2009電火花線切割機(jī)床設(shè)計(jì)

目錄前 言第一章緒 論1.1電火花切割機(jī)床背景1.2課題目的和意義1.3應(yīng)解決的問題1.4電火花切割機(jī)床的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)第二章電火花加工技術(shù)2.1電火花加工的原理2.2電火花加工的特點(diǎn)2.3電火花加工的應(yīng)用第三章課題分析第四章環(huán)保體型 HSWEDM型電火花機(jī)床介紹4.1機(jī)床部分4.2機(jī)床本體尺寸第五章設(shè)計(jì)相關(guān)說明5.1床身結(jié)構(gòu)及材料的選擇5.2立柱及其材料的選擇第六章機(jī)床的設(shè)計(jì)6.1床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.2立柱的設(shè)計(jì)6.3裝配圖第七章設(shè)計(jì)總結(jié)及展望7.1工作總結(jié)7.2技術(shù)展望參考文獻(xiàn)致謝摘要環(huán)保 - 體型 HSWEDM機(jī)床是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改造， 圍繞環(huán)保美觀使用方便，把機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了改進(jìn)， 工作循環(huán)液箱體放到了床身底座里面，同時(shí)絲筒線架放到了立柱的前上方。 在布局上更加好看， 并且使得污水循環(huán)不暴露在外面，從而更加環(huán)保。由于現(xiàn)在電火花加工這一新技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)對(duì)這種加工液的循環(huán)過濾使用提出了更高的要求。使得我們研究人員在環(huán)保循環(huán)等領(lǐng)域不斷的研究創(chuàng)新，這款機(jī)床就是能夠具體體現(xiàn)這點(diǎn)的設(shè)計(jì)。一體型 HSWEDM機(jī)床，保證裝夾區(qū)與上絲區(qū)同工位的線切割機(jī)床。同時(shí)，它的設(shè)計(jì)還在不斷的進(jìn)行更新，希望不久的將來它能得到認(rèn)可并投入生產(chǎn)使用。關(guān)鍵詞： HSWEDM ；工作循環(huán)液；裝夾區(qū)；上絲區(qū)；AbstractThe environmental - Body HSWEDM of the machine is on the basis of traditional machine tools transformation around the green and beautiful and easy to use, the basic framework of the machine has been improved, the the work circulating fluid box on the inside of the bed base, wire tube line stand-of before the top of the column. More attractive layout and recycled waste water is not exposed to the outside, and thus more environmentally friendly.Due to the EDM the rapid development of this new technology, the loop filter processing solution put forward higher requirements. Allows us to researchers in the field of environmental protection cycle continuous research and innovation, this machine is a concrete manifestation of this design.A Body HSWEDM machine to ensure that the clamping area and wire area with station WEDM. The same time, its design continues to be updated, I hope that in the near future, it can be recognized and put into production use.Keywords:HSWEDM;Working circulating fluid;Clamping area;On the wire area;第一章緒 論1.1電火花切割機(jī)床背景電火花線切割加工(Wire cut Electric Discharge Machining,簡(jiǎn)稱 WEDM)是在電火花加工基礎(chǔ)上于2 0世紀(jì) 5 0年代末最早在蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種新工藝 , 其基本原理是利用線狀電極 ( 銅絲或鉬絲 ) 作電極 , 對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電 , 產(chǎn)生微電腐蝕進(jìn)行切割 , 簡(jiǎn)稱線切割。電火花線切割機(jī)屬電加工范疇，是由前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點(diǎn)受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法。線切割機(jī)也于 1960 年發(fā)明于前蘇聯(lián)，我國(guó)是第一個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的國(guó)家。1.2 課題目的和意義將傳統(tǒng)的電火花線切割機(jī)床進(jìn)行改進(jìn)并從新設(shè)計(jì)，使其能夠達(dá)到保護(hù)環(huán)境節(jié)約能源的效果。電火花加工是特種加工中的重要組成部分 ，是傳統(tǒng)切削加工的重要補(bǔ)充和擴(kuò)延 。廣泛應(yīng)用于模具制造 ，復(fù)雜零件加工和超硬材料加工等領(lǐng)域 。它具有加工精度高 ，噪音小 ，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控操作的特點(diǎn) 。因此 ，在機(jī)械制造領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用 。但是就環(huán)境保護(hù)以及污水處理還是一個(gè)未能完美解決的問題， 所以設(shè)計(jì)一個(gè)更加環(huán)保節(jié)能的機(jī)床很是重要，新型機(jī)床依舊是我們奮斗的目標(biāo)。1.3 應(yīng)解決的問題隨著機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，人類的進(jìn)步，人們需求的提高，不僅在技術(shù)上要求更高，同樣的在環(huán)境保護(hù)以及節(jié)能處理方面也是有了很高的要求。所以設(shè)計(jì)一款使用高精度的并且環(huán)保節(jié)能的機(jī)床已是發(fā)展的需求。1.4 電火花切割機(jī)床的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)目前低速走絲電火花線切割機(jī)床和電火花成形機(jī)床的進(jìn)口量很大， 特別是數(shù)控電火花加工機(jī)床， 中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)占有率較低。 對(duì)比國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品， 中國(guó)設(shè)備與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備之間確實(shí)存在較大差距。 根據(jù)中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展情況和國(guó)內(nèi)外主要電加工機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)狀況， 展望未來，首要將發(fā)展重點(diǎn)放在中低檔普及型數(shù)控電加工機(jī)床上。這一方面是因?yàn)榇罅康膫€(gè)體經(jīng)營(yíng)及股份制模具生產(chǎn)企業(yè)正大量需要，另一方面，這是中國(guó)電加工機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)力所能及并占有一定優(yōu)勢(shì)。為了保證機(jī)床 的 穩(wěn) 定 可 靠 ， 一 些 關(guān) 鍵 部 件 和 元 器件 可 采 用 高質(zhì) 量的 國(guó) 外產(chǎn) 品。模具技術(shù)的發(fā)展使型面更加復(fù)雜， 微細(xì)型腔更多， 而且隨著對(duì)模具壽命要求的不斷提高，模具材料隨之更硬。對(duì)此，電火花加工機(jī)床有其獨(dú)特的優(yōu)越性。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)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(jī)械加工方法不能加工或難于加工。 因此，人們除了進(jìn)一步發(fā)展和完善機(jī)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。隨著環(huán)保要求的提高和綠色制造戰(zhàn)略的提出， 綠色電火花加工的概念已被提上議事日程，并且已被提到電火花加工的可持續(xù)戰(zhàn)略的高度。 綠色電火花加工主要包括高效節(jié)能脈沖電源、 提高脈沖電源的電磁兼容性和 “三廢” 處理及防火防爆等內(nèi)容。展望未來，中國(guó)在綠色電火花加工方面必須有突破， 才能使電火花加工 機(jī) 床 獲 得 可 持 續(xù) 發(fā) 展 并 適 應(yīng) 加 入 WTO 后 的 新 形 勢(shì) 。綜上所述，電火花加工機(jī)床不但在過去和現(xiàn)在在模具工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，而且今后也必將發(fā)揮其重要作用。環(huán)保的機(jī)床才是時(shí)代發(fā)展的主流， 所以一臺(tái)環(huán)保的機(jī)床才能贏得市場(chǎng)， 才能順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流。第二章電火花加工技術(shù)2.1 電火花加工的原理自由正離子和電子在場(chǎng)中積累，很快形成一個(gè)被電離的導(dǎo)電通道。在這個(gè)階段，兩板間形成電流。導(dǎo)致粒子間發(fā)生無數(shù)次碰撞，形成一個(gè)等離子區(qū)，并很快升高到8000到 12000度的高溫，在兩導(dǎo)體表面瞬間熔化一些材料，同時(shí)，由于電極和電介液的汽化，形成一個(gè)氣泡，并且它的壓力規(guī)則上升直到非常高。然后電流中斷，溫度突然降低，引起氣泡內(nèi)向爆炸，產(chǎn)生的動(dòng)力把溶化的物質(zhì)拋出彈坑，然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結(jié)成小的球體，并被電介液排走。然后通過NC控制的監(jiān)測(cè)和管控，伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達(dá)到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。2.2 電火花加工的特點(diǎn)1. 脈沖放電的能量密度高， 便于加工用普通的機(jī)械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。2. 脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短， 放電時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴(kuò)散范圍小， 材料受熱影響范圍小。3. 加工時(shí)，工具電極與工件材料不接觸， 兩者之間宏觀作用力極小。 工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。4. 可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。2.3 電火花加工的應(yīng)用目前，模具工業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了模具制造技術(shù)的進(jìn)步。電火花加工作為模具制造技術(shù)的一個(gè)重要分支， 被賦予越來越高的加工要求。 同時(shí)在數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展新形勢(shì)的影響下， 促使電火花加工技術(shù)朝著更深層次、 更高水平的數(shù)控化方向快速發(fā)展。雖然模具高速加工技術(shù)的迅猛發(fā)展使電加工面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，目前放電加工技術(shù)部分工序已被高速加工中心代替， 但電火花加工仍舊有廣闊的前景。如在模具的復(fù)雜、精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角、冒孔、深度切削等加工領(lǐng)域仍被廣泛應(yīng)用。 同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)一直被改進(jìn)和提升， 使放電加工技術(shù)在模具工業(yè)中經(jīng)久不衰。先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇對(duì)數(shù)控電火花加工技術(shù)提出了更高要求，同時(shí)也為其提供了新的發(fā)展動(dòng)力。在模具工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，數(shù)控電火花加工技術(shù)已取得了突破性的進(jìn)展，其不僅在過去及和現(xiàn)在的模具制造中被廣泛應(yīng)用，相信在今后的模具加工中其也必將發(fā)揮重要作用。第三章課題分析根據(jù)實(shí)地考察， 資料查閱，依據(jù)使用最方便， 制造最簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)功能更完美，生產(chǎn)成本最低，環(huán)境保護(hù)型的原則確定設(shè)計(jì)方案。掌握傳統(tǒng)高速往復(fù)走絲線切割機(jī)床的整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)， 熟悉人機(jī)工程學(xué) 的設(shè)計(jì)理念。針對(duì)傳統(tǒng)線切割機(jī)床裝夾區(qū)與上絲區(qū)分處兩個(gè)工位的問題， 設(shè)計(jì)一款一體型 HSWEDM機(jī)床，保證裝夾區(qū)與上絲區(qū)同工位的線切割機(jī)床。在確定總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)床身鑄鐵結(jié)構(gòu)、 立柱結(jié)構(gòu)以及工作液防飛濺裝置結(jié)構(gòu)， 并根據(jù)實(shí)際工況對(duì)典型零件進(jìn)行強(qiáng)度或剛度的校核。熟練使用工程繪圖軟件，例如 Auto CAD、UG、Pro/E 等，對(duì)設(shè)計(jì)出的零件建立三維模型，并學(xué)會(huì)在三維環(huán)境中裝配這些零件， 另外就是要能夠熟練地繪制每個(gè)零件的二維工程圖紙；熟練地查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，在設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)多用標(biāo)準(zhǔn)件，并且設(shè)計(jì)出的所有零件都要符合常規(guī)機(jī)械加工工藝，知道每個(gè)零件的材料、熱處理方法、加工工藝、部件的裝配工藝等。新型 HSWED機(jī)床基本視圖如下：圖 3.1機(jī)床圖第四章環(huán)保體型 HSWEDM型電火花機(jī)床介紹電火花成型加工是用成型電極進(jìn)行仿形加工的方法 。它可以加工各種沖模 、 拉絲模 、 伸模 、 鍛模 、 壓鑄模 、塑料模 、 玻璃模和擠壓模上的型孔型腔 ，以及各種零件上的小孔 、深孔 、異形孔 、曲線孔等 。本設(shè)計(jì)是電火花加工中的工作液的防飛濺以及處理環(huán)保環(huán)節(jié)。 是電火花加工的重要環(huán)節(jié) ，直接影響加工的穩(wěn)定性和工件的加工質(zhì)量 。環(huán)保體型 HSWED 電火花成型機(jī)床主要由床身 、立柱 、主軸 、工作臺(tái)面 、工作液循環(huán)系統(tǒng) 、加工液冷卻裝置 、控制系統(tǒng)等部分組成 。4.1 機(jī)床部分1) 機(jī)床工作臺(tái)的行程： 450550mm，工作臺(tái)面尺寸： 830 580mm；2) 最大切割重量： 1200kg；3) 八方切割精度： 0.015mm(直體 )4) 最大加工厚度： 250mm。4.2 機(jī)床本體尺寸 （長(zhǎng)寬高）1500 16001800 第五章設(shè)計(jì)相關(guān)說明5.1 床身結(jié)構(gòu)床身為機(jī)床的支撐體，是安裝其他部件的基礎(chǔ)，通常采用箱式結(jié)構(gòu)。床身內(nèi)部放置機(jī)床電器。5.1.1 機(jī)床床身分析退火種類：常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的： 主要是降低金屬材料的硬度， 提高塑性， 以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力， 提高組織和成分的均勻化， 或?yàn)楹蟮罒崽幚碜骱媒M織準(zhǔn)備等。5.1.2床身的特點(diǎn) ：（ 1） 耐磨性與消震性好。由于鑄鐵中石墨有利于潤(rùn)滑及貯油，所以耐磨性好。同樣，由于石墨的存在，灰口鑄鐵的消震性優(yōu)于鋼。（ 2） 工藝性能好。由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點(diǎn)比較低，流動(dòng)性良好，收縮率小，因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件。另外，由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼。5.1.3硬度和抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系：灰鑄鐵的硬度和抗拉強(qiáng)度之間，存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為：1、當(dāng) O196N/mm時(shí)HB=RH(飛00+0 4380b) (B1)2、當(dāng) 0796N/mm時(shí)HB=RH (44+O 7240b) (B2)式中相對(duì)硬度 (RH)值主要由原材料、 熔化工藝、處理工藝及鑄件的冷卻速度所確定。牌號(hào)： HT200標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 9439-2010指的是最低抗拉強(qiáng)度為 200MPa的灰鑄鐵。較高強(qiáng)度鑄鐵，基體為珠光體，強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好，需要進(jìn)行人工時(shí)效處理。一般機(jī)床床身，機(jī)體，中等壓力( 小于 7840KPa）5.2 立柱概述機(jī)床立柱是機(jī)床重要的結(jié)構(gòu)件之一，起著機(jī)床上下運(yùn)動(dòng)及支撐作用。材質(zhì)機(jī)床立柱材質(zhì)常見的為HT250,這種材質(zhì)強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好，鑄造性能較優(yōu)，需進(jìn)行人工時(shí)效處理。 除此之外經(jīng)常用到的還有HT200HT300 或球墨鑄鐵，根據(jù)不同工作要求而定加工要求，機(jī)床立柱加工要求主要體現(xiàn)在其導(dǎo)軌面的精度及硬度， 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)床床身導(dǎo)軌面相當(dāng)，一般不超過 3道，導(dǎo) 軌 硬 度 根 據(jù) 材 質(zhì) 不 同 ， 淬 火 完 成 后 分 別 為HT250-HRC46 50HT300-HRC4852 ，淬火深度 2.5-3mm。立柱采用灰鑄鐵利用樹脂砂型鑄造而成，均經(jīng)過完全退火處理， 消除殘留內(nèi)應(yīng)力。具有抗振性好、接近零件形狀和尺寸、成本低廉、工藝靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)?；诣T鐵件的特點(diǎn)： 耐磨性與消震好。 由于鑄鐵中石墨有利于潤(rùn)滑及貯油，所以耐磨性好。 同樣，由于石墨的存在，灰口鑄鐵的消震性優(yōu)于鋼。 工藝性能好。由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點(diǎn)比較低，流動(dòng)性良好，收縮率小，因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件，另外，由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼。機(jī)床立柱的作用對(duì)于主軸來講，正確的安裝立柱對(duì)于加工中心加工出合格的零件有著不能忽視的作用，而立柱的安裝主要反映在其與工作臺(tái)的垂直度上。加工要求機(jī)床立柱加工要求主要體現(xiàn)在其導(dǎo)軌面的精度及硬度， 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)床床身導(dǎo)軌面相當(dāng)，一般不超過 3道，導(dǎo)軌硬度根據(jù)材質(zhì)不同，淬火完成后分別為 HT250-HRC4650 HT300-HRC48 52 ，淬火深度 2.5-3mm。第六章機(jī)床的設(shè)計(jì)6.1 床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)床床身為箱體結(jié)構(gòu)， 是安裝工作臺(tái)部件， 線架部件及貯絲筒部件的的基礎(chǔ)零件，它既承受其他零部件的重量及工作載荷， 又起保護(hù)各零部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)作用。要具有較高的剛性， 以保證機(jī)床靜態(tài)及動(dòng)態(tài)各項(xiàng)精度。 機(jī)床內(nèi)腔要安裝機(jī)床電氣，床身表面安裝接口插座及控制面板。（ 1） 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證其自身剛度及穩(wěn)定性要求，同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)工藝性，材料選擇以及節(jié)省材料，降低成本等問題。(2) 保證自身剛度的措施有：A 合理選擇截面形狀及尺寸。 床身主要承受壓應(yīng)力及彎矩作用， 所以床身截面封閉的空心矩形截面， 這種截面結(jié)構(gòu)自身剛度比實(shí)心截面大， 且抗彎剛度最大。B 合理布置筋板及加強(qiáng)筋。(3) 良好的結(jié)構(gòu)工藝性。合理選擇材料。本設(shè)計(jì)中選用鑄鐵 HT200，其價(jià)格便宜，工藝性能好，容易獲得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件， 阻尼大，動(dòng)態(tài)剛性好，有良好的抗震性。 床身結(jié)構(gòu)如圖 6-1 所示。圖6-1 床身