机械毕业设计（论文）-电液束特种加工机床设计【全套图纸】 .doc

本科毕业设计(论文) 题目： 电液束特种加工机床设计院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 090204 学 生： 学 号： 090204107 指导教师： 2013年6月本科毕业设计(论文) 题目：电液束特种加工机床设计院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 090204 学 生： 学 号： 090204107 指导教师： 2013年6月电液束特种加工机床设计摘要电液束特种加工机床具备射流机械加工与电解加工功能，主要是针对复杂异型零件的加工质量偏低的问题，采用电液束特种加工技术提高加工精度与加工效率。题中叙述了电液束加工技术的工艺特点，介绍了该技术国内外研究和发展的情况。本文主要设计内容包括三维工作台的设计，电液束喷头及喷嘴结构的设计。关键词：电液束加工；三维工作台；电液束喷头；喷嘴全套图纸，加153893706the design of electro-hydraulic beam special processing machineabstract electro-hydraulic beam special processing machine with jet machining and electrolytic processing function, mainly for the low quality of complex shaped parts of the problem, improve the machining precision and machining efficiency electro-stream machining technology. title describes the process characteristics electro-stream machining technology, introduces the technology research and development of the situation at home and abroad. the main design content of this paper includes the design of three-dimensional platform, design of hydraulic beam nozzle and nozzle structure of electricity.key words: electro-stream machining；three-dimensional workbench；electro-stream nozzle；nozzle目录摘要 abstract 1 绪论11.1前言11.2国内外相关研究情况31.2.1国外的研究应用情况31.2.2我国对电液束小孔加工技术研究现状31.3课题研究主要内容52电液束特种加工机床设计总方案设计62.1 功能设计62.2结构设计62.3 性能设计83机械系统的设计93.1 脉冲当量的选择93.2 传动比的选定93.3机械部件（工作台）总体尺寸93.4 滚珠丝杆的选型和校核93.4.1滚珠丝杠的选型思路93.4.2 x向滚珠丝杠的选型和校核103.4.3 z向滚珠丝杠的选型和校核133.5 导轨的设计与选型153.6步进电机的选用173.6.1 x向步进电机的选用173.6.2 z向步进电机的选用183.7联轴器的选用203.8轴承的选型与校核203.9 x-y工作台结构图如下图214 其它部件的设计234.1电液束喷嘴结构的制作234.2导轨防护罩的选择244.3电液束喷头的设计244.4机床设计的总装配图265 结论27参考文献28致谢30毕业设计（论文）知识产权声明31毕业设计（论文）独创性声明32附录33主要符号表p 脉冲当量i 传动比b 步距角l0 丝杠导程fm 当量载荷 传动效率 摩擦角f 滚动摩擦系数1 拉压变形量2 接触变形量 丝杠的总变形量e 丝杠材料弹性模量i 截面惯性矩t0 附加摩擦转矩fyj 滚珠丝杠预紧力t 许用转矩fr 轴承径向力fa 轴承轴向力c0 轴承额定静载荷1 绪论1 绪论1.1前言 电液束加工是将具有一定压力的电解液通过阴极（阴极设计成阴极丝，并且接直流高压脉冲电源负极），经绝缘喷嘴形成一束射流喷向工件，工件接直流高压脉冲电源正极，同时在工件和阴极之间施加高电压，使工件上被电解液喷射的材料部分产生阳极溶解去除而进行的加工方法，如图1.1为电液束加工装置及其加工示意简图。 图1.1 电液束加工示意图电液束加工小孔时, 被加工件接正极, 在呈收敛形状的绝缘玻璃管喷嘴中有一金属丝或金属管接负极, 在正、负极间加100 1 000 v 高压直流电, 小流量耐酸高压泵将净化了的电解质溶液压入导电密封头进入玻璃管电极中,高速通过高压电场射向加工工件的待加工部位, 进行切削加工。电液束加工过程中, 高速流动的电解质溶液经过高压直流电的作用, 在电极和工件间产生辉光现象。目前电液束特种加工方法的机理还不十分清楚, 但可以肯定, 加工中既有阳极金属溶解的过程, 也有化学加工的作用。电液束小孔加工技术主要应用于航空发动机高温涡轮叶片深小孔、孔轴线与表面夹角很小的斜孔和群孔加工, 尤其是特殊位置孔的加工。电液束加工的孔径一般为0.13 1.3 mm。据国外报道可加工最小孔径为0.025 mm, 加工精度为0.05微米 , 加工斜面时小孔轴心线与表面夹角最小为10度。电液束特种加工的特点如下（1）电液束加工方法可达性好。它可以实现其他方法不能实现或难以实26西安工业大学毕业设计(论文)特殊角度的小孔加工。目前由于航空发动机新结构的要求，出现了许多难以加工的斜孔、深小孔和特殊位置孔，如涡轮叶片的干涉孔、尾缘深小孔及主通道之间的横向连通孔。这些孔用激光和电子束方法无法加工，特别是某些新出现的孔轴心线与表面轴夹角为100的腮孔，即使用电火花加工也不得不改变原设计要求。（2）可实现无再铸层、无微裂纹的小孔加工。电液束加工主要是电化学阳极溶解的过程，是冷态加工法，而激光、电子束、电火花加工是使金属熔化去除金属的热物理加工过程，因而会产生再铸层和微裂纹。无再铸层、无微裂纹的小孔可提高航空发动机零件抗疲劳强度，对延长发动机叶片使用寿命有重要意义，使其工作更可靠、更安全。因此电液束小孔加工方法为长寿发动机叶片加工提供了良好的工艺手段。（3）用电液束加工的孔进出口光滑，无毛刺，加工表面粗糙度值低，因而气动性能好，可省去激光打孔后去毛刺和再铸层的精整加工工序，其出口光滑是其他加工方法难以达到的。（4）与传统电解加工工艺相比可以加工更小的孔，用金属管型电极进行孔加工时，由于电极尺寸的限制，加工直径小于0.8mm的深小孔很困难。用电液束送进法加工的小孔直径可达0.125mm，采用不送进法可加工出直径0.025mm的小孔。（5）电液束加工是无应力切削方法，因此可实现对薄壁零件的切割。电液束加工循环过程见图1.2。该图表示钻一个孔的全过程（从左到右），其过程为程序控制。图1.2 电液束加工控制程序程序1：电极喷嘴快速接近零件，达到设定距离时由快速进给转到工作进给。 程序2：更换速度的同时，接通高压电源，开始产生“辉光放电”，切削作用开始。 程序3：在加工过程中，加工参数的选择应符合电液束加工去除金属的速度与预定切削进给速度准确相等的原则，“切削作用”一直持续把工件穿透为止。 程序4：当传感器感应穿透信号时，停止送进，与此同时接通另一只时间继电器。 程序5：时间继电器用来确定停止送进以后电源仍然接通的时间。在这段停驻时间内，继续把出口处呈锥形的那部分金属加工掉，以获得在全长上不带锥度的直孔。 程序6：停驻时间结束，切断电源，玻璃管电极快速退回。如果需要，将玻璃管喷嘴移动到下一个孔的使动工作位置。电液束加工电压、电流时间变化的特性曲线见图1.3。加工开始时，随着喷嘴向工件进给，加工电流增大，达到预定的某一间隙时，电压增加到全值。当进给速度与溶解速度相等时，加工稳定进行，电流趋向于一恒定值。当孔开始穿透时电流即随之下降，此时传感器发出指令进行停驻加工。延时装置开始延长加工时间，直到加工完毕，这样，即可获得满意的直孔。从图中还可看出，在加工过程中如果玻璃管破裂，电流会突然上升，高频自动检测装置检出并发出信号，停止加工，以防止零件报废。图1.3电液束加工的电压、电流特性1.2国内外相关研究情况1.2.1国外的研究应用情况国外技术先进国家研究、应用该技术已近40年，解决了新研究机制中的许多难题。如美国手选用于加工tf-39涡轮风扇发动机等机种的涡轮叶片及导向叶片气冷孔和j79发动机的加力喷油杆的喷油孔。英国r.r公司用玻璃管打孔法加工出高温涡轮叶片尾部直径f0.4mm、深15mm的小孔。德国用该法加工cf6-50高压涡轮叶片深小孔，用电射流法加工叶片干涉孔。他们都生产了专用机床，并用于生产中。1991年，电液束加工工艺被列入vdi工程师协会生产技术委员会编写的艺术指南中。这些国家对电液束加工工艺技术不断的进行研究，取得了不错的成绩。美国为加工高精度玻璃管电极制造了玻璃管拉伸仪。英国研制了防止玻璃管破裂的自动检查装置，同时还研制了确保加工孔与叶片核心通道位置准确的检测和控制的闭环系统。1.2.2我国对电液束小孔加工技术研究现状过去我国在电射流加工研究方面尚属空白，北京航空工艺研究所在航空发动机零件小孔加工方面有许多特种加工工艺方法，并在应用中不断发展，在新机研制生产中解决了不少关键的问题。在无再铸层深小孔加工方面，20世纪70年代初，用金属型管电极加工了某机主通道深径比为100:1的各种异型深小孔，该法加工0.8以上孔可达300:1。并对电射流小孔加工技术进行了初步探讨。20世纪80年代，用金属管形电极打孔法为美国ge公司加工了发动机涡轮轴套深小孔。20世纪90年代初新机叶片出现了如图1.4所示的难加工特殊位置的干涉鳃孔、横向椭圆连通孔结构。为满足新机结构的需要和发动机延寿，减少与国外先进技术国家的工艺技术差距，对电液束工艺展开了试验研究，研制了1000v，50a的高压直流电源及耐酸稳压高精过滤的输液系统。研究制造了各种玻璃管电极。对各种金属材料和高温合金材料定向结晶及单晶材料进行电液束加工工艺试验，进行了电液束各种加工液的选择试验。对电液束加工小孔孔径与加工电参数电压、电流；加工溶液成份、浓度、温度、流体压力和流量等参数；进给速度；玻璃管电极尺寸及玻璃管电极内的金属形状和相对位置尺寸的影响规律进行了研究，并进行了电液束无应力切割薄板试验，尤其是对新机出现的干涉孔和横向椭圆连通孔加工方案、电极结构、尺寸、加工参数进行了研究，经过上述试验：加工出了孔的轴心线与加工表面成80夹角的斜孔；在新机高温叶片上加工出了孔轴心线与叶身表面夹角很小的叶片干涉孔，达到了新机设计要求；在加工主通道之间横向连通孔研究方面我们不仅加工出了国外资料报导的圆形横向连通孔，还用圆形电极加工出了新机叶片主通道横向椭圆连通孔。用电液束加工最小孔径为0.125mm。孔加工表面进口光滑、无毛刺、粗糙度在0.83.2m之间，并加工出深径比150:1深小孔，加工表面无再铸层和无微裂纹、无晶间腐蚀，从而结束了我国没有电液束小孔加工工艺的局面。目前我们已研制出了带有直流、脉冲两用电源的cnc三座标数控加工机床用于新机试制，采用机拉法制造玻璃管电极，确保电极加工尺寸，在电极研制中应用了先进技术，研制了具有我国特点的组合电极，该电极具有易制造、精度高、刚性强、流阻小、流量大、加工速度快等优点。并为新机制造了专用电极，研制了排孔电极。用排孔电极进行多孔加工工艺的研究，在研究中解决了在叶片不同异型截面上同时加工大尺寸梯度孔加工的技术难题，使加工效率大大提高，改革了工艺，打破了常规，使用了比国外低的电压和压力进行叶片加工，使加工更安全。现在我们用我国自行研制的电液束加工工艺已加工出无再铸层、无微裂纹、无热影响区的优质全型叶片，该叶片气膜冷却孔进出口光滑，气动性能好。现应用电液束加工优质小孔的叶片已通过装机试车。目前电液束课题研究已通过部级鉴定。电液束在工艺方面达到国际先进水平，电极研制技术达到国际领先水平。图1.4 航空发动机叶片中的横向连通孔及干涉孔1.3课题研究主要内容电液束特种加工机床具备射流机械加工与电解加工功能，是一种机械加工与电解加工的复合加工方式，具有加工精度高等优点。因此，需要设计一套加工装置。主要包含如下内容 （1）三维数控工作台的设计； （2）电液束喷嘴的设计（3）电液束喷头的设计；（4）导轨防护罩的选型； 2 电液束特种加工机床总设计方案设计2电液束特种加工机床设计总方案设计功能设计,即在调研分析，确定了所设计机床的工作参数（运动、动力、尺寸）之后，通过功能分解,创新出或类比出可以实现加工要求的各种总体布局方案。创新设计，主要通过对运动功能的分解和合成来确定其布局方案，这对于设计加工特定零件的专用机床较为有效。而变型设计或类比设计主要通过查询比较确定可参照的机床布局方案,大量用于设计一般的通用性机床。 结构设计是在总体布局方案基本确定后，对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计，这同样有类比和创成设计两类。类比设计是建立在成组技术和模块化技术的基础上，采用参数化设计方法来实现。而创成式设计主要是按照设计人员的意志，通过对基础模块（板、梁、筋、孔、凸缘、法兰等）的实体进行拼装、重迭等操作来实现。 性能设计是根据机床的总体性能要求对运动误差、精度和刚度等进行设计分配，并综合应用有限元法、边界元法、分布参数法等方法快速计算和比较各种可能方案的优劣。首先，我将设计任务书所给的条件列出如下：1. 三维数控工作台移动速度为1-50mm/min；移动范围x-y-z各轴为150-100-80mm，2. 有导轨防护装置，主轴有绝缘功能，耐压1000v。2.1 功能设计 电液束加工机床加工时工件固定在工作台上，由滚珠丝杠带动的电液束缓慢向下移动，且移动精度要求较高。其主轴动力系统为步进电机，通过联轴器连接滚珠丝杠带动主轴头移动；纵向、横向进给系统也采用滚珠丝杠传动，采用步进电机驱动，导轨采用直线滚动导轨。2.2结构设计由于整个机床设计繁多，包括运动工作平台系统设计，电液束喷嘴结构设计及其联接布局设计，防液结构设计等等。在起初设计中选提出两种整体大结构方案设计如下：方案一：为满足加工方向范围要求，选择防护箱内的工件做xyz方向的移动，电液束喷嘴是不能动的。西安工业大学毕业设计(论文)图2.1电液束加工（方案一）运动平台选取滚珠丝杠做直线运动的导向运动装置，并用步进电机作为驱动源。给直线导轨上加上光栅，为运动控制提供反馈。准备三台该装置。设计运动平台，工作台实现xyz的要求移动范围x-y-z各轴为150-100-80mm。电解加工中选择金属丝与绝缘冲击管结合，在高电压、大电流密度下,材料去除量是强烈的化学作用及其复合作用的结果。电液束加工使用的玻璃管一般由石英材料制成。玻璃管电极由本体、过渡段和毛细管组成, 玻璃管内有一金属丝或金属管。主轴绝缘结构设计，参考高压电绝缘部分设计，例如相关结构加上绝缘胶或外层物质方案二：为满足加工，准备设置xy方向的运动由工件夹装台完成，也就说机床下部分设计一个xy运动平台就可以了。那剩下的z方向运动由电液束喷嘴完成就行。运动平台设计也选择滚珠丝杠，直线滚动导轨，步进电机等等。 图2.2 电液束加工（方案二）其他设计部分和方案一一样。方案比较：方案一选择防护箱的内的工件加装台做xyz方向的移动，电液束喷嘴是不能动的，方案二设置xy方向的运动由工件夹装台完成，z方向运动由电液束喷嘴完成。考虑电液束喷嘴的加工方式和运动平台的负重，选择方案二较为合适。（1）床身结构 机床采用立柱式结构，此结构具有较好的刚性和较大的承载能力，并且加工精度高，稳定性能好，工作液箱大，加工效率高。（2）工作台 工作台采用步进电机通过联轴器与滚珠丝杠副相连，移动采用精密直线滚动导轨副。（3）主轴头 主轴头采用步进电机带动，主轴导向采用直线滚动导轨。2.3 性能设计 本次数控电液束特种加工机床设计，涉及的步进电机的选择及传动设计主要有主轴进给、横向进给、纵向进给的设计。通过联轴器与滚珠丝杠连接，有利于简化结构，提高精度，减少噪音。 3 机械系统的设计3机械系统的设计3.1 脉冲当量的选择目前，常用脉冲编码器兼作位置和速度反馈。步进电机每转一转传感器发出一定数量的脉冲,每个脉冲代表电机一定数量的脉冲，每个脉冲代表电机一定的转角。步进电机是一种电脉冲控制的特种电机，对于每一个电脉冲步进电机都将产生一个恒定的步进角位移，每一个脉冲或每步的转角称为步进电机的步距角，可由选用的步进电机型号从技术数据表中查出。因此，每脉冲代表锻机一定的转角，这个转角经联轴器和滚珠丝杆使工作台移动一定的距离。每个脉冲所对应的执行件（如工作台）的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为，单位为mm/脉冲。根据机床或工作台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量为0.01mm。3.2 传动比的选定传动比计算公式：其中：为步进电机的步距角，为滚珠丝杠导程，为系统脉冲当量。根据传动设计，电机与丝杠的连接采用联轴器进行连接，初选电机步距角，丝杠导程，。则其传动比3.3机械部件（工作台）总体尺寸 工作台的移动范围为x=150mm，y=100mm。我所设计的工作台的尺寸：x=270mm,y=290mm,其厚度初定为40mm。3.4 滚珠丝杆的选型和校核3.4.1滚珠丝杠的选型思路滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，是数控机床西安工业大学毕业设计(论文)伺服进给系统中使用最为广泛的传动装置。丝杠的安装有四种形式：（1）、一端固定，一端自由；（2）、两端游动；（3）、一端固定，一端游动；（4）、两端固定。在本次设计中我选用的是第三种调隙式，并且选内循环滚珠丝杠做为工作台的传动机构。其理由是这样选择的循环方式具有结构简单，工艺性好，承载能力强，成本低等优点。3.4.2 x向滚珠丝杠的选型和校核1 选择滚珠丝杠须计算额定动载荷。若nc，所以所选滚珠丝杠螺母副符合最大动载荷要求。图3.1 cdm2004-5滚珠丝杠副2 传动效率的计算：滚珠丝杠螺母副的传动效率为： ；其中为丝杠螺旋升角，可由 为摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数，其摩擦角约等于。滚珠丝杠副的传动效率较高，一般取0.80.9之间，可知，上式传动效率计算有效。3 滚珠丝杠副的刚度验算：（1）丝杠的拉压变形量滚珠丝杠计算满载时拉压变形量：；其中：为在工作载荷作用下丝杠总长度上拉伸或压缩变形量，为丝杠的工作载荷，l为滚珠丝杠在支承件的受力长度，取，e为材料弹性模量，对钢，a为滚珠丝杠按内径确定的截面积， ，“+”号用于拉伸，“-”号用于压缩。则 （2）滚珠与螺纹滚道间的接触变形量该变形量与滚珠列、圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。有预紧时，可以使用下式计算：其中：为滚珠直径，为滚珠总数量，z为一圈的滚珠数，为滚珠丝杠的公称直径，为预紧力，为滚珠丝杠的工作载荷查表可得，由于当滚珠丝杠有预紧力，且预紧力为轴向工作载荷的1/3时，值可减少一半左右。（3）滚珠丝杠副刚度的验算丝杠的总变形量应小于允许的变形量。一般不应大于机床进给系统规定的定位精度值的一半。或者，由丝杠精度等级查出规定长度上允许的螺距误差，则相应长度上的变形量应该比它小。否则，应考虑选用较大公称直径的滚珠丝杠。查机械设计手册，滚珠丝杠副行程精度，在效行程l内平均行程变动量，根据机床的定位精度为0.023mm， 。因此所选的滚珠丝杠副刚度符合要求。4压杆稳定性验算：滚珠丝杠长度确定根据经验公式 其中l由2004-5丝杠副中取l=65mm. 故 =150+65+50=365mm 圆整=265mm =100+65+50=215mm 圆整=215mm滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作负载过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向屈曲，即失去稳定。失稳时的载荷为：此处已删除，完整版加153893706图3.4 byg3501步进电机外形与安装尺寸3.7联轴器的选用由于要求设计的工作台属于轻载型工作台，工作台上的负载折算到电机上的转动惯量不是很大，所以电机与丝杠的连接用联轴器就可以满足要求。这样可以大大简化主轴的结构，缩短传动链，提高传动精度，同时有效地提高主轴部件的刚度。 根据已选电机型号byg4501，查表得最大静转矩t=2.8（n.m），由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现过载现象，应按轴上的最大转矩作为计算转矩tca。tca=kat=1.32.8=3.64(n.m)选用dct.63c小型挠性联轴器，具体参数如下：表3.7 联轴器参数型号一般转矩（n.m）最大转距（n.m）惯性（kg.m2）刚性静扭力值(n.m/rad)容许偏角（0）容许轴向位差（mm）dct.63c20408502相应的许用转矩t不得小于最大转矩tca； 因为t=20n.mtca,所以所选联轴器符合最大转矩要求。图3.5 dct.63c联轴器3.8轴承的选型与校核x向轴承所承受的径向力fr=518n，轴向力fa=89.2n。；查机械设计课本表13-5，深沟球轴承的e值为0.015，故此时选x=0.56，y=2。初步计算当量动载荷p，取fp=1.2轴承应有的基本额定动载荷值按照轴承样本或设计手册选择c=5880的6202轴承。此轴承的基本额定静载荷c0=38000n。 验算6202轴承的寿命，即高于预期计算寿命，满足要求。3.9 x-y工作台结构图如下图图3.6 x-y数控工作台该工作台的运动方案是：均采用步进电机驱动，首先x轴通过联轴器将步进电机输出轴与滚珠丝杠的丝杠相连，电机转动带动丝杠转动，滚珠丝杠结构将丝杠的旋转运动变为螺母的直线移动，带动与螺母相固连的连接板、上托板及整个y轴和工作台在x方向移动；然后y轴采用与x轴相似的方案，若单独考虑y轴的运动，则y轴通过联轴器将步进电机输出轴与滚珠丝杠的丝杠相连，电机转动带动丝杠转动，滚珠丝杠结构将丝杠的旋转运动变为螺母的直线移动，带动与螺母相固连的承载台、工作台在y轴方向移动。综合两轴的运动，便可实现工作台在平面内的任意移动。西安工业大学毕业设计（论文）4 其它部件的设计4.1电液束喷嘴结构的制作本设计是利用电解微细加工，使其加工尺寸可达到亚毫米级，因此在试验中喷嘴的制作是很关键的，它直接决定着加工孔径的大小，对加工过程的稳定性也有着重要影响。在喷嘴的制作过程中，毛细段的制造特别困难，是电液束加工应用的关键难题。喷嘴制作要从以下几方面考虑：首选是喷嘴材料的选择，所选的材料必须的绝缘的、有一定硬度、耐腐蚀、不受温度的影响；其次是在所选择的材料上，如何加工出最小的喷嘴毛细段内径，只有喷嘴毛细段内径足够小才能都实现加工尺寸达到亚毫米级。在选择玻璃喷管时，要注意必须有喷管的本体段、毛细段、及其间必须的过渡段，是为了保证流动过程由大截面积的本体段向小截面积的毛细段的稳定过渡，而不是突然收缩，以保证电解液由毛细段喷出后能够形成稳定的喷射流束。玻璃喷管结构示意图如图4.1所示，连接体是用铝加工而成的，与玻璃喷管和喷射系统相连接。玻璃喷管与连接体是用配置的胶将其粘接在一起，胶是由起到粘接剂左右的环氧树脂lg、起到增塑剂作用的邻苯二甲酸二丁酯0.08g和起到固化剂作用的乙二胺0.2g配制而成的。在粘接时，要将胶涂在连接体下端最小外径的表面和玻璃喷管相接的端面处，将玻璃喷管粘到连接体。在玻璃喷管的外表面，毛细段除外，用胶均匀涂抹，以防由电解液压力过高将玻璃喷管破坏掉。粘接好的玻璃喷管不能立即使用，倒置放24小时胶固化之后方能使用。配制好的胶要尽快地粘接，防止胶固化。这样就制作出试验用的喷嘴，它解决了喷嘴的密封性。4.1玻璃喷嘴结构示意简图4.2导轨防护罩的选择 为保护机床导轨，防止灰尘切屑等进入，损坏导轨，需选择导轨防护罩。经查阅相关资料，选择河北省盐山县凯越公司的柔性风琴式导轨防护罩。柔性风琴式防护罩是可以任意组合的产品犀利，其原材料、外形、加工处理方式及尺寸大小都可以根据实际情况而定。它的一个基本组成部分是在每个折页里都装有一个起支撑作用的pvc骨架与外部的折页牢固地粘结在一起。所有的风琴式机床导轨防护罩均可以水平、竖直或横向使用，保证运行平稳且无噪音。防护罩外形如图4.2所示。该防护罩的特性有：1不怕脚踩，硬物冲撞不变形，寿命长。2行程长，压缩小。3耐冷却剂、防油、防水、耐酸、防砂轮沫和铁屑等。4速度可达200m/min。图4.2柔性风琴式防护罩 4.3电液束喷头的设计通过对电液束特殊加工的理解，高压泵将电解质溶液压入玻璃管,玻璃管中具有高压电极丝，其密封性很好，高压电解质溶液高速通过高压电场射向加工工件的待加工部位, 进行切削加工。加工中，阳极的待加工金属溶解, 其中过程也有化学加工方面的作用。可以说电液束喷头对加工提供了两个要素，分别为高压溶液和变化的高压电。在设计喷头过程中，要考虑喷头要融入高压液体和高压电的结合，初步设计喷头的基座为圆柱状，选择高压液体流入方向为竖直从上往下，高压电的流入方向与液体的方向不同，选择从垂直与液流方向（水平面）从外插入喷头中心线。在结构中为能让液与电分开，而且能够方便装配，所以准备在喷头基座上加入两段柱状结构，下段为高压电通入结构，上段为液体通入结构高压电通入结构里，它的主要外形为圆柱状，与基座用管螺纹配合，在结构中段横向开一个螺纹孔作为高压电极丝的入口，螺纹仍为管螺纹，密封性要好。在加工过程中要求电极丝要在玻璃管的收敛型口中，从结构中推测电极丝要具有好的垂直性，所以为确保电极丝位置所以架设了一个电极丝架，其形状为圆形分为6个均等扇面，三个为实体，三个为通孔，电极丝架架在基座内孔的凸缘处，它能让上面留下的电解溶液留下，为固定电极丝，特意装入柱块用来插电极丝，为准备与液体流入段相连，现在最上端外圆加上管螺纹，所以高压通电部分设计完毕。高压电解液结构里，已知高压溶液会从软管里传输过来，所以主要设计结构让软管与通电圆柱段相连，设计出接头，下端外形选择六边形方便拧紧，软管与接头选择金属箍困住。设计的喷头结构如图4.3所示。图4.3 电液束喷头4.4机床设计的总装配图图4.4电液束加工机床装配图5 结论5 结论电液束特种加工机床具备射流机械加工与电解加工功能，主要是针对复杂异型零件的加工质量偏低的问题，采用电液束特种加工技术提高加工精度与加工效率。题中叙述了电液束加工技术的工艺特点，介绍了该技术国内外研究和发展的情况。本文主要设计内容包括三维工作台的设计，导轨防护罩的选型；电液束喷头及喷嘴结构的设计。三维数控工作台的设计主要包括滚珠丝杠的选型与校核，导轨的选型与校核，步进电机的选型，联轴器的选型等。导轨防护装置选择柔性风琴式防护罩。该防护罩的特性有：不怕脚踩，硬物冲撞不变形，寿命长；行程长，压缩小；耐冷却剂、防油、防水、耐酸、防砂轮沫和铁屑等；速度可达200m/min。通过对电液束特殊加工的理解，设计喷头的基座为圆柱状，选择高压液体流入方向为竖直从上往下，高压电的流入方向与液体的方向不同，选择从垂直与液流方向（水平面）从外插入喷头中心线。在结构中为能让液与电分开，而且能够方便装配，所以准备在喷头基座上加入两段柱状结构，下段为高压电通入结构，上段为液体通入结构。在加工过程中要求电极丝要在玻璃管的收敛型口中，架设了一个电极丝架，其形状为圆形分为6个均等扇面，三个为实体，三个为通孔，电极丝架架在基座内孔的凸缘处，它能让上面留下的电解溶液留下，为固定电极丝，特意装入柱块用来插电极丝。在选择玻璃喷管时，要注意必须有喷管的本体段、毛细段、及其间必须的过渡段，是为了保证流动过程由大截面积的本体段向小截面积的毛细段的稳定过渡，而不是突然收缩，以保证电解液由毛细段喷出后能够形成稳定的喷射流束。本次设计是我和班上同学几经交流，并与老师互动的成果，它不仅锻炼了我们独立设计的能力也培养了我们的团队合作精神。这次毕业设计虽然遇到了不少麻烦，但毕竟还是将绝大多数克服了。本次设计不足之处也在所难免，望各位老师同学不吝批评指教！参考文献参考文献1 施文轩,张明岐,殷旻.电液束加工工艺的研究及其发展.航空制造技术,2001,11:25272 施文轩，张明岐.电液束加工技术的新发展.中国航空工业第六二五研究所.2001:192-1963 施文轩,张明岐,吴志刚等.电射流加工工艺研究和发展.北京航空工艺研究所 .电加工与模具2001年第1期.4 李英杰,李福援,纪锋等.电液束加工小孔质量的实验研究.西安工业大学 精密加工研究所.2001，05.5 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