【正文】 計算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動中最小的齒輪的齒數(shù) i —— 大小齒輪的齒數(shù)比 i = 112?ZZ ，“ +”用于外齒合，“ ”用于內齒合； ks —— 壽命系數(shù)， ks = qNnT KkKk ； k T —— 工作期限系數(shù)， k T =m CnT060 齒輪等傳動件 在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù) m和基準循環(huán)次數(shù) C0 第 15 頁 共 70 頁 15 n—— 齒輪的最低轉速 r/min T—— 預定的齒輪工作期限，中型機床推薦 T=15000～ 20200h nk —— 轉速變化系數(shù) pk —— 材料強化系數(shù)，幅值低的交變載荷可使用金屬材料的晶粒邊界強化，起著阻止疲勞細縫擴展的作用； NK —— 功率利用系數(shù) 1k —— 工作情況系數(shù) 2k —— 載荷系數(shù) 3k —— 齒向載荷分布系數(shù) Y—— 齒形系數(shù) [σ j ]、 [σ j ]—— 許用彎曲接觸能力 查表可得： 1k =， 2k =， 3k = sk = qNnT Kkkk =m CnT060 qNn kkK = 37102 0 0 0 0311 3 9 060 ??? = N=，ψ m =10， [σ j ]=600MPa 第 16 頁 共 70 頁 16 則 jm =1630031139060021510)12(22 ??????????? mm = 根據(jù)彎曲疲勞計算齒輪計算模數(shù)公式為： wM =275][1 321 wjm snYZ Nkkkk ??mm =275????????? = sk = qNnT kkkk =qNn kkkCnT6 060 = 681022 0 0 0 0311 3 9 060???? = 所以 m=2 符合要求 同理 m=3 也符合要求 （三）儲絲走絲部件主要零件強度驗算 1．齒輪強度的驗算 齒輪危險截面的彎曲強度條件公式 第 17 頁 共 70 頁 17 σ F = ][22131 Fd saFaZm YYkT ?? ? k—— 載荷系數(shù) k= ??kkkk v? φ d —— 齒寬系數(shù)，取 k? —— 使用系數(shù)，取 1 kv —— 載荷系數(shù)，取 ?k —— 齒間載荷分配系數(shù)， ?Hk =， ?Fk = ?k —— 齒向載荷分布系數(shù) 1T —— 小齒輪傳 遞的轉距 1T = 10511nP = 105 = 103 N 所以儲絲筒與絲桿見齒輪 的傳動比為： u= =1： 12； 采用二級齒輪傳動，取 u1 =1： 4； u2 =1： 3。同時，軸承必須清洗得很潔凈，并在顯微鏡下檢查滾道內是否有金屬粉末、炭化物等，軸承經(jīng)清洗、干燥后，填以高速潤滑脂，起潤滑和密封作用。通常是在兩個支撐軸承的外環(huán)間放置一定厚度的定位環(huán)來獲得預負荷。 4）導輪組合件的裝配 導輪組合件裝配的關鍵是消除滾動軸承中的問題，避免滾動體與套杯工作表面在負荷作用下產(chǎn)生彈性變 形，以及由此引起的軸向竄動和徑向跳動。 3）導輪的材料 為了保證導輪軸徑與導向槽的餓同軸度，一般采用整體結構。 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。該結構易于保證導輪運動部件的同軸度，導輪軸向竄動和徑向跳動量可以控制在較小的范圍內。導輪兩端加工成 300 錐形軸尖，硬度在 RC60 以上。但是此種結構的運動穩(wěn)定性較好，剛度較高，不容易發(fā)生變形及跳動。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，同時也影響導輪和軸承的使用壽命。 2）導輪運動組合件的結構 導輪運動組合件的結構主要有三種；懸臂支撐結構、雙支撐結構和雙軸尖支撐結構。 第 9 頁 共 70 頁 9 ③導輪裝配后轉動應輕便靈活，應盡量減少軸向竄動和徑向跳動。 ②在滿足一定強度要求下，應盡量減輕導輪的質量，以減少電極絲換向時的電極絲與導輪間的摩擦。為了適用線架絲臂張開高度的變化，在線架上下部分應增設副導輪，如下圖 所示： 第 8 頁 共 70 頁 8 圖 可調式線架本體結構 圖 可移動絲臂 （ 2） 導輪部件結構 1）導輪是本機床關鍵零件，關系到切割質量，對 導輪運動組合件的要求如下。松開固定螺釘時，旋轉絲桿帶動固定于上絲臂體的絲母，使上絲臂移動。 此外，針對不同厚度的工件，還有采用絲臂張開高度可調的分離式結構，如下圖 所示。有的機床的線架本體有的采用龍門結構。由于支撐電極絲的導輪位于懸臂的端部，同時電極絲保持一定張力，因此應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。 懸臂式固定線架主要由線架本體、導輪運動 組合件及保持器等組成。對線架的要求是： ①具有足夠的剛度和強度，在 電極絲運動（特別是高速走絲）時，不應出現(xiàn)震動和變形； ②線架的導輪有較高的運動精度，徑向偏擺和軸向竄動不超過 ； ③導輪與線架本體、線架與床身之間有良好的絕緣性能； ④導輪運動組合件有密封措施，可防止帶有大量放電產(chǎn)物和雜質的工作液進入導輪軸承； ⑤線架不但能保證電極絲垂直于工作臺面，在具有錐度切割功能的機床上，還具有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。 （ 4）線架、導輪部件結構 線架與走絲機構組成了電極絲的運動系統(tǒng)。這不但可以在電機換向裝置失靈時，由于尼龍齒輪先損壞，保護絲桿副與走絲電機，還可以減少噪聲。 絲桿 副一般采用軸向調節(jié)法來消除螺紋配合間隙。 （ 3）齒輪副和絲桿副 走絲機構上拖板的傳動鏈是由 2 級減速齒輪副和一組絲桿副組成，它使儲絲筒在轉動的同時，作相應的軸向位移，保證電極絲整齊的排繞在儲絲筒上。如下圖 第 6 頁 共 70 頁 6 圖 三 角矩形組合式導軌 由于儲絲筒走絲機構的上拖板一邊裝有運絲電動機，儲絲筒軸向兩邊負荷差較大。導軌的配合間隙由螺釘和墊片組成的調整環(huán)節(jié)來調整。但該結構制造和檢驗比較復雜，剛性較差，傳動中摩擦損失也較大。 ①燕尾型導軌，這種結構緊湊，調整方便。所以本設計采用 YLD6 剛性聯(lián)軸 器3824 42241 ??JJ。 ②聯(lián)軸器 走絲機構中運動組合件的電極軸與儲絲筒中心軸，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。儲絲筒與主軸裝配后的徑向跳動量應不大于 。儲絲筒壁厚要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度 ，一般 Rа 為 m。為了減少轉動慣量，筒壁應盡量薄，按機床規(guī)格的不同，選用的范圍一般為 ~5mm。 （ 1）儲絲筒旋轉組合件 儲絲筒旋轉組合件主要由儲絲筒、聯(lián)軸器和軸承組成。 第 5 頁 共 70 頁 5 儲絲筒本身作為高速正反向轉動，電機、滾筒及絲桿的軸承應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。滾筒外圓振擺應小于 ，反向間隙應小于 ，軸向竄動應完全徹底消除。螺母具有消除間隙的副螺母和彈簧，齒輪及絲桿螺距的搭配為設旋轉一圈拖板移動 ，所以該儲絲筒適用于φ 以下的鉬絲。儲絲筒、電動機、齒輪都安裝在兩個支架上。 高速走絲機構的結構及特點 高速走絲機構由儲絲筒組合件、上下拖板、絲桿副、齒輪副、換向裝置和絕緣件等部分組成，如下圖 所示 圖 機床的儲絲走絲系統(tǒng)機構結構圖 儲絲筒由電動機通過聯(lián)軸器帶動 實現(xiàn)正反向轉動。 （ 4）走絲機構最好與床身相互絕緣。 （ 2）儲絲筒的徑向和軸向竄 動量要小。絲桿固定在拖板上，螺母固定在底座上，拖板與底座采用裝有滾珠的 V 形滾動導軌連接，這樣絲筒每轉一周拖板直線移動相應的距離，因此機床工作前應根據(jù)零件厚薄和精度要求可在 到 之間調節(jié)。 DK7732 電火花線切割機床的主要技術參數(shù)如 下： 工作臺行程 /mm 500*320 最小切削厚度 /mm 30（可調） 加工表面粗糙度 Ra/μ m 切割速度 /mm2 /min 100 加工精度 /mm 切割工件最大厚度 /mm 300 電極絲移動速度 電極絲直徑 φ ~φ 二、 儲絲走絲部件結構設計 （一）儲絲走絲部件運動設計 運絲機構的運動是由絲筒電機正反轉得到的餓。 在上述的基礎上，有條件的還可以進一步實現(xiàn)鉬絲的角度調節(jié)，使加工過程更加細致。齒輪副也應有消除齒側間隙的餓機構。 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、絲桿螺母副組成，起傳動比應滿足機床所要求的。 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；包括光隔離電路和步進電機驅動電路。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，進給伺服系統(tǒng)應采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。專業(yè)設計基礎，對自己將來都是一次具有深遠影響的事情。尤其是在同學的協(xié)助下，特別是在顏教授的指導下，遇到困難不逃避，主動請教，主動學習，獨立思考提出新方案，困難一個個的 解決，才有了本次設計的成功。 所以說每個階段都是十分緊張而有難度的，有些問題是由于設計的難度，有些還是因為自己知識上的欠缺和基礎不扎實造成的。六月份開始就是最后一個階段：整理復習階段，主要從事前幾個階段的整理溫習，寫說明書。主要進行電器電路設計，包括步進電機驅動設計和脈沖功率放大電路設計。本階段主要是從三月份到五月份。第二階段是機械部分設計階段，本階段主要應用大學里面所學到的餓專業(yè)知識來進行運絲機構設計和坐標工作臺的橫向和縱向進給機構設計。在本階段主要是搜集足夠的資料信息并對設計題目進行分析和實地調查，做到心中清楚。 本次設計在顏競成教授的悉心指導下分四個階段按部就班的有條不紊的進行。 第 1 頁 共 70 頁 1 全套設計請聯(lián)系 174320523 引言 本次畢業(yè)設計從 2020 年 2 月 28 號開始到本年的六月中旬結束，長達四個月。畢業(yè)設計是一名在校大學生最后的一次也是最重要的一次設計，說其重要主要是因為它將檢驗你在大學生活中所學知識的扎實程度，期間你必須復習所學過的一些課程，學習一些要用到的新的知識，它還將練習你的動手能力，思考能力，創(chuàng)新能力，是你在大學學習生活的一次升華，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。第一階段是搜集整理階段。本設計其實從 2020 年元旦就開始了，截止到 2020 年 3 月份第一張外觀圖繪制成功為止。另外還要進行儲絲筒的三維零件設計。五月份到六月份則是第三階段：控制系統(tǒng)設計階 段。本階段也是一個學習的階段，對自己不太熟悉的領域的一次學習。以及畢業(yè)答辯前的各項具體細節(jié)的準備?？梢哉f這次畢業(yè)設計是個查缺補漏的機會。這次畢業(yè)設計鍛煉了我團體協(xié)作精神和獨立作業(yè)的能力。 第 2 頁 共 70 頁 2 一、 總體方案設計 (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。 2．電火花線切割機床屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定的加工精度的前提下，應簡化結構，降低成本。 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。因此，可以選擇 MCS51 系列單片機擴展系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)中還應該包括脈沖發(fā)生電路和其它輔助電路。 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桿螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。 7．采用滾動道軌可以減少道軌見的摩擦阻力，便于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。 第 3 頁 共 70 頁 3 （二）主要技術參數(shù)的確定 技術參數(shù)主要包括運動參數(shù)，尺寸參數(shù)和動力參數(shù)。電極通過聯(lián)軸節(jié)與絲筒連接，絲筒裝有齒輪，通過過度齒輪與絲桿上的齒輪齒合。 1．對高速走絲機構的要求 （ 1）高速走絲機構的儲絲筒轉動時，還要進行相應的軸向移動，以保證極絲在儲絲筒上整齊排繞。 （ 3）儲絲筒要能夠正反向旋轉，電極絲的走絲速度在 7~12m/s 范圍內無級或有級可