【正文】 由于我的學(xué)術(shù)水平 有所欠缺，能力有所不足 ， 故而 論文難免 存在 不足之處， 希望能夠得到 各位老師 的正確的 批評和指正 。 在本次論文中，參考 了數(shù)位學(xué)者的 發(fā)表 文獻， 在其中深受 各位學(xué)者研究成果啟發(fā)， 對我的論文起到很大的幫助，使得我能順利 完成 這篇 論文的寫作。 在此刻，我尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師 于海林 老師， 他在設(shè)計中對我 無私的幫助 和指導(dǎo) ， 對我的設(shè)計和 論文 進行了無數(shù)次的 修改和改 進。由于微坑結(jié)構(gòu)和微凸起結(jié)構(gòu)一樣的都具有相應(yīng)的幾何形狀 ,這 非常適合于利用電火花放電加工 ,工具電極的制備是技術(shù)要求中的關(guān)鍵 ,利用 電火花放電加工實現(xiàn)了對微尺度上復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精細操作。 在 設(shè)計試驗中， 意識到 在 圓柱表面 進行 微凸起 結(jié)構(gòu)加工是一種 精密加工， 對 表面精度的 要求 比 較高， 這就加大了 高精密的表面微凸起 加工的 難度。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 第六章 設(shè)計總結(jié)與展望 設(shè)計總結(jié) 在 本次畢 業(yè) 設(shè) 計中，首先 通過比較分析 對加工 制定出方案，并 且 根據(jù) 先前 制定出的加工方案 設(shè)計制造加工 電極。 經(jīng)過 各項 檢測，該實驗 的微凸起結(jié)構(gòu) 的尺寸 是 要求符合要求 的 ，形貌特征 上 也 滿足 微凸起長 和寬為 200um、 間距為 200um 的要求，一定的 允許 誤差 存在的 范圍之內(nèi)， 我們對加工精確度仍然有待提高。我們可以很明確的根據(jù)以上比例和 尺寸，微凸起 結(jié)構(gòu)是長寬都 大約為 200um，高為 150um 的立體 ， 同樣符合實驗 設(shè)計 要求。 圖 53 20倍放大圖 圖 54 10倍放大圖 由 以上 放大圖 明顯 可以看出， 制作出來的 微凸起形狀 是 方形凸起陣列 ，符合設(shè)計要求。 圖 53和圖 54分別是 圓柱表面微凸起 不同倍數(shù) 加工的放大圖。 微結(jié)構(gòu)表面 的 粗糙度 Ra為： 。 檢測結(jié)果 對加工出的圓管 進行 檢驗，在圓管 兩端中間 A、 B、 C三處 進行 檢測長寬高，結(jié)果如 下表（ 表 52） 所示。在 以 煤油 為液體介質(zhì)的環(huán)境 中 ，對 銅加工鋼， 針對這項加工，提供的 脈沖 電壓下， 電流幅值與寬度比應(yīng) 當 小于等于 ，就會使得 加工損耗小于 1%[23]。 電參數(shù)的正確匹配 選取 電火花加工 過程 中 的 電參數(shù) 需 要匹配 于 工件加工 的 面積 。 這樣將 加工過程分為兩步 ，可以 增大電極 的兩 相鄰?fù)蛊鸬拈g隙， 使電極加工的難度和成本 降低 ， 同時也 提高了加工 的 效率。 軸向加工 對軸 向凹槽 進行 加工 時， 使用第三章中 出現(xiàn) 的 軸向凹槽電極 。 加工微凸起的步驟 周向加工 對 周向凹槽 進行 加工時，使用第三章中 出現(xiàn) 的周向凹槽電極。不過 實驗中， 在 加工效率 方面， 間隙值 為 25um 的工藝數(shù)組要 遠小于間隙值 為 30um的 工藝數(shù)組。 為了使 粗糙度符合實驗要求， 因此 放電間隙不 能 大于 40um。故而要求整個夾具體必須要與機床高度結(jié)合，盡量削弱誤差所帶來的影響。 夾具設(shè)計總結(jié) 此夾具的功能是實現(xiàn)一次安裝就能同時完成兩道工序 ,實現(xiàn)對工件和工具的固定。在本次畢業(yè)設(shè)計 中 ， 軸 是用來 帶動工件旋轉(zhuǎn) 的 ， 實現(xiàn)對 工件周向 的 加工， 綜上因素考慮，對主軸的設(shè)計如圖 43： 圖 43 主軸 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 設(shè)計箱體 本 次 課題中 對 箱體 的 要求 是：要能 完全放置 到 電解液中， 這就要求 整個箱體 完全 密封，為了 將 箱體的重量 減輕 ， 因此需要 在 箱體 底面去除 掉 一部分材料， 參考設(shè)計圖 如 ： 圖 44: 圖 44 箱體 設(shè)計零部件 圖 45 零部件圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 零部件的結(jié)構(gòu)：由密封橡膠件，壓板，螺栓三部分組成。 結(jié)合本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計的 要求， 由于 軸承 是用來 固定主軸 的 ， 可以確保 工件 的 加工能順利進行，綜合 各項 因素 ，最終 選擇 了 30206 軸承。 當然， 預(yù)緊力 是有限度的， 不 能 過大， 不然 會 使 軸承的磨損 加快 ，甚至在特殊情況下造成 軸承卡死。 2 軸承的預(yù)緊力 軸承的預(yù)緊力 就是 在軸承內(nèi)外圈之間 所 施加的軸向力。 理論上 說來，軸承會限制運轉(zhuǎn)，為了削弱這個限制，需要考慮到 潤滑， 一般來講， 在高速運轉(zhuǎn)時負責 及時添加 潤滑 劑 ， 降低 摩擦 所造成的 能耗， 和 軸承 的損壞 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 沒有軸承的電機是不能工作。 軸承的作用說簡單點就是 支撐， 也可以認為它是起到 固定軸的 作用 。 結(jié)合本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計的 要求，加工過程 采取 電火花加工， 對于 轉(zhuǎn)速 的要求比較 低，最終確定 選擇 36BF003 電機。 b) 當 s≠1， 則 T≠0， T 的 方向取決于 s 的正、負。這兩個轉(zhuǎn)矩疊加 到一起形成的合成轉(zhuǎn)矩便會 推動電動機轉(zhuǎn)動。 具體設(shè)計 見： 圖 42 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 42 夾具總體裝配圖 選擇電機 受 電流與磁場 的 相互作用 ，導(dǎo)致 正反電磁轉(zhuǎn)矩 的產(chǎn)生。 根據(jù)設(shè)計要求， 設(shè)計 選擇出 一 個 主軸， 使其 能 夠 帶動工件旋轉(zhuǎn)， 這樣有 便于 對 周向的加工，并 且將 夾具放置 到 導(dǎo)軌上 面 ， 方便對 軸向的加工。 （ 3） 將夾具放置到導(dǎo)軌上面，向著工件的軸向磨滑，加工工件的時候遇到軸向凹槽時，可 以保持工件固定著。 2 對夾具的改進 （ 1） 根據(jù)要求，選擇出一個主軸，保證它的軸承是固定的。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 41 局部執(zhí)行模塊的原理圖 加工夾具的設(shè)計 整體設(shè)計 1 夾具的技術(shù)要求： （ 1）夾具的整體的重量必須要以最低成本為原則。這種局部執(zhí)行模塊 工作時， 在x、 y、 z方向上 ，可以同時 實現(xiàn) 200Hz的頻率響應(yīng)。為了 使得 上 面的 問題 能夠解決 ，日本的 Yoshihito Imai給出了答案，研制出 了新型的兩種局部執(zhí)行模塊 [20]。 由于 驅(qū)動的重量 太大 ，所以響應(yīng)頻率 會 很低 ，大概只有 20～ 40Hz，這對 表面質(zhì)量 和 加工效率 有了嚴重影響 。 （ 4） 使得 機床的加工范圍擴大 大多數(shù) 專用夾具能裝夾不同 種 類的工件， 而且適用于使用在 不同類的機床上，這讓 機床的加工范圍 很有效的得到擴大 。 （ 3） 降低技術(shù)要求和 員工 的勞動強度 大多數(shù)夾具的 夾緊裝置 ，員工可以通過 按鈕 或 手柄 的操控來 夾緊 工件 ，在很 大程度上降低了操作人員的技術(shù)方面要求， 減少了工人 校正裝置的工序， 調(diào)整 了 工件 加工 的時間 和難度 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第四章 夾具的設(shè)計 夾具的功用 （ 1） 使 輔助時間 縮短 ，提高生產(chǎn)率 夾具的 操作可以分為兩個階段，第一個便是將夾具安裝到加工機床上面并加以調(diào)整，第二個則是通過針對性的定位設(shè)施將工件裝夾到夾具里面，從而實現(xiàn)快速安裝。 石墨電極 是一種 脆性材料 ，難以 緊固 。 另外 安裝電極 還 要 注意緊固電極時 對 螺釘 作 用力要 適當 均勻，以防止電極形 變。 圖 33 周向凹槽加工電極實物圖 圖 34 軸向凹槽加工電極實物圖 電極的標準制作與安裝 電火花加工中， 加工零件前，必須 要對 電極和工件 進行校正， 保證 電極的軸心線 與 機床 工作臺面 相垂直 ， 此外 電極與夾具 兩者的 安裝面也必須擦拭干凈， 使得 接觸面良好。工具電極 的 表面粗糙度小，尺寸精度高，形狀復(fù)雜， 并且加工 電極 的 紋路 都是 直線， 所以可以采用 電火花線切割 法制作 。 任何 制作工具電極 的方法 ， 它的 制作過程 都會 有工藝基準，必須 先 明確 工 藝基準， 然后利用 傳統(tǒng) 的 加工方法得到 。綜上考慮以及 成本因素，選 取 紫銅 作為電極材料。紫銅 材料內(nèi)部精 密、韌性強，常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 一般適合 用來加工復(fù)雜形狀、高精度、表面粗糙度小和輪廓清晰的型腔， 不過 紫銅密度較大 ，又受 切削加工性能 影響 ，不宜制作 成 大中型 的 電極 [17]。石墨 制作的 電極 加工 加工，密度小， 所以輕巧 ， 不過力學(xué)強度不夠。 見圖 ： 31 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 31 周向凹槽電極 第 二 步工序 是 對 軸向的條形凹槽 的加工 ， 在 圓柱 工 件上 套上 軸向凹槽加工電極，固定住 工件， 將 電極沿 著 工件軸向 進行 進給，行程 標準 為 290mm， 確保構(gòu)成 凸起 200um寬， 50um高 以及 間隔為 200um的 條形。 在 環(huán)形紋路中凸起 的標準參數(shù)是 200um的 寬， 50um的 高， 并且 相鄰?fù)蛊?之間的 間隔 為 200um。 設(shè)計和制作電極 設(shè)定制作 加工方案，微凸起 結(jié)構(gòu)的 加工 一般可以 分為 兩步 工序： 第一步工序是對 周向的環(huán)形凹槽 進行加工 ， 保持 周向 的環(huán)形 凹槽加工電極 位置固定著 ， 將 圓柱 狀的 工件旋轉(zhuǎn)進給一周。結(jié)合本次課題的要求，微凸起結(jié)構(gòu)的形狀是一種三維結(jié)構(gòu)，而單脈沖法屬于離線操作，很難實現(xiàn)電火花三維結(jié)構(gòu)的加工，所以這種方法也被排除。 （ 4） 用線切割法來制作電極，加工精度比較高。 （ 3）用單脈沖放電法來制作電極，這種方法加工效率高 ,沒有必要準備其他輔助的設(shè)備 ，利 用一般的電火花成形機床就可以實現(xiàn)。這樣可實現(xiàn)電極尺 寸精度更好的被控制，也可以制作出各種復(fù)雜形狀（例如螺旋形，多邊形）的微細電極。 就上述四種制作電極的方法進行比較： （ 1）用塊 電極反拷法來制作電極， 最明顯的優(yōu)勢就是較高的加工效率，不過塊電極在加工中本身會出現(xiàn)損耗 ， 所以加工的時候難以控制微細電極的尺寸，這對于加工更精密的電極材料帶來了不便。在脈沖 電壓下進行火花放電，對工件進行腐蝕加工定型 。被融化 的那 部分變成 極其微細的粉末 ， 流散到 加工液 當 中，隨后被沖出去 ， 最后 留 下 的痕跡 會在火花液中 冷卻，放電間隙 之 間恢復(fù) 到 絕緣 態(tài) ，而 在 放電點 的那處地方?jīng)]有 被除 掉的 部 位 隆起， 便是 下一個 弧 波電流 進行 放電 的 點， 這便構(gòu)成了電脈沖 放電加工。 而 當 放電 間隙 變得更小的 時 候 ， 工件與電極間距離達到最小 ， 受 電場效應(yīng) 影響， 形成一個 可以通電 的電離管道 ，進 而 形成電火花 ， 構(gòu)成 細 微的 電弧柱 。 通過這種途徑來制作微細電極 ,主要 是依靠移動的電極絲與轉(zhuǎn)動的電極，兩者間進行放電所達到目的的。 這種微細電極制作方法尤其適合于 對 微細軸類零件 實施微電火花加工 。 （ 1） 塊電極反拷法 (EDG) 塊電極反拷法的加工原理是依據(jù)逆電火花加工法，是一類在線制造微細電極的，比較傳統(tǒng)的制作方法。 因為這兩種 離線方法都 必須實施 二次安裝 過程 ，所以 導(dǎo)致了 重復(fù)定位 的 誤差 ， 同時， 這 兩種 制作微細電極的方法 存在 自身特 有 的限制 ，所 加工 出來 的微細電極 達到 直徑 50μm就已是 極限 ， 更為精細的確實無能為力 。經(jīng)過以上比較，最終選擇利用電火花成型加工來對微凸起結(jié)構(gòu)進行加工。 （ 4） 就加工效率，就上述三種加工方法進行比較，電火花放電加工相對效率比較低，反之，超聲加工迅速，生產(chǎn)效率相對高，而電火花成型加工只能在小電流下加工，生產(chǎn)效率也是相對較低的。 （ 2）就設(shè)施的要求，只有超聲加工需要針對加工材料設(shè)計出專門的超聲機床，所以說它對設(shè)施的要求 比較高，而電火花放電加工和電火花成型加工都可以使用一般的電火花機床。 微凸起 結(jié)構(gòu)加工方法的選擇 微凸起 結(jié)構(gòu) 的加工 是一種高精密的加工，要綜合考慮到加工的效率、精度、設(shè)施、材常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）