【正文】 （可達177。 數(shù)控電火花線切割的應用范圍 電火花線切割加工由于具有諸多優(yōu)勢，主要應用在以下幾 個方面： （ 1）廣泛應用于沖壓模具的加工。 （ 3）加工鑲拼型腔模、拉絲模、粉末冶金模、波紋板成型模。 本科畢業(yè)論文 6 （ 5）加工硬質合金和切割薄片材料。 （ 7）加工半導體材料以及稀有、貴重金屬材料的割斷。 數(shù)控電火花線切割加工機床的特點 數(shù)控電火花線切割加工機床的分類 1）．數(shù)控電火花線切割加工簡述 電火花線切割加工是電火花 加工的一個分支，是一種直接利用電能和熱能進行加工的工藝方法，它用一根移動著的導線（電極絲）作為工具電極對工件進行切割，故稱線切割加工。 2）．數(shù)控電火花線切割加工機床的分類 （ 1）按走絲速度分：可分為慢速走絲方式和高速走絲方式線切割機床。 （ 3）按脈沖電源形式分：可分為ＲＣ電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應控制電源線切割機 床。 本科畢業(yè)論文 7 1)．控制臺 控制臺中裝有控制系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)，能在控制臺中進行自動編程和對機床坐標工作臺的運動進行數(shù)字控制。圖 61 為快走絲線切割機床主機示意圖。 （ 2）運絲機構 它 用來控制電極絲與工件之間產生相對運動。它的功能主要是對電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺平面保持一定的幾何角度，以滿足各種工件（如帶錐工件）加工的需要。 本科畢業(yè)論文 9 2 機床主要參數(shù)的確定 本機床利用電極絲作為工具，在控制機控制下，按規(guī)定軌跡對工件進行切割加工。廣泛用于電子儀器，精密機械，輕 工，軍工等部門。 確定儲絲筒直徑，選擇電動機轉速 n=1400r/min. 由 1000 60Dnv ? ?? 可知 當 7/v m s? 時得： 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 7 9 5 . 53 . 1 4 1 4 0 0vD m mn?? ? ? ?? ? ?? 當 12 /v m s? 時得： 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 1 2 1 6 3 . 83 . 1 4 1 4 0 0vD m mn?? ? ? ?? ? ?? 所以選擇儲絲筒直徑應在 ~ 之間 為了滿足加工要求，設計時儲絲筒的直徑假設 D=130mm,則走絲速度為V=。從儲絲筒到絲杠經過兩級直齒圓柱齒輪變速，由于機構傳動載荷較小，故為了 設計簡單，加工方便，兩級齒輪的傳動比取值相等，記為 i ，則 12i i i??，由于 12s i i p? ? ? ，即 2p i s?? 可得 i=。 電動機的選擇 確定運絲機構所需的功率 P? ， 運絲機構的工作原理是電動機通過彈 本科畢業(yè)論文 11 性連 軸器帶動長軸轉動，長軸中間裝有儲絲筒另一端是齒輪傳動，通過齒輪副傳遞到第二根軸，第二根軸同樣通過齒輪副將運動傳遞到絲杠，將螺母固定到工作臺上面，絲杠與螺母配合，從而驅動整個運絲機構在導軌上運動。 2? —— 滾動軸承的效率 , 2? =。 4? —— 齒輪傳動的效率 , 4? =。 1．各軸轉速計算 第Ⅰ軸轉速 1 140 0 / m inn n r?? 第Ⅱ軸轉速 12 1 1400 4 0 7 / m in3 .4 4nnri? ? ? 第Ⅲ軸轉速 23 2 407 1 1 8 .3 / m in3 .4 4nnri? ? ? 式中 n—— 電動機轉速 1i —— 第Ⅰ軸到第Ⅱ軸傳動比 2i —— 第Ⅱ軸第Ⅲ軸傳動比 2．各軸功率計算 本科畢業(yè)論文 13 第Ⅰ軸功率 441 1 5 2 3 7 0 0 .7 0 .9 9 0 .9 9 2 4 6 .4p p W W? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 第Ⅱ軸功率 222 1 3 4 24 6. 4 0. 97 0. 99 23 0p p W W??? ? ? ? ? ? ? 第Ⅲ軸功率 223 2 2 4 23 0 0. 99 0. 99 22 2. 5p p W W??? ? ? ? ? ? ? 式中 1? —— 電動機的效率 , 1? ＝ 。 3? —— 滑動軸承的效率 , 3? =。 5? —— 連軸器的效率， 5? ＝ ； 3．各軸扭矩計算 第Ⅰ 軸扭矩 1112 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400pT N m mn? ? ? ? ? ? 第Ⅱ軸扭矩 2222309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407pT N m mn? ? ? ? ? ? 第Ⅲ軸扭矩 3332 2 2 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 9 6 1 . 71 1 8 . 3pT N m mn? ? ? ? ? ? 將以上計算數(shù)據(jù)列表 本科畢業(yè)論文 14 軸 號 轉 速 n( /min)r 輸出功率 P（ W） 輸出扭矩 T()N mm? 傳動比 i 效率 ? Ⅰ 軸 1400 246． 4 1680 1 0． 66 Ⅱ軸 407 230 5396 3． 44 0． 93 Ⅲ軸 222． 5 3． 44 0． 93 本科畢業(yè)論文 15 3 齒輪副的設計計算 為防止走絲電動機換向裝置失靈，導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。 塑料齒輪的設計計算和校核與金屬齒輪不同，所以沒有標準的參數(shù)化設計，根據(jù)裝置所需傳動比和加工要求合理設計或選擇其他產品，通過校核檢查其性能。但齒形系數(shù)一般使用節(jié)點附近的值。雖說劉易斯公式是在假定所有的負荷都施加在一個齒尖上來計算齒根強度的，但實際上嚙合的輪齒不止一個，壓力角為 20 度的標準齒正齒輪的嚙合率在 1和 2 之間。換言之，在一對齒開始嚙合的瞬間，另一對齒已在前一個法向節(jié)距處嚙合，因此在隨后的 個法向節(jié)距內有兩對齒嚙合，而在此后的 個法向節(jié)距內只有一對齒嚙合。 此外，如果壓力角變小，則嚙合率增大， 齒輪承受的切向負荷、傳遞扭矩 根據(jù)劉易斯公式，正齒輪的輪齒上所承受的切向負荷 P和傳遞扭矩 T 本科畢業(yè)論文 16 分別用（ 1） （ 2）來表示 ymbb ?????? ? ????（ 1） ? ?????? 2021 2 ydbb? ????（ 2） 其中 P：輪齒上的切向負荷（ N） T：扭矩（ N*mm） b? ：彎曲應力（ Mpa） b: 齒寬（ mm） m： 模數(shù) （ mm） d： 節(jié)圓直徑（ mm） y＇： 節(jié)點附近的齒形系數(shù)“模數(shù) m 基準”（見表 1— 1） Z： 齒數(shù) 表 31 齒形系數(shù) y′“模數(shù) m基準”（節(jié)點附近加載時的值） 本科畢業(yè)論文 17 （ 2）最大容許彎曲應力 sgmltvbbf C KKKKK ?????? ??? TMDuracon 齒輪的容許彎曲應力會因各種運行條件以及輪齒的大?。?shù)）而變化，圖 11 中給出了從標準條件下的試驗中得出，與各種模數(shù)相對應的最大容許彎曲應力，如果運行條件與之不同，則可根據(jù)（ 3）式來修正 本科畢業(yè)論文 18 其中 bf? ：給定運轉條件下的最大容許彎曲應力 (Mpa) b?? : 從圖 11 中求出的標準條件下的 TMDuracon M90 最大容許彎曲應力（ Mpa） sC :使用狀況系數(shù)（表 12） VK ：速度修正系數(shù)（圖 12） TK ：溫度修正系數(shù)。由于輪齒的彎曲強度與靜態(tài)彎曲強度間存在良好的相關性，因此可用彎曲強度 溫度的關系來修正。此外，圖 11所示的曲線考慮到偏差因素。 選小齒輪齒數(shù) Z1=36,大齒輪齒數(shù) Z2=uZ1= 36=，取 Z2=124。 （ 2） 計算小齒輪傳遞的扭矩 5 1115395 .5 1095 .5 10 25 9 10 14 0017 pTnN m m???? ? ? ? ??? 本科畢業(yè)論文 22 （ 3） 由表 10－ 7（《機械設計》第七版）選取齒寬系數(shù) ? ? 。 A R 圖 34 小齒輪零件圖 AA 圖 35 大齒輪零件圖 本科畢業(yè)論文 23 4 軸的設計計算及校核 第Ⅰ軸的設計及校核 1 軸上的各參數(shù) 功率41 1 5 24370 246 .4ppWW? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? 轉速 1 140 0 / m inn n r?? 轉矩111955014001680pTnN mm?????? 2 求作用在齒輪上的力 由齒輪設計部分知小齒輪的分度圓直徑為 11 34 1 34d z m mm mm? ? ? ?， 可以求得 112 2 1 6 8 0 9 8 .834t TFNd ?? ? ?， ta n 2 0 9 8 .8 0 .3 6 4 3 6rtF F N N? ? ? ?。 根據(jù)表 15－ 3 取 A=112,于是得 31 33m i n12 4 6 . 4 1 01 1 2 6 . 31400pd A m m m mn ??? ? ? 本科畢業(yè)論文 24 由于軸較長，并且軸上裝有儲絲筒直徑較大，最小直徑處需要與 連軸器相配合，另外軸上開有鍵槽，查表選取鍵的類型及其尺寸 為普通平建 :B H L?? 5 5 20mm 選取連軸器為彈性柱銷連軸器，與軸配合的尺寸 取 11d mm? ?Ⅰ Ⅱ ，長度為 25L mm? ?Ⅰ Ⅱ 。因此取 mm? ?Ⅱ Ⅲ 。因為軸承僅承受徑向力的作用，但是 由于軸較長，并且軸的直徑較小，儲絲筒在高速運轉下要求平穩(wěn)，無不正常震動。故在 Ⅲ Ⅳ ， Ⅶ Ⅷ 段 本科畢業(yè)論文 25 各安裝一對調心球軸承，型號為 D36204 GB276，基本尺寸為 d D T＝ 17 40 12mm，故 17d mm??Ⅲ Ⅳ Ⅶ Ⅷd ， 而 22L L mm? ??Ⅱ Ⅲ Ⅶ Ⅷ 。 （ 4）儲絲筒的軸肩定位， Ⅴ Ⅵ 段對儲絲筒器軸肩定位的作用， 因此其直徑取 26d mm?Ⅴ Ⅵ 。 （ 5）軸 Ⅷ Ⅸ 段安放齒輪，同時在齒輪與軸承之間采用套筒進 行軸向定位，由于齒輪與箱體壁最小間距為 6mm，齒輪采用普 通平鍵進行徑向定位，鍵的尺寸為： 6 6 15B H L mm? ? ? ? ?， 軸上各尺寸為 15d mm?Ⅷ Ⅸ ， 30L mm?Ⅷ Ⅸ 。 （ 7） Ⅹ Ⅺ 段為方形，其邊長為 10mm，軸向長度為 13mm， 主要是為了裝鉬絲時用手輪攪動方便而設計。圓角半徑見零件圖示。 將這些數(shù)值代入上式課求得 2 ? 。 則在垂直面內 B， C， D 點處的彎矩分別為 0vbM ? ； 21 3072 4 .3 3 7 3 022v c n v LM F N m m? ? ? ? ? ? 3 3 6 3 1 .5 1 1 3 4v d rM F L N m m? ? ? ? ? ?。 則在水平面內 B， C， D 點處的彎矩 1 0,hM ? 23 98. 8 31. 5 311 2htM F L N m m? ? ? ? ? ?。 可知 D點處彎矩最大，其值為 2 2 2 22 2 2 1 1 3 4 3 1 1 2 3 3 1 2vhM M M N m m? ? ? ? ? ?。 現(xiàn)將計算出的截面 D處的 2vM ， 2hM 及 2M 列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 2 ? 2 ? 彎矩 M 3112hdM N mm?? 1134vdM N mm?? 總彎矩 222 3312v d h dM M M N m m? ? ? ? 扭矩 T 1 1680T N mm?? 5）按彎扭合成應力校荷軸的強度 進行校荷時，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即 本科畢業(yè)論文 29 危險截面 C）的強度。因此 ? ?1ca???? ，故安全。 根據(jù)表 15－ 3 取 A=112,于是得 32 33m i n22 3 0 1 01 1 2 9 . 2 5407pd A m m m mn ??? ? ?， 軸上最小直徑處是螺紋連接，其作用是對齒輪起到軸向定位的 作用則 mm?Ⅴ Ⅵ ，長度 mm?Ⅴ Ⅵ 用兩個螺母緊固。 軸上齒輪采用普通平鍵聯(lián)接固定在軸上，右端同樣采用螺母軸向定位，由于第二級齒輪傳動的齒輪同時對軸由著支撐的作用這種方案的缺點是軸的平穩(wěn)性能不夠好，成本較高。 b. 軸與齒輪間采用滑動軸承配合，即能滿足傳動的要求， 又節(jié)約成本，軸瓦的材料可以選用鑄造青銅，因為鑄造青銅主 要用于高速，重載的軸承，同時可以承受較大的沖擊，其成分為 b30ZCuP 。 以下就采用此方案進行計算確定軸的各參數(shù)。 （ 3）