公式如下：
??
?
??
式中s——單面放電間隙；
z/2——凸模、凹模單邊間隙；
δ——電極制造公差,取模具公差δ的1/2～2/3。
由以上相應(yīng)公式設(shè)計(jì)計(jì)算出的電極橫截面尺寸適合一般型孔的電火花加工，對(duì)加工型腔的電極還應(yīng)考慮精加工及拋光加工余量。
圖5.2.11 穿孔加工用電極長(zhǎng)度??????1-電極；2-凹模
（2）電極長(zhǎng)度的確定
在電極長(zhǎng)度確定方面，穿孔加工與型腔加工是不同的，穿孔加工只計(jì)算電極長(zhǎng)度，而型腔加工還須考慮各縱截面的形狀和尺寸。
穿孔加工電極長(zhǎng)度的確定?? 圖5.2.11所示為穿孔加工用電極長(zhǎng)度。電極長(zhǎng)度按下式計(jì)算：
?
式中? l——電極總長(zhǎng)度；
l1——精加工用的電極長(zhǎng)度；
l2——粗中加工用的電極長(zhǎng)度；
t——電極長(zhǎng)度損耗（用鑄鐵電極，當(dāng)加工鋼模具時(shí), t =0.9t1；當(dāng)加工硬質(zhì)合金模具時(shí), t =1.7t1。用鋼電極，當(dāng)加工鋼模具時(shí), t =1.1t1；當(dāng)加工硬質(zhì)合金模具時(shí), t =2.1t1）；
t1——凹模有效刃口厚度；
t2——凹模中有較大斜度的漏料部分厚度；
βt——粗中加工的電極端面損耗比。
當(dāng)凹模的刃口為全刃口，沒有斜度較大的漏料部分時(shí)，電極長(zhǎng)度僅計(jì)算l1部分，即l=l1，但此時(shí)凹模有效刃口厚度t1應(yīng)為t。
以上計(jì)算所得的電極長(zhǎng)度是電火花穿孔加工時(shí)的工作部分長(zhǎng)度，需要夾持時(shí)，還要加上夾持部分長(zhǎng)度。若采用同一只電極加工幾副模具時(shí)，其電極的長(zhǎng)度應(yīng)加長(zhǎng)，每多加工一副模具應(yīng)比原來的長(zhǎng)度約增加0.4～0.8倍。但電極總長(zhǎng)度一般不應(yīng)超過110～120mm，否則將會(huì)給加工帶來困難。
5 高速電火花打小孔機(jī)床的三維虛擬展示
1.機(jī)架
機(jī)架如圖5.1
圖6.1 機(jī)架
2.操作面板
圖6.2 操作面板
3.立柱組件
圖6.3 立柱組件
4.電機(jī)
圖6.4 電機(jī)
5.絲桿
圖6.5 絲桿
6.聯(lián)軸器
圖6.6 聯(lián)軸器
7.導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)
圖6.7 導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)
8.電機(jī)座
圖6.8 電機(jī)座
9.整機(jī)裝配
圖6.9 整機(jī)裝配
結(jié) 論
本課題結(jié)合目前國(guó)高速電火花打小孔機(jī)床的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種高速電火花打小孔機(jī)床開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下：
1、高速電火花打小孔機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定。分析了高速電火花打小孔機(jī)床的特點(diǎn)，確定了高速電火花打小孔機(jī)床基本結(jié)構(gòu)，并確定其基本尺寸。
2、確定了高速電火花打小孔機(jī)床技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)。對(duì)該高速電火花打小孔機(jī)床進(jìn)行了計(jì)算。
3、零件的剛度和壽命計(jì)算與校核。對(duì)各個(gè)已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行剛度和壽命計(jì)算，確保滿足使用要求，使該高速電火花打小孔機(jī)床有足夠的可靠性。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅把大學(xué)所學(xué)到的理論知識(shí)很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力，在處理問題時(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和方法，并加強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問題的能力。
通過對(duì)專業(yè)知識(shí)的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對(duì)相關(guān)信息的獲取，我深切地認(rèn)識(shí)到，就目前的發(fā)展而言，我國(guó)的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時(shí)間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對(duì)于我們這樣一個(gè)國(guó)情的大國(guó)。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識(shí)，不斷的追求創(chuàng)新。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我做的是整體設(shè)計(jì)部分，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械類手冊(cè)和圖冊(cè)等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我體會(huì)到團(tuán)體的力量，提高自己的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，遇到問題時(shí)和小組成員進(jìn)行討論和分析或是請(qǐng)教老師，直到得到滿意的結(jié)果。
展望:
希望能將這套設(shè)計(jì)應(yīng)用到具體實(shí)踐當(dāng)中,通過實(shí)踐來驗(yàn)證理論的正確性。通過理論知識(shí)與具體實(shí)踐結(jié)合起來，才能真正把一門知識(shí)應(yīng)用起來。
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致 謝
在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我的老師和同學(xué)們給了我很大的幫助，這里我向他們表示誠(chéng)摯的敬意。
首先，我要感謝指導(dǎo)教師XX老師，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)他教會(huì)了我如何去設(shè)計(jì)，怎么去設(shè)計(jì)，以及在最初構(gòu)思時(shí)，應(yīng)該注意的各種問題。他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、不辭辛勞指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)，嚴(yán)于律己，寬以待人的為人都給我留下了深深的印象。他的熱情，他的執(zhí)著，更是讓我終身難忘。這一切將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。我還要感謝進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查的各位領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)械工程系的其他老師，他們及時(shí)的給我指出了畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的不足，并且給予我很多完成設(shè)計(jì)的便利條件。
本論文是在導(dǎo)師XX的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，XX老師給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時(shí)間能完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗(yàn)。在這里我衷心的感謝她。我還要感謝這四年能教授我知識(shí)的老師們，還有曾經(jīng)幫過我的同學(xué)們。
經(jīng)過幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒有XX老師的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利完成。自開題一來，XX老師一直認(rèn)真指導(dǎo)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，任老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，何老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識(shí)更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。再次對(duì)老師及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！
畢業(yè)設(shè)計(jì)很快已經(jīng)結(jié)束了，在這段時(shí)間里，不僅僅感覺到的是忙碌，還有忙碌后作完一件令自己心動(dòng)的東西時(shí)的那種無聲的喜悅。
在寫致謝信的這個(gè)時(shí)候心里想有一些說出的東西，想想自己在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的種種困難，在老師同學(xué)的用心幫助下也一一解決了，說句實(shí)話，憑自己的能力要作完畢業(yè)設(shè)計(jì)是有些太困難了，但是在你的身邊總有一些人會(huì)給你帶來驚喜，自己的能力畢竟有限，在面對(duì)別人無私幫助的時(shí)候我的內(nèi)心十分感激，帶自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的王老師會(huì)有問必答，有難必解，雖然接觸不是很多，但有些東西使用心感覺的。還有好多老師在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給于我一些幫助，我非常的感激。當(dāng)然還有我身邊的那些同學(xué)，在我有疑惑的時(shí)候總是不厭其煩的給我解釋清楚。在我設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)槲乙郧皬臎]接觸過的東西，一開始很是迷茫，我的好幾位同學(xué)都在這時(shí)候一邊忙自己的事，一邊還要在我有疑惑的時(shí)候?yàn)槲規(guī)兔Ψ治?，共同解決。最終自己終于完成了主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一部分的畢設(shè)要求?，F(xiàn)在想起來，有時(shí)候最能讓自己感動(dòng)的事就發(fā)生在自己的身邊。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅給我?guī)砹酥R(shí)上的收獲，在做人方面也教會(huì)了我許多許多，在對(duì)待事情方面，尤其是有選擇的時(shí)候自己該放棄什么，該抓住什么。什么是該自己作的，什么時(shí)候做，我明白了好多。
在此，我對(duì)給我?guī)椭睦蠋?，同學(xué)至以誠(chéng)摯的謝意和由衷的感激。感謝您們對(duì)我的幫助，和教會(huì)我那些人生的道理。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。
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