【正文】 引 言本次畢業(yè)設(shè)計從2004年2月份開始到本年的六月中下旬結(jié)束，長達半年。畢業(yè)設(shè)計是一名在校大學(xué)生最后的一次也是最重要的一次設(shè)計，說其重要主要是因為它將檢驗?zāi)阍诖髮W(xué)生活中所學(xué)知識的扎實程度，其間你必須復(fù)習(xí)所學(xué)過的一些課程，學(xué)習(xí)一些要用到的新的知識，它還將練習(xí)你的動手能力，思考能力，創(chuàng)新能力，是你在大學(xué)學(xué)習(xí)生活的一次升華，是一個提升階段，更是走向工作崗位的一次練兵，因此我們都對此極為重視，更是投入了極大的熱情與努力來更好的完成它。本次設(shè)計在顏竟成教授的悉心指導(dǎo)下分四個階段按部就班的有條不紊的進行。第一階段是搜集整理階段。在本階段主要是搜集足夠的資料信息并對設(shè)計題目進行分析和實地調(diào)查，做到心中有輪廓。本階段其實從2004年元旦就開始了截止到2004年3月份第一張外觀圖繪制成功為止。第二階段是機械部分設(shè)計階段。本階段主要應(yīng)用大學(xué)里面所學(xué)的專業(yè)知識來進行運絲系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計和坐標(biāo)工作臺的縱向和橫向進給機構(gòu)設(shè)計。另外還要進行儲絲筒的三維零件設(shè)計。本階段主要是從三月份到五月份。五月份到六月份則是第三階段：控制系統(tǒng)設(shè)計階段。主要進行電器電路設(shè)計，包括步進電機驅(qū)動設(shè)計和脈沖功率放大電路設(shè)計。本階段也是一個學(xué)習(xí)的階段，對自己不太熟悉的的的領(lǐng)域的一次學(xué)習(xí)。六月份開始就是最后一個階段：整理復(fù)習(xí)階段，主要從事前幾個階段的整理溫習(xí)，寫說明書。以及畢業(yè)答辯前的各項具體細(xì)節(jié)的準(zhǔn)備?？梢哉f每個階段都是十分緊張而有難度的，有些問題是由于設(shè)計的難度，有些還是因為自己知識上的欠缺和不扎實造成的。可以說這次畢業(yè)設(shè)計是個查缺補漏的機會。尤其是在同學(xué)的幫助下，特別是在顏教授的指導(dǎo)下，遇到困難不逃避，主動請教，主動學(xué)習(xí)，獨立思考提出新方案，困難被一個個解決了，有了本次設(shè)計的成功。更鍛煉了團體協(xié)作精神，獨立作業(yè)能力，專業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)，對自己將來都是一次具有深遠(yuǎn)影響的事件。一、 總體方案設(shè)計（一） 總體方案的擬定（1）電火花線切割機床具有定位，縱向和橫向的直線插補功能；還能要求暫停，進行循環(huán)加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）電火花線切割機床屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）根據(jù)電火花線切割機床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟性要求，一般采用8位微機。在8位微機中，MCS51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾能力強，具有很高的性能價格比。因此，可選擇MCS51系列單片機擴展系統(tǒng)。（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機控制系統(tǒng)中除了CPU外，還包括擴展程序存儲器，擴展數(shù)據(jù)存儲器，I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器；包括光電隔離電路和步進電機驅(qū)動電路。此外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。（5）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，起傳動比應(yīng)滿足機床所要求的。（6）為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機構(gòu)。（7）采用滾動導(dǎo)軌可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力，便于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。在上述方案的基礎(chǔ)上，有條件的還可以進一步實現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過程更加細(xì)致。（）（二）主要技術(shù)參數(shù)的確定技術(shù)參數(shù)主要包括運動參數(shù)，尺寸參數(shù)和動力參數(shù)。DK7732電火花線切割機床的主要技術(shù)參數(shù)如下：工作臺行程/mm 500x320最大切割厚度/mm 30（可調(diào)）加工表面粗糙度Ra/μm 加工精度/mm 切割速度/mm2/min 100切割工件最大厚度 120mm加工錐度 3176?！?0176。電極絲移動速度 11m/s電極絲最大直徑 ～ 伺服系統(tǒng)總體方案框圖二、 儲絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）儲絲走絲部件運動設(shè)計運絲機構(gòu)的運動是由絲筒電機正反轉(zhuǎn)得到的。電極通過聯(lián)軸節(jié)與絲筒連接，絲筒裝有齒輪，通過過渡齒輪與絲桿上的齒輪嚙合。絲桿固定在絲板上，螺母固定上底座上，拖板與底座采用裝有滾珠的V形滾動導(dǎo)軌連接，這樣絲筒每轉(zhuǎn)一周拖板直線移動相應(yīng)的距離，—。 對高速走絲機構(gòu)的要求①高速走絲機構(gòu)的儲絲筒轉(zhuǎn)動時，還要進行相應(yīng)的軸向移動，以保證電極絲在儲絲筒上整齊排繞。②儲絲筒的徑向跳動和軸向竄動量要小。③儲絲筒要能正反轉(zhuǎn)，電極絲的走絲速度在7—12m/s范圍內(nèi)無級或有級可調(diào)，或恒速運轉(zhuǎn)。④走絲機構(gòu)最好與床身相互絕緣。⑤傳動齒輪副，絲杠副應(yīng)該具備潤滑措施 高速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點高速走絲機構(gòu)由儲絲筒組合件、上下拖板、齒輪副、換向裝置和絕緣部分組成，儲絲筒由電動機通過聯(lián)軸器帶動正反向轉(zhuǎn)動。儲絲筒另外一端通過三對齒輪減速后帶動絲杠。儲絲筒、電動機、齒輪都安裝在兩個支架上。支架及絲杠則安裝在拖板沙鍋內(nèi)，調(diào)整螺母裝在底座上，拖板在底座上來回移動。螺母具有消除間隙的副螺母和彈簧。儲絲筒運轉(zhuǎn)時應(yīng)平穩(wěn)，無不正常振動。，軸向竄動應(yīng)完全徹底消除。高頻電源的負(fù)端通過碳刷送到儲絲筒軸的尾部，然后傳到鉬絲上，碳刷應(yīng)保持良好接觸，防止機油或者其他臟物進入。儲絲筒本身作高速正反向轉(zhuǎn)動，電機、滾筒及絲杠的軸承應(yīng)定期拆洗并加潤滑脂，換油期限可根據(jù)使用情況具體決定。其余中間軸、齒輪、導(dǎo)軌及絲杠、螺母等每班應(yīng)注油一次。（1） 儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件主要由儲絲筒、聯(lián)軸器和軸承座組成。① 儲絲筒 儲絲筒是電極絲穩(wěn)定移動和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一，一般用45號鋼制造。為了減少轉(zhuǎn)動慣量，筒壁應(yīng)盡量薄，按機床規(guī)格，本次設(shè)計DK7732應(yīng)選用4mm（—5mm）。為了進一步減少轉(zhuǎn)動慣量，也可以選用鋁鎂合金材料制造儲絲筒壁厚要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度。為保證儲絲筒組合件動態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔、外圓對支撐部分的同軸度。一般裝配后，以軸的 兩端中心孔定位，沖摸儲絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。② 聯(lián)軸器 走絲機構(gòu)中運動組合件的電機軸與儲絲筒中心軸，一般不采用整體的長軸，而是利用聯(lián)軸器將二者聯(lián)在一起。由于儲絲筒運行時頻繁換向，聯(lián)軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多采用彈性聯(lián)軸器和摩擦錐式聯(lián)軸器。 運絲系統(tǒng)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖a. 彈性聯(lián)軸器， 彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，慣性力矩小，換向較平穩(wěn)，無金屬撞擊聲，可以減少對儲絲筒中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或者皮革。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點是，允許電動機軸與儲絲筒軸稍有不同心和不平行（—，最大不平行為1176。），缺點是由它聯(lián)接的兩根軸在傳遞扭矩時會有相對轉(zhuǎn)動。b. 摩擦錐式聯(lián)軸器。摩擦錐式聯(lián)軸器可帶動轉(zhuǎn)動慣量大的大、中型儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件。此種聯(lián)軸器可傳遞較大的扭矩，同時在傳動符合超載時，摩擦面之間的華東還可以起到過載保護作用。因為錐形摩擦面會對電機和儲絲筒產(chǎn)生軸向力，所以在電機主軸的滾動支撐中，應(yīng)選用向心止推軸承和單列圓錐滾子軸承。此外，還要正確選用彈簧規(guī)格。彈力過小，摩擦面打滑，使傳動不穩(wěn)定或摩擦面過熱燒傷；彈力過大，會增大軸向力，影響中心軸的正常轉(zhuǎn)動。 摩擦錐式聯(lián)軸器，保留了傳統(tǒng)聯(lián)軸器的優(yōu)點。具體有如下幾種。套筒式磁力聯(lián)軸器（） 套筒式磁力聯(lián)軸器此種聯(lián)軸器主動磁極3和從動磁極2均可為圓筒狀或以若干磁鐵排列成圓筒狀，并用黏結(jié)劑分別將其固定于主動軸套4外表面上和從動軸套1沒表面上， 主動軸6與被動軸7間用鍵8聯(lián)接。主動磁極3和從動磁極2之間有一定間隙，其目的為：兩磁極之間無摩擦，靠磁場聯(lián)接；被聯(lián)接兩軸因受制造及安裝誤差，承載后變形及溫度變化等因素影響，往往不能嚴(yán)格對中心。留有一定間隙，可補償這一不足，還可適當(dāng)降低加工及裝配要求。該套筒式聯(lián)軸器因磁場面積大，可以傳遞較大扭矩。其磁場聯(lián)接力可以通過改變主動軸套4和從動軸套1的配合長度來進行調(diào)整。圓盤式磁力聯(lián)軸器（） 圓盤式磁力聯(lián)軸器此種聯(lián)軸器主動磁極3和從動磁極2均可為圓盤狀或以若干磁鐵排列成圓形射線狀，并用黏結(jié)劑分別將其固定于主動軸套4和從動軸套1的大表面上。由于圓盤式聯(lián)軸器磁場面積小，所以傳遞扭矩小，并且體積相應(yīng)的也小。其磁場聯(lián)接力可以通過改變主動磁極3和從動磁極2之間的距離來進行調(diào)整。由于磁力聯(lián)軸器軸與軸之間沒有零件直接聯(lián)接，而是靠磁場聯(lián)接來傳遞扭矩，因此電機換向時，轉(zhuǎn)動慣量被磁力線的瞬時扭曲抵消；在超負(fù)荷時，鍵5聯(lián)接的主動軸7與從動軸6可以自動打滑脫開，起到安全離合器的作用，不會損壞任何零部件。主動磁極3和從動磁極2均用強的永磁材料制成，例如，鐵氧體、稀土合金等。綜合上述幾種類型，參照本次設(shè)計要求，選擇性價比最高的，顯然a類型既是彈性聯(lián)軸器已經(jīng)滿足條件，因此本次設(shè)計選用彈性聯(lián)軸器。（2） 上下拖板走絲機構(gòu)的上下拖板我們決定采用下面兩種滑動導(dǎo)軌之一。燕尾型導(dǎo)軌，這種結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿帶動塞鐵，可改變導(dǎo)軌副的配合間隙。但該結(jié)構(gòu)制造和檢驗比較復(fù)雜，剛性較差，傳動中摩擦損失也較大。三角、矩形組合式導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的配合間隙由螺釘和墊片組成的調(diào)整環(huán)節(jié)來調(diào)節(jié)。 三角、矩形組合式導(dǎo)軌由于儲絲筒走絲機構(gòu)的上拖板一邊裝有運絲電動機，儲絲筒軸向兩邊負(fù)荷差較大。為保證上拖板能平穩(wěn)的往復(fù)移動，應(yīng)把下拖板設(shè)計的較長以使走絲機構(gòu)工作時，上拖板部分可始終不滑出下拖板，從而保持拖板的剛度、機構(gòu)的穩(wěn)定性及運動精度。經(jīng)比較，顯然三角、矩形組合式導(dǎo)軌是比較理想的，因此，決定選用此種導(dǎo)軌作為本次設(shè)計之用。（3） 齒輪副與絲杠副走絲機構(gòu)上拖板的傳動鏈?zhǔn)怯?3級減速齒輪副和一組絲杠副組成，它使儲絲筒在轉(zhuǎn)動的同時，作相應(yīng)的軸向位移，保證電機絲整齊的排繞在儲絲筒上。在本次設(shè)計線切割機中，走絲機構(gòu)常是通過配換齒輪來改變儲絲筒的排絲筒的排絲距離，以適應(yīng)排繞不同直徑電機絲的要求。絲杠副一般采用軸向調(diào)節(jié)法來消除螺紋配合間隙。為防止走絲電機換向裝置失靈，導(dǎo)致絲杠副和齒輪副損壞，在齒輪副中，可選用尼龍輪代替部分金屬齒輪。這不但可以在電機換向裝置失靈時，由于尼龍齒輪先損壞，保護絲杠副與走絲電機，還可以減少振動和噪聲。但是由于要照顧專業(yè)知識的復(fù)習(xí)，所以決定選用傳統(tǒng)的金屬材料制造。（4） 線架、導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)線架與走絲機構(gòu)組成了電極絲的運動系統(tǒng)。線架的主要功用是在電極絲按給定線速度運動時，對電極絲去支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺平面保持一定的幾何角度。對線架的要求是：①具有足夠的剛度和強度，在電極絲運動（特別是高速1走絲）時，不應(yīng)出現(xiàn)振動和變形；②線架的導(dǎo)輪有較高的運動精度，徑向偏擺和軸向竄動不超過5μm；③導(dǎo)輪與線架本體、線架與床身之間有良好的絕緣性能；④導(dǎo)輪運動組合件有密封措施，可防止帶有大量放電產(chǎn)物和雜質(zhì)的工作液進入導(dǎo)輪軸承；⑤線架不但能保證電極絲垂直于工作臺平面，在具有 錐度切割功能的機床上，還具備能使電極絲按給定要求保持與工作臺平面呈一定角度的功能。線架按功能可分為固定式、升降式和偏移式三種類型；按結(jié)構(gòu)可分為懸臂式和龍門式兩種類型。懸臂式固定線架主要由線架本體、導(dǎo)輪運動組合件及保持器等組成。（1） 線架本體結(jié)構(gòu)中、小型線切割機床的線架本體常采用單柱支撐、雙臂懸梁式結(jié)構(gòu)。由于支撐電極絲的導(dǎo)輪位于懸臂的端部，同時電極絲保持一定張力，因此應(yīng)加強線架本體的剛度和強度，使線架的上下懸臂在電極絲運動時不致振動和變形。 為了進一步提高剛度和強度，在上下懸臂間增加加強筋的結(jié)構(gòu)。有的機床的線架本體有的采用龍門結(jié)構(gòu)。這時，工作臺拖板只沿一個坐標(biāo)方向運動，另一個坐標(biāo)方向的運動通過架在橫梁上的線架拖板來實現(xiàn)。此外，針對不同厚度的工件，還有采用絲臂張開高度可調(diào)的分離式結(jié)構(gòu)，活動絲臂在導(dǎo)軌上滑動，上下移動的距離由絲杠副調(diào)節(jié)。松開固定螺釘時，旋轉(zhuǎn)絲杠帶動固定于上絲臂體的絲母，使上絲臂移動。調(diào)整完畢后擰緊固定螺釘，上絲臂位置便固定下來。為了適應(yīng)線架絲臂張開高度的變化，在線架上下部分應(yīng)增設(shè)副導(dǎo)輪，： 可移動絲臂(2)導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)①導(dǎo)輪是本機床關(guān)鍵零件，關(guān)系到切割質(zhì)量，對導(dǎo)輪運動組合件的要求如下。a. 導(dǎo)輪V形槽面應(yīng)有較高的精度，V形槽底的圓弧半徑必須小于選用的電極絲半徑，保證電極絲在導(dǎo)輪槽內(nèi)運動時不產(chǎn)生軸向移動。b. 在滿足一定強度要求下，應(yīng)盡量減輕導(dǎo)輪質(zhì)量，以減少電極絲換象時的電極絲與導(dǎo)輪間的滑動摩擦。導(dǎo)輪槽工作面應(yīng)有足夠的硬度，以提高其耐磨性。c. 導(dǎo)輪裝配后轉(zhuǎn)動應(yīng)輕便靈活，應(yīng)盡量減少軸向竄動和徑向跳動。d. 進行有效的密封，以保證軸承的正常工作條件。②導(dǎo)輪運動組合件的結(jié)構(gòu)導(dǎo)輪運動組合件的結(jié)構(gòu)主要有三種：懸臂支撐結(jié)構(gòu)、雙支撐結(jié)構(gòu)和雙軸尖支撐結(jié)構(gòu)。懸臂支撐結(jié)構(gòu)如圖 ，結(jié)構(gòu)簡單，上絲方便。但是因為懸臂支撐，張緊的電極絲運動的穩(wěn)定性較差，難于維持較高的運動精度，同時也影響導(dǎo)輪和軸承的使用壽命。 雙支撐結(jié)構(gòu)為導(dǎo)輪居中，兩端用軸承支撐，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上絲麻紡。但是此種結(jié)構(gòu)的運動穩(wěn)定性較好，剛度較高，不容易發(fā)生變形及跳動。雙軸尖支撐結(jié)構(gòu)。導(dǎo)輪兩端加工成30?錐形軸尖，硬度在RC60以上。軸承由紅寶石或者錫磷青銅制成。該結(jié)構(gòu)易與保證導(dǎo)輪運動組合件的同軸度，導(dǎo)輪軸向竄動和徑向跳動量可以控制在較小的范圍內(nèi)。缺點是軸尖運動副摩擦力大，易于發(fā)熱和磨損。為補償軸尖運動副的磨損，利用彈簧的作用力使運動副良好接觸。比較以上三種結(jié)構(gòu)特點，可以看出DK7732高速走絲電火花線切割機床的導(dǎo)輪選擇第二種比較適宜。③導(dǎo)輪的材料 為了保證導(dǎo)輪軸徑與導(dǎo)向槽的同軸度，一般采用整體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)輪要求用硬度高、耐磨性好的材料制