设计说明书

本科毕业设计（论文）设计说明书题目喷射电解射流装置的设计院（系）机电工程学院专业飞行器制造工程学生丁烨学号1100801020班号1008301指导教师填报日期哈尔滨工业大学机电工程学院2014年6月目录11设计目的112喷射装置的设计1121喷嘴的设计1122关键零部件的校核413工作台的设计5131钩形压板的设计5132支撑件的设计6133滚珠丝杠的选择614试验装置使用与维护方法811设计目的实现在300MM300MM05MM大平板工件上进行电解射流加工，并且能够工件在倾斜一定角度下进行加工；工作台能够在X轴、Y轴、Z轴方向上移动。工作台需保证电解液能顺利排出，保证和工作台的绝缘；喷射装置能够使电解液以一定流速喷出，保证密封性和液体流畅性。12喷射装置的设计整体装配图如图11所示图11喷射电解射流装置装配图整体的装配图主要由喷射装置，工作台和滚珠丝杠三部分组成，下面将逐个进行说明121喷嘴的设计如图12所示，设计的喷嘴主要是由6个模块构成，分别是喷嘴、堵头、壳体、金属柱塞、端盖和进液转接件。其装配方式如下整体装配方式为自上而下装配，具体是先将金属柱塞装入壳体，将堵头旋入金属柱塞，使得金属柱塞上端面被封闭住。再用6个螺钉把金属柱塞与壳体紧固，形成一个腔体，然后喷嘴与金属柱塞下端装配，确定喷嘴与金属柱塞装配无间隙后，上端盖拧紧，3者便固定一起形成一体。最后进液装接件由壳体的一侧向内拧紧。这样整体的喷嘴部分装就是一个方便拆卸和装配的的密闭腔体。图31喷射装置CAD图FIG31CADOFEJECTORDEVICE壳体螺钉垫圈金属柱塞堵头过滤网进液连接件端盖喷嘴在接通电源准备进行加工时，电解液先从进液转接件进入金属柱塞与壳体之间的间隙，为了不影响喷嘴工作的稳定性，在金属柱塞与壳体之间加装了一层过滤网，这样可以防止电解液直接进入金属柱塞，而会以很稳定的渐进渗透的方式进入金属柱塞进行工作。当电解液通过过滤网后，电解液可以在回形槽内循环流动，有效的控制了电解液的流动，并能进一步的缓冲、稳定压力，控制流量。由于电解液具有一定的压力并加上经过设计的喷嘴结构，电解液就会形成理想的射流。连接处靠O型密封圈密封。设计三维图如图13所示图13喷射装置三维图1喷嘴射流流道的设计喷嘴是射流设备的重要元件,能够形成理想的喷射液束。对于喷嘴的设计要求对流过来的液流进行加速，所以对其设计基本要求是流体从金属柱塞流过喷嘴的时候，流速要单调递增，出口处的液体流分布均匀且稳定。当然由于喷嘴的内流道比较复杂，从加工工艺方面考虑，喷嘴不宜做的过长。喷嘴的进出口的面积比称为收缩比，必须选择合适的收缩比，一般而言，收缩比越大，则收缩流体的出口速度分布就越均匀，流体的湍流度也越小，但收缩比过大，则会导致洞身也会变长。内流道如图14所示图14喷嘴内流道示意图喷嘴出口孔径的大小是由工件需要加工多少孔径决定的，然后以这为依据进行喷嘴出口孔径大小的设计。现设计R004MMR1/R0525L5MM得到R121MM喷嘴设计图如图15、图16所示图15喷嘴CAD图图16喷嘴三维图2金属柱塞的设计金属柱塞腔体设计直径为30MM，表面分布许多直径为510MM的圆孔，这样设计的目的就是当外界的液体进入金属柱塞腔体的时候，保证有个很好的缓冲的过程，确保了液体很稳定的流入喷嘴，也使得电解液处于稳定喷射状态，另外金属柱塞腔体结构是一个圆柱型的回型结构，液体可以在里面回转，在加上壳体和金属柱塞之间有一层缓冲过滤网。保证了电解液很稳定的进入喷嘴。金属柱塞下端流道宽度与喷嘴的进口处直径一致。喷嘴液体进口处外圆的大径直径也正好为12MM，这样的设计使得喷嘴进口外圆可以装配到金属柱塞中，两者的设计是过渡配合。这样使得结构更紧密，能更好的防止出现漏水等不利因素。金属柱塞设计图如图17、图18所示图17金属柱塞CAD图图18金属柱塞三维图3端盖绝缘盖板设计当接上电源加工开始后，电解液通电。为了有效的做好喷射装置的绝缘，在金属柱塞下方添加一个绝缘盖板，材料是有机玻璃，有效的控制了绝缘问题。它也是一个端盖，能固定喷嘴与金属柱塞相对位置。端盖绝缘盖板设计图如图19、110所示图19绝缘盖板CAD图图110绝缘盖板三维图122关键零部件的校核1进液转接件的强度校核进液体转接件的内径为8MM,管壁厚度最薄处为2MM。由管厚公式TKPD/2S式（1）式中P管内水压强；D管内径，MM；S管材的允许抗拉强度，MPA；K安全系数取1113由公式（1）可得PT2S/KD式2T2MMS50MPAK13D8MM代入公式（2）得P192MPA，而该喷射装置试验最大液压不会超过5MPA。所以设计的进液转接件满足要求。2壳体的强度校核壳体的最薄处为5MM,即T5MMK13D50MM代入公式（2）得P77MPA1MPA，而由液体本身的重力影响几乎可以忽略不计。所以所设计的壳体也符合强度要求。3金属柱塞的强度校核因为金属柱塞采用不锈钢，抗拉强度大于515，并且其厚度大于壳体的最薄处，所以一定能满足强度要求。13工作台的设计131钩形压板的设计考虑到工件大小为300MM300MM2MM，并且要求工件能够倾斜一定角度进行加工，决定采用改进型钩型压板进行装夹。根据JB/T801211999可知，钩型压板A型如图111所示图111A型钩型压板为了能够实现工件在一定角度上进行加工，现对其做一定改动，将压板前端改为半圆柱，改进之后三维图如图212所示（A）（B）图112改进钩型压板三维图132支撑件的设计设计支撑件时，需要考虑三方面因素，其一是如何配合钩型压板进行工件的装夹，其二是如何使电解液能够顺利电解液槽，其三是如何保证和T型槽绝缘的问题。设计三维图如图113所示图113支撑件三维图支撑件由两部分组成，上半部分可上下移动，并在特定部位通过螺栓固定到下半部分上，下半部分通过T型槽螺栓固定到T型槽上。因素一的解决方案为在上半部分前端加上圆柱凸起，并且通过上下移动来实现工件在一定角度下进行电解加工；因素二的解决方案为将上半部分的右端改为倾斜，在两端分别设置阻拦槽，在中间设置两个导液槽，从而使得工件上的电解液能够顺利进入电解液槽。在工作台的下面设置两道导轨和一个连接件，用来和丝杠相连。整体的工作台三维图如图114所示AB图114工作台三维图133滚珠丝杠的选择1丝杠与电机型号的选择考虑到工件大小及工作台大小，决定选择LINTECH公司的100SERIES丝杠，在对行程余量进行分析后，确定X轴丝杠型号为LINTECH102430CP01S005M05C000L00E00B01_100，行程为760MM；Y轴丝杠型号为LINTECH102420CP01S005M04C000L00E00B01_100；行程605MM，Z轴丝杠型号为LINTECH102406CP01S001M03C000L00E00B00_100，行程300MM。该系列丝杠自带制动装置和电机型号。结构如图115所示图115100SERIES滚珠丝杠图116AKM系列电机查阅该公司给出的100SERIES丝杠产品说明书，确定电机选用DANAHERMOTION公司AKM电机中240VAC，320VDC母线的电机系列，结构图如图116所示其中，X轴丝杠电机型号为AKM73P，具体参数如表11所示,Y轴丝杠电机型号为AKM72P，具体参数如表12所示。Z轴丝杠电机型号为AKM64P，具体参数如表13所示表11AKM73P电机参数峰值失速794NM额定速度1300RPM伺服驱动器型号S62000最高速度1610RPM连续失速转矩416NM连续失速电流195ARMS连续额定转矩347NM峰值转矩时的电流40ARMS拐点速度1250RPM惯量921KGCM2表12AKM72P电机参数峰值失速584NM额定速度1800RPM伺服驱动器型号S62000最高速度2170RPM连续失速转矩294NM连续失速电流187ARMS连续额定转矩238NM峰值转矩时的电流40ARMS拐点速度1590RPM惯量645KGCM2表13AKM64P电机参数峰值失速412NM额定速度2500RPM伺服驱动器型号S62000最高速度3120RPM连续失速转矩204NM连续失速电流186ARMS连续额定转矩160NM峰值转矩时的电流40ARMS拐点速度2490RPM惯量316KGCM22丝杠与电机的安装X轴丝杠通过螺栓固定在底座上，Y轴丝杠底座通过X轴丝杠载物台进行螺栓连接，而工作台底座通过Y轴丝杠的载物台进行螺栓连接。为了保证X轴、Y轴丝杠移动的直线精度，在X轴、Y轴底座上分别设置了两条导轨，同时导轨也起到辅助支撑的作用。Z轴丝杠独立通过螺栓连接在横梁上，喷射装置通过连接板连接到Z轴丝杠载物台上。横梁上设置有导轨，从而方便工件的更换。14试验装置使用与维护方法试验装置使用前，先将SISTEM喷雾系统与进液连接件相连，打开喷雾系统，先接通清水将喷射装置和泵清洗一遍；当从喷射装置喷出的液体没有明显杂质时，关闭喷雾系统，加入电解液，拧上喷嘴，再次打开喷雾系统；当从喷