【正文】 隙及其變化是很困難的，都是采用測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙的大小。當間隙為零、短路時，間隙電壓為零，雖然不成正比，但也有一定的相關(guān)性。 對于弛張式脈沖電源，一般可采用平均值檢測法。因為在脈沖間歇期間，兩極間的電壓總是為零，故平均電壓很低，對極間距離變化的反映不及峰值電壓靈敏。圖中間隙電壓經(jīng)電阻 R1，由電容器 C 充電濾波后，成為平均值，又經(jīng)電位器 R2 分壓取其一部分，輸出的 U 即為表征間隙平均電壓的信號。 圖 33 平均間隙檢測電路 比較環(huán)節(jié)用以根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度，以適應粗、中、精不同的加工規(guī)準。大多數(shù)比較環(huán)節(jié)包含或合并在測量環(huán)節(jié)中。為了獲得足夠的驅(qū)動功率，放大器要有一定的放大倍數(shù)，然而，放大倍數(shù)過高也不好，它將會使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)，即出現(xiàn)自激現(xiàn)象，使工具電極時進時退，調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。由于它對自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)有很大的影響，因此要求它的機電時間常數(shù)要盡可能小，以便能夠快速反映間隙狀態(tài)的變化 。具有較寬的調(diào)速范圍，以適應各種加工規(guī)準和工藝條件的變化。試驗研究表明，如果伺服進給系統(tǒng)調(diào)節(jié)得不適當，伺服進給系統(tǒng)動態(tài)特性差而使系統(tǒng)不穩(wěn)定，往往會產(chǎn)生可恢復性不穩(wěn)定電弧放電。 本文設(shè)計的便攜式電火花加工機，采用步進電機的電 — 機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 步進電機自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理 由于步進電動機和力矩電動機的電一機械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)它們的低速性能好，可直接帶動絲杠進退，因而傳動鏈短、靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，而且慣性小，有利于實現(xiàn)加工過程的自動控制和數(shù)字程序控制，因而在中、小型電火花機床中得到越來越廣泛的應用 [7]。 圖 34 步進電動機自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理框圖 檢測電路對放電間隙進行檢測后，輸出一個反映間隙大小的電壓信號。同時，多諧振蕩器發(fā)出恒頻率的回退觸發(fā)脈沖，送到回退與門，準備為環(huán)形分配器提供回退觸發(fā)脈沖，根據(jù)放電間隙平均電壓的大小，兩種觸發(fā)脈沖由判別電路通過單穩(wěn)電路，選其中一種送至環(huán)形分配器，決定進給或是回退。 在步進電動機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，應注意脈沖當量 (步矩 )的選擇。它的大小與電火花加工工藝密切相關(guān)，如果脈沖當量太大，會常短路，使加工穩(wěn)定性和加工速度明顯降低；相反，如果脈沖當量太小，又會影響主軸的進給和回退速度，特別是在放電間隙發(fā)生短路或有害電弧時，使電極來不及快速回退而導致電極與工件的燒傷。后三種適用于大型或中、大型的機床，本設(shè)計采用適用于中、小型機床的立柱式結(jié)構(gòu)，該類型具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修、裝夾方便等優(yōu)點，能夠滿足本設(shè)計的要求。針對該電火花加工機的應用范圍、實際生產(chǎn)的情況和便攜式加工機自身結(jié)構(gòu)的特點，現(xiàn)擬定該便攜式加工機的主要技術(shù)參數(shù)如下： 電源：普通 220V交流電 工作臺：臺面寬度 B=250mm 長度 L=400mm 行程：縱向 X=160mm 橫向 Y=200mm 最大承載質(zhì)量 100 ㎏ T 形槽槽數(shù)為 3 槽寬為 10mm 槽間距離為 45mm 主軸連接板至工作臺面最大距離 H： 400mm 主軸頭：伺服行程 Z=200mm 工作液槽內(nèi)壁：長 d=400mm 寬 c=200mm 高 h=170mm 絲杠的選擇與計算 絲杠的選型 絲杠按其摩擦特性可分為三類 :即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。 表 3— 1 絲杠的種類和特點 種類 特點 滑動絲杠 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在機床上應用比較廣泛 滾珠絲杠 分 為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。這種絲杠 摩擦力小，傳動效率高，精度也高 同時兼具以下 特點 ： 與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為 1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動 ,所以能得到較高的運動效率。在省電方面很有幫助。 微進給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動 ,所以啟動力矩極小 ,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實現(xiàn)精確的微進給。 高速進給可能 滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給 (運動 )。min1 絲 杠 速 度ni/r惡性循環(huán)影響加工速度。加工深度、加工面積增加，或加工型面復雜程度增加，都不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響加工穩(wěn)定性，降低加工速度，嚴重 時將造成結(jié)碳拉弧，使加工難以進行。電極材料對加工穩(wěn)定性也有影響，鋼電極加工鋼是不易穩(wěn)定，純銅、黃銅加工鋼時則比較穩(wěn)定。脈沖電源的波形及其前后沿陡度影響著輸入能量的集中或分散程度，對電蝕量也有很大影響。隨著表面粗糙度的改善，加工速度明顯下降。即 θ = （ vE/vW） 100% 上式中的加工速度和損耗速度均以 mm3/min 為單位計算，則 θ 為體積相對損耗。 要降低工具電極的相對損耗，首先要根據(jù)電極對的材料特性確定最佳脈寬，其次有效利用電火花加工過程中的各種效應，如極性效應、吸附效應、傳熱效應等。每種電極材料都有一最佳峰值電流寬度與熔坑的最大體積對應。 鎢、鉬的熔點和沸點較高，損耗小，但其機械加工性能不好，價格又貴，所以除線切割外很少采用。石墨電極不僅熱學性能好，而且在長脈沖粗加工時能吸附游離的碳來補償電極的損耗，所以相對損耗很低，目前已廣泛用作型腔加工的電極。但由于其價格較貴，制造成形比較困難，因而一般只在精密電火花加工時采用。在煤油中采用負極性加工時，脈沖電流幅值與放電脈沖寬度的比值（ i ^ e/it）滿足如下條件時，可以獲得低損耗加工： 石墨加工鋼 i ^ e/it ~銅加工鋼 i ^ e/it ~鋼加工鋼 i ^ e/it ~式中以電壓脈寬 ti代替 te，以便于參數(shù)的設(shè)定。實驗用的工具電極為 φ6mm的純銅，加工工件為銅，工作液為煤油，矩形波脈沖電源，加工電流峰值為 10A。當脈沖寬度大于 120us 后，電極相對損耗將小于 1%，可以實現(xiàn)低損耗加工（相對損耗小于 1%的加工）。然而在脈寬小于 15us 的窄脈寬范圍內(nèi)，正極性加工的工具電極相對損耗比負極性加工小。這里主要討論與電火花加工工藝有關(guān)的因素。 電火花加工放電間隙對加工精度的影響表現(xiàn)在放電間隙的不穩(wěn)定和間隙內(nèi)電場分布不均勻性，如果加工過程中放電間隙能保持不變，則可以通過修正工具電極的尺寸，對放電間隙進行補償，能夠獲得較高的加工精度。 由于間隙內(nèi)電場分布不均勻性，只是間隙大小對加工精度也有影響，尤其是對復雜形狀的表面加工，棱角部位電場強度分布不均勻，間隙越大，影響越嚴重。電參數(shù)對放電間隙的影響是非常顯著的，精加工的放電間隙一般只有 （單面），而在粗加工時則可達 。電火花穿孔加工時，點擊可以貫穿型孔而補償電極的損 耗。精密型腔加工時可采用更換電極的方法。這是因為當工具為凹角時，工件上對應的尖角處放電蝕除的機率大，容易遭受腐蝕而 成為圓角，如圖 4— 3a 所示。采用高頻窄脈寬精加工，放電間隙小，圓角半徑可以明顯減小，因而提高了仿行精度，可以獲得圓角半徑小于，這對 于加工精度小模數(shù)齒輪等沖模是很重要的。 “二次放電”是指已加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次進行的非正常放電，集中反映在加工深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱角棱角變鈍方面。由于工具電極下端部加工時間長，絕對損耗大，而電極入口處的放電間隙則由于電蝕產(chǎn)物的存在，“二次放電”的機率大而擴大，因而加工斜度。 電火花加工表面是由無方向性的無數(shù)小坑和硬凸邊組成，特別有利于保存潤滑油，表面的潤滑性能和耐磨損性能均比機械加工表面好。對表面粗糙影響最大的是單個脈沖能量。表面粗糙度和脈沖 能量之間的關(guān)系，可用如下實驗公式來表示 Rmax = ^ 式中 Rmax —— 實測的表面粗糙度（ um）； KR—— 常數(shù)，銅加工鋼時常取 ； te—— 脈沖放電時間（ us）； i ^e—— 峰值電流（ A）。例如從 提高到 ，加工速度要下降很多，僅為原有速度的 1/5。通過采用平動或搖動加工及混粉加工等工藝，可以大為改善。因此，一般電火花加工到 ~。熔點高的材料（如硬質(zhì)合金），在相同能量下加工的表面粗糙度要比熔點低的材料（如鋼）好。 精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響到加工表面粗糙度。 電火花加工過程中，在火花放電的瞬時高溫和工作液的快速冷卻下，材料表面層的化學成分、微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，形成一層通常存在殘余應力和微觀裂紋的變質(zhì)層。 熔化凝固層的厚度工件表面最上層，它被放電時瞬時高溫熔化而有停滯下來，受工作液快速冷卻而凝固。它由馬氏體、晶粒極細的參與奧氏體和某些碳化物組成。 熱影響層介于熔化凝固層和基體之間。由于溫度場分布和冷卻的速度不同，對淬火鋼，熱影響層包括再淬火區(qū)、高溫回火區(qū)和低溫回火區(qū)；對未淬火鋼，熱影響層主要為淬火區(qū)。 熱影響層中靠近熔化凝固層部分，由于受到高溫作用并迅速冷卻，形成淬火區(qū)其厚度與具體條件有關(guān)，一般為 2~3 倍的最大微觀不平度值。 不同金屬材料的熱影響層金相組織結(jié)構(gòu)是不同的，耐熱合金的熱影響層與基體差異不大。脈沖能量對顯微裂變的影響是非常明顯的，能量愈大，顯微裂紋愈寬愈深。不同工件材料對裂紋的敏感性也不同，硬脆材料容易產(chǎn)生裂紋。加工淬火材料要比加工淬火后回火或退火的材料容易產(chǎn)生裂紋，因為淬火材料脆硬，原始內(nèi)應力較大。 要提高表面完整性，必須設(shè)法減小表面變質(zhì)層的厚度。高能窄脈寬電火花加工工藝是解決表面完整性和提高加工效率的有效方法。從接到設(shè)計題目到實際查閱資料再到設(shè)計和撰寫的整個過程，這其中有許多值得回味的地方。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我才我才真正的體會到什么叫“書到用時方恨少”。在本次畢業(yè)設(shè)計中我總結(jié)了以下幾點不足： （ 1） 對專業(yè)知識的掌握程度不夠，在設(shè)計過程中用到的一些小的專業(yè)知識比如概念、零件間的相互配合和一些計算公式等。 （ 3） 不能熟練運用 AutoACD、 Pro/E 等畫圖軟件，這樣使整個設(shè)計的過程又加長了。 畢業(yè)設(shè)計是對大學三年所學知識的一次綜合運用的考察，又是對所學知識的融會貫通做了學以致用。 致 謝 走出畢業(yè)論文的千頭萬緒，幾多往事歷歷在目，一絲傷感輕輕劃過，無限感動激蕩心頭。 轉(zhuǎn)眼間，我已經(jīng)在美麗的琴島學院度過了三個年頭。他們使我堅定了人生的方向，獲得了追求的動力，留下了大學生活的美好回憶。這篇論 文是在我的導師??老師的多次指導下完成的。在這篇論文的寫作過程中，??老師不辭辛勞，多次與我就論文中許多核心問題作深入細致地探討，給我提出切實可行的指導性建議，并細心全面地修改了我的論文。對此 ,我打心眼里表示我最衷心的感謝 .李老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進取的科研精神以及誨人不倦的師者風范是我畢生的學習楷模 .李老師的高 深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神將永遠激勵著我。更重要的是李老師在指導我的論文的過程中，始終踐行著“授人以魚，不如授之以漁”的原則。在此，請允許我向尊敬的??老師表示真摯的謝意！ 感謝和我一起度過三年大學的朋友和同學。 最后，衷心感謝所有老師對我的栽培、支持和鼓勵，感謝所有朋友的關(guān)心和幫助。 CAD 系統(tǒng)支持各種階段的設(shè)計過程 —— 設(shè)計構(gòu)想、初步設(shè)計及最終設(shè)計。 盡管 CAD 系統(tǒng)并非一定要包含計算機繪圖，但能將設(shè)計的產(chǎn)品顯示在屏幕上是 CAD 系統(tǒng)的最有價值的特性之一。計算機圖形功能式設(shè)計者可用多種辦法研究物體：將物體在計算機屏幕上旋轉(zhuǎn)、將其分成幾段、將物體局部放大以仔細研究以及在運動程序的幫助下研究機構(gòu)的運動?；ソ皇綀D形系統(tǒng)使用戶可直接和計算機通過交互作用以對圖形進行調(diào)整及修改。 許多 CAD 系統(tǒng)的最終產(chǎn)品是在與計算機連接的繪圖儀中產(chǎn)生的圖形。計算機生成圖形是線框圖線。 可使用多種不同辦法在計算機屏幕上生成圖形。例如，圓柱是一個基本元素，在已顯示的零件上去掉一個規(guī)定半徑和長度的圓柱就可生成一個孔。 另外， CAD 系統(tǒng)使用成組技術(shù)設(shè)計零件。采用成組技術(shù)可使工廠減少所用零件的數(shù)量，并使零件在工廠中的制造、運輸效率更高。在用這種方法時，待分析物體用很多有壓力及彎曲特性的小元素組成的模型表示。 采用這種辦法中的任一種或其他常用辦法， CAD 系統(tǒng)在設(shè)計階段生成了 單個的幾何數(shù)據(jù)庫，它可用于設(shè)計的各個階段及其后的制造、裝配和檢驗過程。s most valuable characteristics. The graphics object typically appears in the CRT screen. Computer graphics features a variety of designers available method of object: an object on the puter screen rotation, divided into a few paragraphs, the object is local amplification to carefully study and exercise program with the help of research institutions. Mo