【機械畢業(yè)論文】便攜式電火花小孔機結(jié)構(gòu)設計

1、蘇州科技學院畢業(yè)設計論文設計題目院 系 專 業(yè) 學生姓名 起迄日期 設計地點 指導教師便攜式電火花小孔機結(jié)構(gòu)設計機電工程系機械設計制造及其自動化夏旭 學2013 年校內(nèi)號 0930116120曰2013年職稱職稱實驗師完成日期:便攜式電火花小孔機設計摘要電火花加工技術(shù)是先進制造技術(shù)的一個重要組成部分，是機械制造業(yè)中最廣泛采用的機 械切削和磨削加工的重要補充和發(fā)展。隨著新世紀電火花加工技術(shù)的不斷發(fā)展，同時也對電 火花加工機床的可操作性、加工效率和加工質(zhì)量提出了越來越高的要求。智能控制作為一種 新興理論，為解決復雜過程的控制提供了一條有效途徑，已逐漸成為電火花加工領(lǐng)域中的一 個新的研究熱點，由此幵

2、發(fā)而來的新技術(shù)產(chǎn)品正不斷帶來巨大的經(jīng)濟效益。本文通過對現(xiàn)有的電火花加工機床的研宂，針對機械行業(yè)的需求，設計開發(fā)了便攜式電 火花小孔機。設計了便攜式電火花小孔機的機械結(jié)構(gòu)，并重點對主軸傳動部分進行設計。 關(guān)鍵i司：電火花加工；便攜式；小孔機；機械結(jié)構(gòu)abstractedm technology is an important part of advanced manufacturing technology，is an important supplement and development of mechanical cutting and grinding machining in mach

3、ine manufacture. with the continuous development of new century electric spark machining technology， but also on the edm machine tool operation，the machining efficiency and quality put forward higher requirements. intelligent control is a newly developed theory，which provides an effective way for th

4、e control of complicated process，has gradually become a new hotspot in the field of electric spark processing technology，new product development and thus to continuously bring huge economic benefits.in this paper, through the study of edm machine tool of the existing machinery，according to industry

5、needs, design and development of portable electric spark small hole machine. the design of the mechanical structure of portable electric spark machine holes，and focus on the main shaft transmission part design.keywords: edm; portable; small hole machine; mechanical structurehi目錄j商要-iabstract ill第一胃親

6、11.1課題研宄的意義11.2國內(nèi)外電火花加工的發(fā)展21.2.1國外電火花加工的的發(fā)展21.2.2我國電火花加工的發(fā)展21.3電火花加工原理31.4本論文研宂的主要內(nèi)容3第二章便攜式電火花小孔機方案分析52.1便攜式電火花小孔機加工的優(yōu)勢52.2便攜式電火花小孔機適用范圍及特點52.3設計方案62. 3. 1 方案要求62.3.2方案功能設計與分析72. 3.3控制部分的作用72. 3.3控制部分的組成及作用82.4本章小結(jié)9第三章機械結(jié)構(gòu)的設計103.1 103.2導軌的選擇和計算113. 2. 1 導軌113.2.2滑軌的選擇123.3絲杠的設計153.4伺服電機的選擇173.4.1軸向進

7、給伺服電機的選擇173.4.2工作頭旋轉(zhuǎn)伺服電機的選擇18iv3.5軸承的設計計算193.6本章小結(jié)20第四章結(jié)論214.1本論文取得的結(jié)果214.2設計的心得總匯21至文i射22辦文獻;23第一章緒論1.1課題研究的意義電火花加工具有非常明顯的優(yōu)勢。由于它擁有的適合于任何難切削導電材料，并且可以 加工特殊及復雜形狀和結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，在機械加工領(lǐng)域中，一直占據(jù)著非常重要的位置。因此， 電火花加工被廣泛地應用于模具的制造，和特殊形狀的加工等方面。為了提高電火花加工的教學課堂效果，以及相關(guān)培訓所能達到的效果，設計、開發(fā)一個 能夠被用于教學演示的便攜式微型電火花加工機床，具有非常重要的意義。另外，本項h

8、所研制的便攜式電火花加工機床，也可以作為一種便攜式的電火花加工工 具，在不常使用或不易使用大型電火花加工設備的地方，對于科研和生產(chǎn)中各種難加工材料、 難加工型孔和難加工結(jié)構(gòu)的加工，具有重要的、難以替代的作用。電火花小孔機屬于電火花加工機床的一種。其工作原理是利用連續(xù)移動的細金屬絲（稱 為電極絲）作電機，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。與電火花線切割機床、 成型機不同的是，它的電脈沖的電極是空心銅棒。介質(zhì)從銅棒孔穿過與工件發(fā)生放電，腐蝕 金屬達到穿孔的目的，用于加工超硬鋼材、硬質(zhì)合金、銅、鋁及任何可導電性物質(zhì)的細孔。作為先進制造技術(shù)的一個重要分支，特種加工技術(shù)，尤其是電火花加工技術(shù)，自

9、20世紀 40年代開創(chuàng)以來，歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，己成為先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部 分。電火花加工具有以下優(yōu)點：1. 可以加工難以用金屬切削方法加工的零件，不受材料硬度影響。2. 由于工具電極與工件電極不直接接觸，沒有機械切削力。所以在制作工具電 極時不必考慮其受力特性，工具電極可以做的十分微細，能進行微細加工和復雜型面 加工。3. 電火花加工是通過脈沖放電來腐蝕金屬材料的，而脈沖電源的參數(shù)隨時可調(diào)， 因此在同一情況下，只需調(diào)整電參數(shù)即可切換粗、半精、精、超精加工。電火花加工的局限性：1. 電火花加工生產(chǎn)效率低2. 被加工的工件只能是導體3. 存在電極損耗，這就影響了成型精度4. 加

10、工表面有變質(zhì)層5. 加工過程必須在工作液中進行。電火花加工時放電部位必須在工作液中，否 則將引起好常放電。6. 線切割加工有厚度極限。1.2國內(nèi)外電火花加工的發(fā)展1.2.1國外電火花加工的的發(fā)展目前計算機技術(shù)廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域，電火花加工實現(xiàn)了數(shù)控化和無人化。美國、円本 的一些電火花加工設備生產(chǎn)公司依靠其精密機械制造的雄厚實力，通過兩軸、三軸和多軸數(shù) 控系統(tǒng)、自動工具交換系統(tǒng)及采用多方向伺服的平動、搖動方案，解決了電火花加工技術(shù)屮 一系列實質(zhì)性的問題。隨著具有高精度、高剛度、高自動化、高加工表面粗糙度的機床不斷 岀現(xiàn)，使加工的功能及范圍不斷擴大。如今，在國際上，電火花加工可以加工大至數(shù)十噸重

11、的模具和零件，小至兒微米的微孔。1.2.2我國電火花加工的發(fā)展20世紀50年代初期，我國開始研究和試制電火花鍍敷設備，即把硬質(zhì)合金用電火花工 藝鍍敷在高速鋼金屬切削刀具和冷沖模刃口上，提高金屬切削刀具和模具的使用壽命。同時 我國還成功研制了電火花穿孔機，并廣泛應用于柴油機噴嘴小孔的加工。20年代初，上?？茖W院電工研究所成功研制了我國第一臺靠模仿形電火花線切割機床。 隨后乂出現(xiàn)了具有我國特色的冷沖模工藝，即直接采用凸模打門模的方法，使凸問模配合的 均勻性得到了保證，大大簡化了工藝過程。60年代末，上海電表廠張維良工程師在陽極切割的基礎(chǔ)上發(fā)明y我國獨有的高速走絲 線切割機床。上海復旦大學研制出電火

12、花線切割數(shù)控系統(tǒng)。70年代隨著電火花工藝裝備的不斷進步，電火花型腔模具成型加工工藝已經(jīng)成熟。線 切割工藝也從加工小型冷沖模發(fā)展到可以加工中型和較大型模具。切割厚度不斷增加，加工 精度也不斷提高。80年代以來計算機技術(shù)飛速發(fā)展，電火花加工也引進了數(shù)控技術(shù)和電腦編程技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的普及，使人們從繁重、瑣碎的編程工作屮解放出來，極人的提高了效率。1.3電火花加工原理電火花加工是一種新的加工技術(shù)，自五十年代以來，我國開始研宄和試用。經(jīng)過不斷發(fā) 展，已得到日益廣泛的應用，成為加工各種模具和零件的冇效方法。電火花加工是利用兩極見脈沖放電時產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象，對材料進行加工的方法。早在十九世紀，人們就發(fā)現(xiàn)了電

13、器開光的觸點開閉時，以為放電，使接觸部位燒蝕，造 成接觸面的損壞。這種放電引起的電極燒蝕現(xiàn)象叫做電腐蝕。起初，電腐蝕被認為是有害的， 為減少和避免這種有害的電腐蝕，人們一直在研究電副食產(chǎn)生的原因和防止的辦法。當人們 掌握了它的規(guī)律之后，便創(chuàng)造條件，轉(zhuǎn)害為益，把電腐蝕用于生產(chǎn)中。研究結(jié)果表明，當兩極產(chǎn)生放電的過程屮，放電通道瞬時產(chǎn)生大量的熱，足以使電極材 料表面局部熔化或汽化，并在一定條件下，熔化或汽化的部分能拋離電極表面，形成放電腐 蝕的坑穴。二十世紀四十年代初，人們進一步認識到，在液體介質(zhì)中進行重復性脈沖放電時，能夠 對導電材料進行尺寸加工，因此，創(chuàng)立了 “電火花加工法”。電火花加工是與機械

14、加工性質(zhì)完全不同的一種新工藝、新技術(shù)。機械加工是通過機床部 件的相對運動，用比工件材料硬的刀具去切除工件上多余的部分，來得到成品零件的。但隨 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、高 韌性、高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)，具有各種復雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工件越來越多, 仍然采用機械加工法，有時是難于加工或無法加工的。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法。電火花加工法能夠適應生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應用 中顯出很多優(yōu)異性能，因此得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應用。1.4本論文研究的主要內(nèi)容本人系統(tǒng)學習了電火花加工技術(shù)的知識，查閱了一些

15、相關(guān)的文獻資料，在此基礎(chǔ)上，結(jié) 合本人的設想和設計工作中需要解決的任務，主要進行了以下兒項工作：(1) 進行電火花小孔機本體結(jié)構(gòu)的方案分析和設計。(2) 對電火花小孔機主要傳動部件的設計和計算。(3) 主傳動系統(tǒng)的設計。第二章便攜式電火花小孔機方案分析2.1便攜式電火花小孔機加工的優(yōu)勢隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，機械行業(yè)對各種機械設備零件的加工量愈來愈大，對其質(zhì)量和 精度要求，也再不斷提高。我們都知道，在機械加工過程中，容易將絲錐、鉆頭、絞刀等加 工工具斷折在工件內(nèi)部，不僅影響生產(chǎn)進度，還會降低產(chǎn)品質(zhì)量，目前常規(guī)的辦法是手工提 取或用電火花加工機提取，既費吋又費力，冇吋還會將工件報廢，給企業(yè)造成很人

16、的經(jīng)濟損 失。該項目是針對上述問題而開發(fā)的高技術(shù)產(chǎn)品。不但用于模型的制造、維修、斷錐鉆頭及 破損刀具在工件內(nèi)部的提取，還可作為培訓模具專業(yè)人員的入門機型，是一靈活多用的小型 五金工具。此外，該項目投產(chǎn)后，其產(chǎn)品主要應用于機械制造，汽車制造、加工、修理及特種加工 行業(yè)，作為特種加工工具（便攜式小型設備）使用。各大、中、小企業(yè)都適用，具有很強的實 用性和通用性。容易普及和推廣?？山o生產(chǎn)本產(chǎn)品的企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，其社會效益 也是不可估量的。例如生產(chǎn)汽油機、柴油機的企業(yè)及模具加工企業(yè)，每年因為絲錐、鉆頭以 及其他加工工具折斷在工件內(nèi)部，無法取出而造成廢品，其經(jīng)濟損失約占67%。因而，該 產(chǎn)品的市

17、場需求量相當大。該產(chǎn)品還可以和數(shù)控銑、立銑、加工中心等設備配合使用，完成數(shù)控放電加工所能完成 的任務?？蔀樾⌒吞胤N加工企業(yè)和小型模具加工企業(yè)節(jié)省大量的設備費用。降低生產(chǎn)成本， 提高了產(chǎn)品的利潤，而產(chǎn)品本身成本低廉，其經(jīng)濟效益也就不言而喻。2.2便攜式電火花小孔機適用范圍及特點電火花小孔機的適用范圍主要有以下兒點：1、去除折斷在工件中各種直徑的絲錐、鉆頭、絞刀、螺釘、塞規(guī)等工具/刀具；2、可在任意大小、形狀的工件上加工；3、工件上各種角度位置的加工；4、加工非精度要求孔；5、尤其適用于難于在電火花機床上加工的大型工件。其特點有以下幾點:1、釆用電蝕原理去除折斷刀具，非接觸加工，加工中不受力，不損

18、傷工件;2、便攜式設計、可以方便的在各種環(huán)境下使用；3、采用磁性底座，加工裝置可以吸到工件上加工；4、工作頭可任意角度調(diào)整；5、自動進給加工，不占用人員；7、采用水作工作液，經(jīng)濟方便；8、電源采用單相220v電源，可方便接線；10、加工深度自動控制；11、采用專用電極，可以做200mm以內(nèi)的深孔加工作業(yè)；12、內(nèi)置進口高壓電磁水泵，給水方便快捷，啟動后2秒鐘內(nèi)出水；13、提供多種選購件以適用于不同的需求；14、提供磁力外部給水管，方便外部給水作業(yè)；2.3設計方案2.3. 1方案要求設備性能：1. 能加工不銹鋼、淬火鋼、硬質(zhì)合金、銅、鋁等各種導電材料；2. 能加工孔徑0. 3-3. 0，最大深徑

19、比能達200:1以上；3. 加工速度可達10-50mm/min；4. 直接使用&來水作工作液；5. 外形小巧，便于攜帶。主要技術(shù)參數(shù)：1. 工作臺面尺寸：460 x 260mm2. 最大加工深度：200mm3. 加工孔徑0. 3-3mm4. 最大加工速度：10-50mm/min5. 供電電源：220v6. 整機重量：20kg2.3.2方案功能設計與分析電火花小孔機主要由機械部分和控制部分兩個部分組成。控制部分和機械部分構(gòu)成了電 火花小孔機的整體。2. 3.3控制部分的作用電火花加工在微觀上表現(xiàn)為兩極間的脈沖性火花放電，間隙放電過程是一個極其復雜的 過程，受到多種因素的干擾，使加工過程的

20、穩(wěn)定性很難得到保證。對于手動控制的電火花加 工機床的加工，要求操作人員經(jīng)常調(diào)整伺服進給、脈間、抬刀、沖液等參數(shù)，保持加工過程 的穩(wěn)定和高效，由于控制參數(shù)多，存在相互影響，對操作人員的經(jīng)驗有較高的要求。而具有 自動控制功能的電火花加工機床，目前還不能完全脫離人的因素，在加工的穩(wěn)定性和高效性 方面，與機器相比，熟練工人仍具有較大的優(yōu)勢。面向快速制造的電火花加工技術(shù)要求加工 過程的無人化和智能化，這也是電火花加工研宄領(lǐng)域的一個重要方向。a前該方向尚存在兩 方面的問題需要解決：一方面是離線參數(shù)的選擇，如電規(guī)準選取等，可以通過智能數(shù)據(jù)庫及 專家系統(tǒng)來解決；另一方面是控制參數(shù)的在線調(diào)節(jié)問題，如脈沖間隔、抬

21、刀、伺服參考電壓 等，由于h前尚沒有有效的數(shù)學模型可以利用，這類問題只有依靠智能控制方法來解決。電火花加工過程控制通常包括三部分；1. 加工前工藝參數(shù)的選擇。主要是根據(jù)以往的加工經(jīng)驗，選擇合適的加工規(guī)準，以滿足 加工質(zhì)量的要求。這種功能可以由智能專家系統(tǒng)完成，智能專家系統(tǒng)以加工速度為評價標準， 以工具、工件材料、工作液性質(zhì)及加工零件復雜性為約朿條件，根據(jù)工藝參數(shù)與加工質(zhì)量（包 括表面粗糙度、仿型精度）之間的關(guān)系，給出合理的加工規(guī)準，m內(nèi)外在這方面己有許多研宄 成果報道。2. 加工屮放電狀態(tài)的控制。主要是以放電狀態(tài)為評價標準，對工藝參數(shù)進行在線調(diào)整， 以保證加工長時間高效、持續(xù)、穩(wěn)定進行。通常的

22、電火花加工控制主要是針對這部分而言， 對它的研究一直是電火花加工領(lǐng)域的熱點，各種研究成果層出不窮。3. 各種復雜形面加工的數(shù)控。主要是以加工軌跡跟蹤的精確性為評價標準，對各空間伺 服坐標軸進行實時控制，以保證加工的仿型精度。這方面的研宄從五十年代初開始，發(fā)展極 為迅速，到a前為止，理論上已基本成熟。2.3.3控制部分的組成及作用電火花加工由于其非接觸加工的特點，加工放電間隙很小，要求其在電極進給方向具有 更精確的伺服迸給控制。其主要特點冇：脈沖放電的能量密度高：脈沖放電的持續(xù)時間極短, 產(chǎn)生的熱量傳導擴散范圍?。杭庸r，工作電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極 ?。恢苯永秒娔芗庸ぃ阌?/p>

23、實現(xiàn)加工過程的自動化電火花加工系統(tǒng)分析及智能控制方案的 設計。其結(jié)構(gòu)簡閣如閣2-1所示：15脈沖電源線15.磁力表座16.升降臂17.升降臂鎖緊把手18.升降軸19.定深鎖緊螺釘20.電極卡頭21.鱷魚夾（接工件）22.主軸頭旋轉(zhuǎn)控制把手23.沖水接頭圖2-1電火花小孔機機械部分結(jié)構(gòu)簡圖由上述結(jié)構(gòu)簡閣可知：本加工成型機主要包括：支架和箱體單元，其中箱體單元是一臺 電火花加工機的重點，本文在下文將詳細介紹。2.4本章小結(jié)本章主要擬定便攜式電火花小孔機的設計方案，其主要包括電氣控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)系 統(tǒng)。通過本章我們基本確認本設計的具體方案，為下文的設計計算打下基礎(chǔ)。第三章機械結(jié)構(gòu)的設計3.1概述由

24、上述結(jié)構(gòu)簡圖可知：本加工成型機主要包括：支架和箱體單元，其屮箱體單元是一臺 電火花加工機的重點，所以本文重點介紹主軸箱系統(tǒng)的設計。主傳動箱體結(jié)構(gòu)圖如圖34所示，在整個便攜式電火花小孔機中，其起到的作用是電加 工的微動進給，定位，加工深度的設定。是整個便攜式電火花小孔機的重耍組成單元。本加工成型機主要包括：箱體，伺服電機，滾珠絲杠，直線導軌，微動裝置，加工頭等。 卜*面具體分述如下。圖3-1主軸箱結(jié)構(gòu)3.2導軌的選擇和計算3.2.1導軌1）導軌的功用在各類機器和儀器上，運動部件在支撐部件上運動，兩個部件相互接觸的部分稱為導軌。 導軌的功用是為運動部件導向和承受載荷。在導軌副屮，運動的一方稱為動導

25、軌，不動的一方稱為支撐導軌。動導軌相對于支撐導軌一般只冇一個自由度的運動。導軌和軸承在功用、工作原理和機構(gòu)上都有很多相同之處，特別是圓周運動的導軌更是如此，導軌設計和軸承設計有許多共同之處。異軌還常常是整個機器或儀器的安裝、裝配和工作基準。2）對導軌的基本要求（1）導向精度是指運動部件沿著導軌運動的軌跡的準確性。這是導軌工作質(zhì)量最重要的 指標。特別是精密機械和儀器。影響導向精度的因素有：1. 導軌的結(jié)構(gòu)和截面形狀；2. 導軌的加工質(zhì)量（幾何精度、接觸精度和粗糙度）以及裝配調(diào)整質(zhì)量；3. 導軌和其支撐件的剛度及熱變形；4. 潤滑狀況。（2）精度的保持性耍在規(guī)定的期限內(nèi)保持導軌的初始精度。對精密或

26、大型機械，由于成本高，希望能比較 長的時間保持精度。影響精度保持性的因素冇：耐磨性。耐磨性與導軌的材料、硬度和摩擦表面的情況有關(guān)，還與導軌副的材料匹配有 關(guān)。1）導軌的結(jié)構(gòu)和截面形狀（磨損后能否自動補償或調(diào)整很方便）2）潤滑狀況好壞。3）防護裝置的好壞。（3）運動的平穩(wěn)性和靈敏性要保證在低速運動或微量運動時不產(chǎn)生爬行，能實現(xiàn)要求的定位精度。影響運動平穩(wěn)性和靈敏度的因素有：1）導軌面的摩擦特性（與導軌的材料、類型機潤滑狀態(tài)有關(guān)）。2）傳動系統(tǒng)的剛度。3）負載情況。（4）其他1）結(jié)構(gòu)簡單可靠。2）工藝性好。3）維修方便。4）價格合理。3）導軌的分類按運動形式分類（1）直線運動導軌1）直線運動導軌副

27、，動導軌支撐在靜導軌上，支撐載荷并作往復直線運動。2）直線運動導軌的動導軌和支撐導軌（靜導軌）一般不等長，動導軌常比支撐導軌短。 若動導軌在支撐導軌上移動的位置和長度經(jīng)常改變，則支撐導軌外露部分容易調(diào)入異物損壞 導軌，需注意防護。此外，支撐導軌在長度方向上磨損不均勻，會影響導向精度。3）直線運動導軌的長度決定于運動部件的尺寸、行程及對強度、壽命、剛度的要求。4）直線運動導軌一般由螺旋螺母、齒輪齒條、液壓缸和氣缸等傳動驅(qū)動。這些傳動件沒 有導向作用，導軌起導向和支撐作用。當精度耍求特別高時，為了減小導軌磨損而増設副導 軌，專門用于承受載荷。（2）回轉(zhuǎn)運動導軌1）冋轉(zhuǎn)運動導軌起支撐和定中心作用。2

28、）回轉(zhuǎn)運動導軌的動、靜導軌在整個圓周上始終接觸，導軌沒有外露。因此在圓周方向 上沒有磨損不均勻問題，但在徑向由于半徑不同，各點磨損不均勻。導軌不外露，防護簡單， 但散熱困難。3. 2.2滑軌的選擇根據(jù)設計參數(shù)確認：本設計的軸向運動的行程為200mm,進給速度為0. lm/s。無明顯碎屑，要求壽命為10年。精度、剛性滿足一般要求。負荷方式，承受豎直向下的力和較小的轉(zhuǎn)矩。1）選擇導軌型號hgw 10cc, hg系列，無法蘭型滑塊，滑塊固定方式為上鎖式。2）導軌工作計算（1）受力條件1）進給部分工作臺安裝有兩個導軌；2）進給部分重量為工作尖的重量g = 3權(quán)；（2）受力計算進給部分重力g給每個滑塊的

29、力:gg_3xlo t4=7.57v（3）壽命計算當線性滑軌承受負荷并作運送時，珠道表面與鋼珠因不斷的受到循環(huán)應力的作用，一旦 到達滾動疲勞的臨界值，接觸面就會開始產(chǎn)生疲勞破損，并在部分表面發(fā)生魚鱗狀薄片的剝 落現(xiàn)象，此種現(xiàn)象叫做剝離。壽命，珠道表面及鋼珠因材料疲勞而產(chǎn)生表面剝離現(xiàn)象時為止 的總運行時間。計算壽命時間公式lh =(*)3x50x10sx60lh,壽命時間hs :運行速率m/min%:負荷比由尺寸表知，hgw 10cc型號的基本動額定載荷c = 38. 74aw。負荷大小jp = /、=1.2x7.5 = 9；v （f根據(jù)負荷狀況與使用速度選擇）f根據(jù)由表7-1選運行速率s =

30、6m/min ,帶入上式屮lh =(38.74 30.009x50xl036x60= 2.3xl05/?符合要求。表3-1負荷系數(shù)f負荷狀況使用速度f無沖擊力且平滑v15m/min1 1.2微笑沖擊力15m/min<v:$60m/min1.2 1.5普通負荷力60m/min<v120m/niin1.5 2.0受沖擊力及振動v>120m/min2.03. 54）互換性單出件精度根據(jù)型號與等級選擇，木設計因受力較小精度要求不高，選用普通級。 以下列出線性滑軌的各項精度：高度 h ±0.1/zm成對高度h的相互誤差o.o2/77成對寬度n的相互誤差0.02/m行走平行度精

31、度御m（5）導軌預緊預緊力是預先給予鋼珠負荷力，利用鋼珠與鋼道之間負向間隙給予預緊，以提高線性滑 軌的剛性及消除間隙。小規(guī)格建議選用輕預緊，以避免因預緊選用過重降低其使用壽命。木設計中拋光機負荷輕且要求一定精度，選用的導軌是小規(guī)格的，采用輕預緊。采用預緊力為0.05c0.07c（c = 38.74jw）（6）剛性導軌承受負荷時，滑塊或線性滑軌等在容許負荷的范圍之作彈性變形，此時的變形量 與負荷的比就是線性滑軌的剛性值。可以依據(jù)剛性值計算線性滑軌的變形量，以確定是否影 響設備精度。變形量的計算公式：k5一一變形量p工作負荷(kn)k：剛性值/：負荷系數(shù)在上述計算中知工作負荷p = 2646n由h

32、gw45cc規(guī)格的線性滑軌采用輕預緊選擇剛性值0.77選用f = 2,代入式2x2.640.77=6.86/m符合要求。(7) 潤滑采用潤滑汕脂潤滑，在滑塊的前端裝上汕嘴以供手動打汕。單個滑軌的潤滑汕脂汕量為1cm3 o潤滑頻率，每運行l(wèi)ooh/i補充油脂一次。3.3絲杠的設計滑動螺旋的特點：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便；易于實現(xiàn)逆行程自鎖，工作安全可靠； 摩擦阻力大，傳動效率低；容易磨損，軸向剛度較差。滾珠螺旋的特點：摩擦阻力小，傳動效率高；磨損小、壽命長、工作可靠性好； 具有運動的可逆性，應設防逆動裝置；軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；結(jié)構(gòu)復雜，加 工制造較難;預緊后得到很高的定位精度(約達5um/3

33、00 mm)和重復定位精度(可達12um)o參照設計耍求發(fā)現(xiàn)，滑動螺旋和滾動螺旋均可滿足耍求。擬選定滾動螺旋傳動方式。(1) 滾珠絲桿副的選用與校核計算導軌摩擦力fu=u(ml +m2)g=16n其中ml =10 kg移動負載；m2 =70 kg工作臺質(zhì)量和滑塊質(zhì)量； u=0.15導軌與支撐之間的摩擦系數(shù) u直線導軌的動摩擦因素0.02(2) 軸向載荷fxmax和等效軸向載荷fm的計算fxmax=kfx+u(fz+g)+( m, + m2 )a= 1.15x16+16+30=78n其中負載移動阻力系數(shù)k=1.15;fx一一負載移動阻力；fz= m2 g; g= m, g; a=v/t =0.1

34、 m/s2;fxmax=fm=78n;(3) 預設滾動絲桿棊本參數(shù)螺紋公稱直後d0=10mm ；導程ph=5mm；鋼球直徑dw=l .488mm;圈數(shù)x列數(shù)ixk=2.5xl；螺桿滾道曲率rs=0.52 dw;轉(zhuǎn)速 n=v/ph=1200r/min;(4) 計算動載荷 ca ： ca =kh kf kh k1 fm/kn=26280n 壽命系數(shù)：kh=(lh/500)l/3工作壽命lh查下表3-2:表3-2各類機械預期工作時間機械類型lh備注普通機械500010000晉通機床1000015000250 (天)x16 (h) x 10數(shù)控機床20000（年）x0.5 （開機率）精密機床20000

35、=20000測試機械15000航空機械1000由于是普通絲桿傳動，選lh=15000h; 乂查表3-3得:表3-3a載荷系數(shù)載荷性質(zhì)無沖擊平穩(wěn)時一般運行有沖擊和振動kf1-1.21.2-1.51.5-2表3-3b硬度系數(shù)硬度系數(shù)大于等于585550kh1.01.111.56表3-3c精度系數(shù)精度系數(shù)1、2、34、57ka1.00.90.8由上表知：載荷系數(shù)kf=1.2;動載荷硬度系數(shù)kh=1.0;轉(zhuǎn)速系數(shù)kn= (33.3/n) 1/3,其巾n是絲桿轉(zhuǎn)速；短行程系數(shù)kl=1.0。即(5) 螺旋導程角入入=arctan ph/ ji do= arctan0.417=4.6°(6) 基木

36、額定載荷校核caca=fc (icosa) 0.7z2/3dwtana=321nfc= kf kh ka fm=262.8其屮fc:與滾珠絲桿副滾道的幾何形狀制造精度和材料有關(guān)的系數(shù)一圈螺紋滾道內(nèi)的鋼 球數(shù)量z=ndo/dw;鋼球滾到便面在接觸點處的公法線與螺紋軸線的垂直線間的夾角a=45o由上可知：ca大于ca'所以符合要求。3.4伺服電機的選擇3.4.1軸向進給伺服電機的選擇己知條件.工作臺在直線導軌上的摩擦力fu=16n,暫定穿軸的作用力為10kg 即：= 0j21mtfph 116x0.005 2/t/72x3/14x0.9t絲杠所需驅(qū)動轉(zhuǎn)矩nm f絲杠的軸上作用力n ph絲杠

37、的導程m77絲杠的傳動效率0.9根據(jù)產(chǎn)品樣本，電機的扭矩耍為所需驅(qū)動扭矩的1.5倍，即:7=1.5xo.121 = o.18a.m根據(jù)丙門子選型樣木：我們選擇電機的型號為：1fk7 040-5af71。表3-4為為該電機的主要技術(shù)參數(shù)。表3-4 1fk7 040-5af71型伺服電機主要參數(shù)額定轉(zhuǎn)速力矩慣性矩重量r/minnmj/kgm2kg30000.71.1 x10-42.63.4.2工作頭旋轉(zhuǎn)伺服電機的選擇己知條件.假設加工式的阻力為20n,伺服電機和工作尖的減速比為2,同步帶的直徑為20mm 即：t=20x0.01 -2-=0.1 wm根據(jù)產(chǎn)品樣本，電機的扭矩要為所需驅(qū)動扭矩的1.5倍

38、，即:7；q =1.5x0.1 = 0.15n.m根據(jù)西門子選型樣本：我們選擇電機的型號為：1fk7 030-5af71。表3-4為為該電機的主要技術(shù)參數(shù)。表3-5 1fk7 030-5af71型伺服電機主要參數(shù)額定轉(zhuǎn)速力矩慣性矩重量r/minnmj/kgm2kg30000.50.9 x10-42.33.5軸承的設計計算滾動軸承的壽命計算公式如下：£ =（女 xl06（轉(zhuǎn)）在實際計算中，一般用工作小時數(shù)表示軸承的額定壽命，這時上式改寫為c 106l/?=（-rx（h） h p 60"式中 lh軸承的額定壽命，h;p當量動負荷，n; n軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；一一壽命指數(shù)，對

39、球軸承為3,對滾子軸承為10/3;c額定動負荷，n。當量動負荷p的計算公式如下：p=xf，yfjn）.式中 f 一一實際徑向負荷，n;f實際軸向負荷，n;x 一徑向系數(shù)；如下表；y 一一徑向系數(shù)；如下表；表3-5 1fk7 030-5af71型伺服電機主要參數(shù)軸承類型單列軸承雙列軸承f“，f(,，frefa，f，exyxyxyxy推力軸承tg漢1通過查閱相關(guān)資料可以確定選7000c的推力軸承3.6本章小結(jié)本章主要設計計算了便攜式電火花小孔機的主軸箱系統(tǒng)，重點計算了，導軌，絲杠，伺 服電機。通過本章的計算確定傳動箱各個主要部件的尺寸。第四章結(jié)論4. 1本論文取得的結(jié)果(1) 完成了便攜式電火花小孔機本體方案創(chuàng)成、分析確定，進行了便攜式電火花小孔機 機械結(jié)構(gòu)和零件的設計(2) 進行了便攜式電火花小孔機機械結(jié)構(gòu)的設計，包括一些零部件的選型和設計計算。4.2設計的心得總匯高效穩(wěn)定、價格低廉、操作靈活的電火花加工機床一直是人們不斷追求的目標。然而， 傳統(tǒng)的電火花加工機床體積龐大，價格昂貴，為廣大的機械加工行業(yè)帶來了諸多不便。本文