线切割机床走丝机构设计说明书

分类号:XXXXX(设计)题目：线切割机床走丝机构设计作者单位作者姓名专业班级作者学号指导教师（职称）20XX年3月5日PAGEPAGEIV摘要随着装备制造业的不断发展，对电火花线切割机的要求也越来越高。电火花线切割机作为图中加工机床，要求满足工厂对产品多样化的需求。本文设通过了解电火花线切割机的发展前沿，运用机械设计的方法，对电火花线切割机进行设计。首先，通过查阅分析了电火花线切割机的加工原理和主要组成，确定了电火花线切割机的总体技术要求。其次，利用三维软件进行建模，模拟了快走丝电火花的方案，验证了总体结果。最后，对电火花线切割机的主要参数进行了计算，包括储丝筒的尺寸设计，电动机联轴器的选择，丝杠的选型计算，同步带的设计，工作台控制系统的设计等等。利用AUtoCAD进行了二维装配图的绘制和零件图的绘制。设计结果表明，本文设计的电火花线切割机能满足加工生产，有较好的使用行。关键词：电火花加工，传动，设计，校核AbstractAsWiththedevelopmentoftheequipmentmanufacturingindustry,thedemandfortheedmcuttingmachineisgettinghigherandhigher.Theelectricsparkwirecuttingmachineisusedasthemachinetoolinthedrawingtomeetthefactory'sdemandforproductdiversification.Inthispaper,thedesignofedmwirecuttingmachineisdesignedbyunderstandingthedevelopmentfrontierofedmcuttingmachineandusingthemethodofmechanicaldesign.Firstly,themachiningprincipleandmaincompositionofedmcuttingmachineareanalyzed,andthegeneraltechnicalrequirementsofedmcuttingmachinearedetermined.Secondly,3dsoftwareisusedformodeling,andtheschemeofquickwiresparkissimulated,andtheoverallresultisverified.Finally,themainparametersofedmwirecuttingmachinearecalculated,includingstorethesizeofthedrumdesign,motorcoupling,theincreaseofservicelifeinordertoprovideasolutionofWEDMmachinetooldesign,improvethemarketcompetitivenessofproducts.thechoiceofscrewtypeselectioncalculation,thedesignofthesynchronousbelt,theworkbenchofthecontrolsystemdesign,andsoon.Thedrawingof2dassemblydrawinganddrawingofpartdrawingarecarriedoutusingAUtoCAD.Thedesignresultsshowthatthedesignofedmcansatisfytheprocessingandproductionandhavegooduse.Keywords:EDM,transmission,design,check

目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II1绪论 11.1电火花线切割技术的发展 11.2线切割加工技术的发展方向及意义 22电火花线切割技术内容及研究 32.1电火花线切割加工原理 32.1.1电火花线切割正常加工必须具备的条件 32.1.2电火花线切割加工机床的基本组成 43快走丝电火花线切割机床设计的方案确定 54快走丝电火花线切割机的设计 74.1快走丝电火花线切割机的结构 74.2储丝筒 84.3联轴器 95电火花线切割机床的主要参数计算 105.1确定储丝筒基本尺寸 105.2主电动机的选择 105.3电动机联轴器的选择 125.4丝杠的选择和计算 125.5同步带及同步带轮的选择及计算 155.5.1选定同步带 155.5.2选定同步带轮 155.6工作台的设计 175.6.1工作台选材 175.6.2相关计算 175.7步进电机的选择 175.8工作台导轨的选择 20结论 24参考文献 25附录 27致谢 28XXX（设计）PAGEPAGE221绪论电火花线切割技术的发展电火花加工使用方面极为广泛，作为工业加工的基石，是任何工厂都不可或缺的线切割加工技术。目前技术已经发展相当成熟。能够满足工厂对产品多样化的需求，在现代的制造工业之中，各国的制造业都是生产力发展的主力，占据超过一半的体量。现代通过设计夹具、工位等多方面的优势，就能够提升电火花加工的创造价值。可见电火花加工在工业制造中的重要程度。且我国的线切割加工技术制造水平与国外技术还存在一定的差距，基本上我国通过仿制国外先进线切割加工技术，而却只能学到皮毛知识，与国外差距巨大。只要通过提升对线切割加工技术的设计，加大研发力度，提升自身设计先进线切割加工技术的能力，才能保证核心利益的逐渐增长，而不是通过数量来取得利润。国外切割设备在脉冲电源、机械系统、断丝机构和加工控制方面具有先进的实施和发展。1、机床的种类和年产量一直在稳步增长。2、高速纺纱系统正变得越来越完善。本课题通过对电火花加工进行建模与设计。了解国内外线切割加工技术发展趋势，对电火花加工结构进行设计，使其符合相关参数要求，并且使用三维软件进行建模。在经济方面以及理论研究方面有着重要作用。既能够了解一般线切割加工技术设计原则与设计步骤又能够提升自身建模、制图的能力。为以后的工作打开好的基础。1.2线切割加工技术的发展方向及意义线切割机床有限公司的加工精度,机床有限公司的现状,应该是在一个相对短的时间内和低速度线切割机在加工精度,竞争难度相当大,但也会非常高,机床的研究与开发成本制造成本将在很大程度上改善,从现实的角度考虑,市场是不合适的。因此,我们必须发展自己的线切割走丝级才能满足带边我国装备制造业落后的局面。线切割加工技术通过其控制系统对零部件进行加工，能够获取符合要求的零部件，上世纪20年代出现的普通线切割加工技术，给机械带来了革命，而上世纪70年代，随着数控技术的不断发展，人们开始用数控线切割加工技术加工复杂零部件了。这对机械制造来说是一场正在的革命。目前的数控线切割加工技术向着更为高端方向发展，其主要的发展趋势有以下几种：第一：智能化，随着科技的不断发展，计算机辅助软件以及人工智能技术的不断升级，使得数控线切割加工技术实现智能化成为基础；第二：模块化，随着分组越来越明确，人们对数控线切割加工技术的要求也越来越多，专业化要求使得通用性线切割加工技术得不到满足，所以通过模块化实施的线切割加工技术将会得以大发展；第三：多轴化，目前使用较多的是三轴或者二轴线切割加工技术，其只能加工某种类型的零部件，而采用多轴化能够加工更为复杂的零部件表面。目前的五轴线切割加工技术已经出现，相信随着时间的变化，其价格将会越来越低的。将会得到更大规模的利用。

2电火花线切割技术内容及研究2.1电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理如图1-1所示,该工具电极(钼丝或铜丝)回答的负电极直流脉冲电源,直流脉冲电源的阳极工件、工具电极和工件的距离在一定范围内,产生脉冲火花放电,把工件。图1-1电火花线切割加工原理图1)．控制台控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对线切割加工技术坐标工作台的运动进行数字控制。2)．线切割加工技术主机线切割加工技术主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。2.1.1电火花线切割正常加工必须具备的条件(1)刀具电极与工件加工表面之间必须有一定的间隙。(2)切割工件时，必须在绝缘工作液中进行。(3)采用脉冲电源，火花放电必须是脉冲和间歇的。(4)处理过的物料必须导电。2.1.2电火花线切割加工机床的基本组成电火花机床可分为机床和控制台两部分。图1-2快走丝线切割机床主机机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以下几方面：转动惯量小、刚度大；摩擦小通过以上因素总结以及结构结构简单，占用空间小等，本设计的方案原理如图3.4所示。

3快走丝电火花线切割机床设计的方案确定回转式电极丝线切割设计。初步确定由传动机构，导丝机构和工作台组成。电火花电极丝在储丝筒上固定，通过导丝轮构成环路，主电动机带动储丝筒转动，从而形成线切割。如下图3-1，图3-2，图3-3：图3-1线切割机的总体传动机构图3.1传动机构图3-2线切割机的Z方向及导丝架图3-3线切割机的XY工作台机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能(即精度高、响应快、稳定性好)，要求设计驱动机构满足以下几个方面的要求:(1)转动惯量小，刚度大，阻尼合适;(2)需要小摩擦(提高机构的灵敏度)，良好的共振(提高机构的稳定性)，小间隙(确保机构的传动精度);(3)其动态特性应与伺服电机等其他环节的动态特性相匹配。基于上述因素和结构简单、占地面积小的特点，本设计的原理图如图3-4所示。图3-4电火花线切割机床设计原理图垂直机构机构的设计方案

4快走丝电火花线切割机的设计4.1快走丝电火花线切割机的结构工作台横向行程/mm250mm工作台纵向行程/mm320mm最大切削厚度/mm300加工最大锥度6/100mm工作台最大承载重量120kg加工最大宽度320mm加工最大长度500mm加工表面粗糙度Ra/μmRa≤2.5μm切割速度/mm/min80加工精度/mm0.015电火花线速度1.1m/s电极丝直径范围φ0.15~φ0.25mm工作液乳化液供电电源380V，三相，50HZ功耗1.5kw图4-1电火花线切割机的三维视图图4-1所示为单线电火花线切割机的三维视图，可以看出其可分为传动机构，即导丝机构（内含导丝的张紧装置），导丝架，升降架（Z方向），XY工作台以及箱体。拉丝机构主要用于驱动电火花电极丝以一定的线速度移动，火花电极丝在存储缸上整齐划一排。在旋转送丝机构的丝鼓时，也需要进行相应的位移，以确保电火花电极丝能整齐地排列在存储管上。气缸径向跳动和轴向脉动小。存储缸可以反转，火花电极丝的线速度在7-12m/s的范围内，或在恒速操作范围内不能调整。4.2储丝筒存储管是电极丝稳定、有序绕组的关键部件之一。它通常由45钢制成。为了减少转动惯量，气缸壁应尽可能薄，根据机床的规格，范围一般为1.5~5mm。为了进一步减少惯性矩，还可以使用铝镁合金材料。气缸壁厚度应均匀，工作表面粗糙度良好，一般R为0.8μm。为了保证丝管总成的动平衡，应严格控制内孔和外圆的同轴度。存储管和主轴径向跳动不应大于0.01mm。在大会之后，轴中心的中心孔定位为重新研磨圆筒的外圆和轴承的轴径。4.3联轴器该电极的轴线和送丝机构中运动组件的中心轴一般不用于长轴，但使用联轴器将它们连接在一起。由于储油缸的频繁更换，在短时间内，耦合会受到正、负方向的剪切力的影响。然而，由于小的力，对中心轴和存储缸的电极轴有很高的同轴要求。

5电火花线切割机床的主要参数计算5.1确定储丝筒基本尺寸确定走储丝筒直径:走丝速度一般在7－12m/s。确定储丝筒直径，选择电动机转速n=1400r/min.由:（5-1）可知当时得：（5-2）当时得：所以选择储丝筒直径应在95.5~163.8之间假设储丝筒的直径D=148mm,则可以得出走丝速度V≈10.8m/s。5.2主电动机的选择储丝筒所需有效功率：（5-3）F—切削力v—储丝筒线速度Pw=27.5×10.81000传动装置总效率：η=η联轴器η轴承3η丝杠（5-4）η联轴器=0.99η轴承=0.99η丝杠=0.96η=0.990.9930.96=0.92电动机所需功率：Pr=Pwη=0.2980.92根据以上数据可选择YS-7112或YS-7124如表6-1:表6-1YS-7112和YS-7124主要参数型号功率(W)电流(A)电压(V)频率(Hz)转速（r/min）效率(%)功率因数额定转矩额定电流最大转矩重量(kg)YS-71123700.1538050280062.49.6YS-71243701.1238050140062.49.1确定电动机转速：D—储丝筒直径nw=60·V·103Dπ=如表6.1所示，YS-7112转速为2800r/min，重量为9.6kg;YS-7124转速为1400r/min，重量为9.1kg。本设计所确定的电动机转速为1273.8r/min，所以本设计选择电动机型号为YS-7124。此型号电动机转速和本设计所需的电动机转速适合，重量轻，结构简单，符合设计要求。5.3电动机联轴器的选择法兰联轴器:结构简单，制造方便，翻盖式联轴器:易于组装和拆卸，不需要沿轴移动两个轴，但平衡是困难的，两个直径必须是相同的圆柱体。它适用于低速传输水平或垂直轴系传输固定负载。套筒联轴器:结构简单，制造方便，径向尺寸小，成本低，但安装方式是沿轴向距离，只能用于连接直径相同的轴外伸轴，通常用于小功率传动轴工作。初步确定储丝筒的外伸轴径：d=(0.8~1.0)d电机=(0.8~1.0)×14=11.2mm~14m（5-7）根据触动装置的工作条件现拟用TL型弹性柱销联轴器。计算其转矩Tc，Tc=KT=1.5×2.5=3.25（5-8）T=9.55Pn=9.55×3231000=3.0N·mTL1联轴器公称转矩Tn=6.3N·m>Tc=3.25N·m许用转速n=6600r/min>n0=1400r/min轴孔直径dmin=9mm，dmax=14mm若取储丝筒外伸段轴径为14mm，则联轴器d1=d电=14mm，d2=14mm，所以TL1型弹性套柱销联轴器满足要求。5.4丝杠的选择和计算作为传动滚珠丝杆的发展越陷越深,滚珠螺杆的传动进度非常高，多用于装备制造领域。工作台尺寸：320×500mm2工作台最大承重：120kg工作台行程：250×320mm2最大切割厚度：300mm机床加工精度：0.02mm切削力：27.5N工作时间：使用5年，每天工作8小时（15000小时）最快进给速度：2m/min工进速度：10mm/min-2m/min其动载荷的计算公式可以按照以下的公式进行计算[6]，即：-这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是负载性质系数，（查表根据本课题的情况可以取fw=1.2）--这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是温度系数（根据本课题的情况可以ft=1）-这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是硬度系数（根据本课题的情况可以fh=1）fa-这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是精度系数（根据本课题的情况可以取fa=1）fk-这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是可靠性系数（根据本课题的情况可以取fk=1）Fm-这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是等效负载nz-这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是等效转速Th这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是是工作寿命将数据代入上面公式，得：Car=17300.0N5.5同步带及同步带轮的选择及计算5.5.1选定同步带设计功率：Pd=KA·P（5-20）其中：KA—载荷修正系数1.6Pd=1.6×0.37=0.6kw由此选定带型为L型，节距pb=5.085.5.2选定同步带轮根据本课题要求的精度要求，其实现功能的精度为高级，选用等级为3级齿轮的精度可以满足要求。大齿轮材料40CR，小齿轮45钢调试。小带锯齿数要大于14齿。我们取z1=34，那么算的：。确定带锯的节圆直径d1，d2小带锯节圆直径可通过以下公式进行选取d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈85.53mm大带锯节圆直径可通过以下公式进行选取d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈85.53mm验证带速v由公式可通过以下公式进行选取﹤vmax=40m/s中心距应当满足以下条件，即:可以算的：我们取中间值为224mm同步带带长按照以下的计算公式进行确定，即：=()==719.70mm5.6工作台控制系统的设计在线切割走丝机的设计过程中，其设计总体框图如图5-1所示：图5-1控制系统设计总体框图5.6.1工作台选材本文考虑到线切割机的强度和硬度HT200，中等强度。5.6.2相关计算工作台的体积（含支架）：V=A·B·H=450×600×50=13500000mm3=13500cm3（5-29）工作台质量（含支架）：m=ρ×V=7.2×13500=97200g=97.2kg（5-30）则最下面丝杠所承受的总质量：m总=2m1+m工件=2×97.2+120=314.4kg（5-31）考虑到其他因素，选取总质量为320kg，因此m总=320kg5.7步进电机的选择对于电动机的选择，首先要考虑提升机的工作环境，判断出它的工作要求，进而选择合适的电机类型。提升机需要工作的场合是经常启动、制动、并且伴有较大的负载。查阅机械设计手册我们选取电机类型为三相异步电动机。三相异步电机的工作原理类似于电磁感应现象，通过材料对电和磁的导通能力不同，相互作用而产生电磁感应，进而将电能转化为机械能进行工作。5.8工作台导轨的选择一、为了提高机床的精度和性能，首选直线导轨具有以下优点:(1)定位精度高，重现性好。(2)摩擦阻力小，可长时间保持精度。(3)能承受四个方向的高负荷能力。(4)适用于高速应用。(5)易于组装和可互换的特点。该机器易于组装和维护最简单的维护。初选其精度等级为5级，丝杆有效行程为350.0mm，允许在使用过程之中产生偏差为30.0μm。滚珠丝杠参数的计算（1）最大工作载荷的计算本课题取最大进给力=5000N，取上面的最大重量数值为500㎏（远远达不到此值），取其摩擦系数为0.04，那么最小的工作载荷是其摩擦力（N）(5-32)丝杠最大载荷是将最大进给力与摩擦力之和，算的：5000＋196＝5196（N）(5-33)平均载荷是：=×=≈3529（N）(5-34)（2）当量动载荷的计算驱动电机最高转速2000r/min对本文选择的线切割机丝杠进行寿命校核：==675（r）(5-35)当量动载荷值：(5-36)式中：—这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是载荷性质系数，本课题取1.5；—这个字母在这个计算公式中代表的具体数学含义就是精度影响系数，根据精度，我们取=0.9。根据要求去=1.5，=0.9，代入数据得≈51.59（KN）(5-37)根据此计算过程，我们选择FF4010-5型内循环浮动返回器双螺母对旋预紧滚珠丝杠副，符合设计要求。我们查阅资料了解到其公称直径为40mm，螺距P为10mm，丝杠外径的数值为39.5mm（3）传动效率的计算将公称直径=40mm，导程=10mm，代入λ=arctan[]，的丝杠螺旋升角λ=。将摩擦角，代入=，得传动效率=93.7%。其尺寸验算过程等同于上章过程。能够满足使用要求。丝杠支承的选择：由于本滚珠丝杆对轴向精度与刚度要求较高，所以采用这次方式轴向固定，选用一端固定，另一端浮动。

结论电火花线切割在硬脆材料加工中应用广泛，在国内外也逐渐成为研究焦点。使其趋向于高速切割，精密切割，变频调速和振动切割的发展。本次课程设计，我对电火花线切割加工和电火花机床都有进一步了解。对电火花加工的工作原理和工作性能进行了分析和研究，可分为三部分:立柱和导丝架，XY工作台。设计过程中，用CAD简单的绘制出各部分的原理图，并对标准件进行选取和校核，UG三维建模做出实体绘制并装配，最后导出2D图。经过综合分析，经济实用，机械性能好，在硬脆材料的高速切削及精密切削中可推广使用。希望在自己在本次毕设过程中能系统的学习机械加工过程中的工艺规程编制方法掌握夹紧机构的功能及设计方法、思路。使自己通过本次毕业设计的过程中对大学四年的所学知识有一个系统性的认知。本课题所设计线切割机的有以下优点:选择的结构方法的生产实际，遵循传动简化的原则，降低了生产成本；传动部件的精度较高，能满足线切割的加工要求；进行了三维图的简单模拟；另外，本课题还有一些不足之处:在结构上创新性较欠缺，创新性不足；设计完成后没有去厂里进行验证，应用性和应用行不足；参考文献[1]濮良贵，纪名刚等.机械设计第八版[M].北京：高等教育出版社，2006:186-383.[2]陈秀宁，施高义等.机械设计课程设计[M].浙江：浙江大学出版社，2009.3.[3]孔凌嘉.简明机械设计手册[M].北京：北京：理工大学出版社，2008.2.[4]陈健,王进,陆国栋.电极损耗分层预变形补偿方法[J].浙江大学学报(工学版).2017(03)[5]庄晓舜,武书昆,刘烨彬,朱烨添,裴景玉.空心电极定长补偿电火花铣削实验研究[J].电加工与模具.2017(01)[6]蒋毅,孔令蕾,李其,平雪良,赵万生.分布式内冲液对多孔质电极电火花加工性能的影响[J].中国机械工程.2015(21)[7]孔令蕾,蒋毅,赵万生,平雪良.多孔质电极电火花加工方法及实验[J].电加工与模具.2014(03)[8]刘林波,张辽远.利用块电极反拷法在线制作和修正工具电极[J].工具技术.2014(06)[9]王彤,张广志.电火花间隙放电状态检测方法综述[J]哈尔滨理工大学学报.2012(03)[10]李达人,蔡一湘,刘祖岩,王尔德.W-Cu合金物理性能模型及理论值计算[J].中国钨业.2011(06)[11]王玉魁,解宝成,王振龙,彭子龙.气中微细电火花沉积加工的单脉冲放电过程热力学仿真(英文)[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina.2011(S2)[12]张淑奎,王燕青,黄河,白基成.旋转电极内冲液电火花铣削加工流场仿真及实验研究[J].电加工与模具.2011(01)[13]Comparativestudyondischargeconditionsinmicro-holeelectricaldischargemachiningoftungstencarbide(WC-Co)material[J].Hyun-SeokTAK,Chang-SeungHA,Dong-HyunKIM,Ho-JunLEE,Hae-JuneLEE,Myung-ChangKANG.TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina.2009(S1)[14]李茂盛,迟关心,王振龙,王玉魁,戴立.Micro