线切割机床走丝机构及控制系统设计的设计书

1 线切割机床走丝机构及控制系统设计的设计方案 第一章 概述 一、课程设计的题目和要求 1课程设计的题目 线切割机床走丝机构及控制系统设计 2. 课程设计的要求 （ 1）掌握线切割机的工作原理、适用范围； （ 2）掌握走丝机构的结构和传动原理， （ 3）进一步熟练应用 综合运用所学知识深入理解机电一体化概念。 二、 课程设计的内容和资料 1课程设计的内容 （ 1）设计说明书一份： 走丝 机构的设计计算、控制系统设计等 （ 2）绘制工程图 a结构装配图（ 1张和全套零件图） b控制系统工程图（ 1号图 1张） 2课程设计的资料 （ 1）机电一体化设计手册，图书馆 （ 2）机械零件，教材 （ 3）机电传动控制，教材 2 （ 4）西门子 200说明书（电子版） 第二章 走丝机构的设计 一、 走丝机构简图 二、工作原理 走丝机构的功能是带动电极丝按一定的线速度往复运丝，并将电极丝整齐的排列绕在贮丝筒上，快速运丝在放电加工区，有利于排屑，吸附工作液进入放电区，克服集中放电，减小电极丝的损耗和燃烧。 电机 1，经联轴器 2，传动轴 4，带动贮丝筒 3做正反高速旋转，使贮丝筒上的钼丝以一定的线速度作往复旋转运动。同时，在贮丝筒的另一端，通过三对齿轮 5、 6、 7、 8、9、 10传动，经丝杠副 11带动滑板移动，使贮丝筒作往复直线运动，以免发生叠丝现象，其往复行程大小视绕丝总长度而定，同时靠可调整位置的行程限位开关，实现拖动电机的换向。 （ 1）选用直齿圆柱齿轮； 3 （ 2）根据齿数选取齿轮模数、齿顶高系数、径向间隙系数，计算分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等。 （ 1）丝杠螺距选取； （ 2）计算滑板使贮丝筒转一圈的移动距离，且滑板移动距离不超过钼丝最大宽度 200 在贮丝筒高速运转时，同时要进行相应的轴向移动，以保证不同的直径的电极丝能在贮丝筒上整齐排绕；为了保证电极丝的运行平稳，而且无跳动现象，要求贮丝筒的各项运动精度要求高，径向跳动小；贮丝筒具有正反向旋转功能，电极丝的走丝速度在 6丝机构与床身相互绝缘。 导轨、齿轮、丝杠要具备润滑措施。 4 三、贮丝结构 贮丝结构由电机、联轴器 、贮丝筒、支承座、齿轮副（或带轮）、丝杠副、拖板、导轨、底座等部件组成。 目前多采用交流电机、直流调速电机，最高转速有两种，分别为： 1400r/ 由于贮丝筒在工作时频繁换向，联轴器在瞬间受到很大的剪切力，因此联轴器就成了重要的部件。本设计采用凸缘联轴器。 它是电极丝高速运行与整齐排绕贮丝的关键部位之一，一般采用 45 钢、不锈钢和铝合金材料制作。为减小转动惯量，筒壁应尽量薄。用刚制作蛛丝同时，直径一般采用直径小于等于 120铝 合金材料制做贮丝筒时，直径在 120求贮丝筒外表面粗糙度 ，贮丝筒组件要做动平衡试验，以保证运转平稳，延长轴承使用寿命。 贮丝机构的拖板传动是由两级减速齿轮和丝杠副组成。它使贮丝筒每转一圈时，拖板轴向移动 了保证直径在 下的电极丝整齐的排绕在贮丝筒上。优点是传动平稳、噪声小。丝杠采用梯形螺纹，螺母采用小间隙结构。 在贮丝筒滑板与底座之间装有导轨。初期多采用 求摩擦力小，减震性能好。 5 四、控制设计 1控制原理 合上电源开关，按下启动按钮使电动机启动。当贮丝筒转动并移动到规定行程的某一段是碰撞限位开关，使贮丝筒反向转移并移动，当碰撞另一限位开关后使贮丝筒恢复原来的转动和移动方向。 2. 控制要求 （ 1）选用贮丝筒拖动电机； （ 2）选用接触器、行程开关、保护电器等，设计并绘制电气原理图。 6 第三章 部件的选择与计算 一、总体的设计概况 电机 联轴器 贮丝筒 工作台 丝杠 三级减速装置 电动机 钼丝线速度 贮丝筒尺寸 钼丝直径 齿轮 传动比 丝杠转速 进给速度 丝杠螺距 二、电动机的选择 走丝机构整体重量轻，转速要求高，因此可选用高转速小功率电动机，查 机械设计手册（五）（机械设计手册编委会， 2004年机械工业出版社） 35 62 页表 特点： 列三相异步电动机功率小，适用于小型机床、泵、压缩机的驱动，接线盒均在电动机顶部。 工作方式：连续使用，转向可逆。 7 电动机伸出轴径 d=14度 l=30槽宽 5 3 查新编机械手册选用 b*h=5*5普通平键。 三、联轴器的选择 查新编机械设计手册，选 用 用转速 =12000r/d=14径向尺寸小，转动惯量小，适用于转矩不大，载荷变化较小，且无剧烈冲击的两轴连接。 机座 铁心 级数 功率 转速 71 1 4 250W 1400r/8 本结构轴承所受力较小，所以连接轴部分选用深沟球轴承。因为深沟球轴承坚实耐用，通用性强极低噪音运行，可在高速下运转和易于安装。单列深沟球轴承另有密封性设计，可以无需再润滑和保养。 四、传动比的计算 设电机的转速为 杆的转速为 丝杠螺距为 p=2 所以： p*d*移的转速相等） 2*400 因此： i=n1/n2=p/2d=2/(2*5 根据传动比公式分配传动比： 12i = 1)2 121 9 122122 ( )2 因此： 、贮丝筒尺寸的计算 因为 v=s v= 所以 d=v/(9800/(400/60)= 因为钼丝的总长度为 200m， 所以贮丝筒上钼丝宽度为： l=200000/( 因为根据实际要求贮丝筒的宽度一边需长出 5 所以贮丝筒的实际长度定为 l=150 六、齿轮部分尺寸的计算 初步 设定： 10 0 m=1 c*=1（下同） 所以： z2=0=61 d1=*40=40mm d2=*61=61mm m=42mm m=63mm a=（ d1+(40+63) /2= 2c*） m= 2c*） m=理： 5 8 d3=*35=35mm d4=*58=58mm m=37mm m=60mm a=（ d3+(35+58) /2= 2c*） m= 2c*） m=11 =理： 5 9 d5=*25=25mm d6=*49=49mm m=17mm m=51mm a=（ d5+(25+49) /2=37mm 2c*） m= 2c*） m=、丝杠传动副 体参数如下 ： P=2公称直径 18 牙顶牙底间隙 旋合长度 130为该机构要求正反转，所以牙型选用正反转平衡的梯形牙，又机构重量小，所以直径 12 可以选择 10 丝母工作原理 : 靠双螺母的调节和垫块的恢复 力自动将两个螺母反向撑开 , 以消除轴向间隙，性能稳定。由于丝杠部分主要受轴向力，所以选用背靠背角接触轴承。它可以同时承受较大的轴向负荷、径向负荷和倾覆力矩。转盘轴承一般都带有安装孔、内齿轮或外齿轮、润滑油孔和密封装置，因而能使主机设计结构紧凑，引导旋转方便，安装简便和维护容易 。 八、导轨的选择 导轨选用矩形和 近工件的一边选 形导轨负担重量， 同转向所受力方向不一样，这样正反转有一个面受主要力。0度。 大径 中径 小径 牙型高 牙高 内螺纹 121螺纹 113 第四章 控制系统 一、电路图中元件的选择 1. 接触器的选择 : 下简称接触器），适用于交流 5060，电压值 660V（ 1000V），电流值 800电气线路中，供远距离接通和分断电路之用，并可与适当的热过载继电器组成电磁启动器，以保护可能发生操作过负荷的电路。 14 列熔断器式隔离器 ,适用与额定绝缘电压 定频率 50定工作电压 定工作电流 32用作电源隔离器并作线路的过流和短路保护之用 。 产品采用模块化设计 ,导轨安装 ； 外表光亮 ,手感好 ,是进口同类产品的良好替代品 。 通过 （ 1） 额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 （ 2） 直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。 （ 3）吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定 的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的 ，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 （ 4）释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 （ 5）触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流 用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。 15 二、控制原理图 1、线路图 线路工作过程如下 :自动档 按下启动按钮 工作台前进 ,当到达预定行程后 (可通过调整挡块位置来调整行程 ),挡块 1按下 切断接触器时 合触点闭合 ,反向接触器 电 ,工作台反向运行 挡块 2压下 作台又转到正向运动 ,进行下一个循环。行程开关 正向。反向终端保护行程开关 ,以防 工作台从床身滑出的危险。手动用于对中和装丝。 16 2、 线图 （ 1） I/（ 2）程序 （ 3）接线图 输入 信号 输出信号 启动按钮 动机正转 止按钮 动机反转 程开关 ） 行程开关 ） 限位开关 17 3、 器件的选择 18 元件 说明 型号 数量 停止按钮 手动正转 手动反转 手动反停 手动正停 自动停止 自动启动 行程开关 行程开关 限位保护 熔断器 保护电路 刀开关 启动电路 热继电器 保护电路 19 机电一体化课程设计心得 本次设计是对所学过的知识的依次综合应用检验与概况，在设计中加深了对以前学过知识的理解，同时有扩展了知识面。为毕业后工作提供了一点经验。在以后的工作中便有了一定的经验，不会不知从何下手。经过这次紧张而繁忙的设计，使我们收获很大，不但巩固了学的知识，还锻炼了独自解决问题的能力。对我以后的人生之路有很多影响。 大学四年的生活即将结束，我觉得这次课程设计对我来说就像是一 场工作演练，自己设计和绘图，一方面锻炼了自己独立思考的能力，另一方面对工作也产生了潜意识，虽然只有两周，但我学到了很多东西，也掌握了以后参加社会工作的方法及如何思考问题，处理问题等方面的能力。在这段时间里我们通过彼此之间的相互合作，交流学习，掌握了许多新知识，尤其对机械原理和机械设计有了系统的掌握。但由于时间有限，学习心得不够深刻，还不能对所学的知识达到熟练的运用，这就需要在今后不断的学习和提高。 本次课程设计的题目是 线切割机床走丝机构及控