机械毕业设计（论文）-多工位内孔毛刺电解去除机床设计（全套图纸）.doc

装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸多工位内孔毛刺电解去除机床设计 摘要 随着机械制造业的发展，人们对零件和设备的质量要求越来越高，这样我们便必须来改进去毛刺技术。在过去的几年里，毛刺去除技术已经在精确制造和高精度机器领域得到了很好的发展。随着去毛刺的发展我们可以得到更高精度的零件和更高性能的设备，去毛刺技术是机械制造行业的一个重要领域。尽管如此去毛刺技术一直很难实现高效率和高自动化。因为毛刺的不同形状和特性，并且去毛刺工艺大部分情况下是由手工操作来完成的，所以去毛刺在一些场合很难满足加工要求。对于垂直主孔的内孔去毛刺则更加困难了。类似这样的工作到目前多数情况下只能由少数经验比较丰富的的工人来承担，这样就大大的增加了产品的成本和降低了生产效率。如果我们能利用电化学法来去除毛刺很多问题就可以解决，为了提高加工效率和实现去毛刺的自动化，发展电解去毛刺就显得非常必要了。因此我自己动手设计了一台电解去毛刺机床，改进了当前的一些不足。由于水平有限，错误在所难免。并且希望通过本文章对电解加工技术的发展会有所帮助。相信通过我们的努力我国这项技术将得到飞速发展。关键词 去毛刺 电化学法 电解机床 生产效率全套图纸，加153893706Design of Mulitiple Working position Electrochemicaldeburing machine for burs of inner holesAbstract As the mechanical manufacturing is developing, people need more and more high quality parts and better capability equipments. In this situation, the burr technology should be improved too. In the past few years , the technology of deburring has developed in the fields of precision manufacturing and high quality machining. With the development in this trade, people can get more and more high quality products, when we have good parts we can get good capability equipments. So deburring is a important region in mechanical manufacturing. However, deburring still has many difficult problems in highly efficient production and automation in FMSs. Because of various shapes, dimensions and properties of the burrs .The removal of burr still does not have a standard definition ,and because it depends mostly on manual treatment. The deburring of internal cross holes which are perpendicular to a main hole, is especially difficult, have no other ways, so far this job has been undertaken by manual post-processing by skilled worker and becomes a factor in lower productivity and high cost. but if we can use electrochemistry method to wipe off the burrs,many problem will be resolved. Therefore, for high efficiency and automation of the internal deburring of a cross hole, the development of electrochemical deburring technology is essential. In this article, I designed a ECD machine which is used to wipe off the burr of internal cross holes which are perpendicular to a main hole.When I design this machine I conquered many difficulties and improved a few sets in the ECD machines which have have been in existence.for my limited mechanical knowledge, there will be many mistakes and improper devises. By writing this article ,I hope this will be helpful in improving the ECD technology. we can believe in the future days, Electrochemical deburring technology in our country will be improved rapidly with our work.Keywords Deburring Electrochemical Electrochemical machine Efficiency装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸目 录绪 论1第1章 课题简介31.1 电解加工的发展31.2 电解去毛刺的基本原理41.3 本次设计的要求5第2章 电解去毛刺机床总体方案的制定72.1 电解去毛刺机床的布局选定72.2 电解去毛刺机床的工艺特点和工艺参数82.2.1电解去毛刺机床的工艺特点82.2.2电解去毛刺机床的主要工艺参数8第3章去毛刺机床的工艺装备 103.1 电解去毛刺机床加工工艺装备的特殊技术要求103.2 特殊技术要求103.3 解决耐腐蚀问题的技术措施103.4 确保工艺装备精度和稳定性的措施11 3.5 阴极的选择11第4章 夹具的设计（阳极的引入）144.1 夹具结构形式的确定144.2 夹具各组成元素的确定 154.2.1气缸的有关计算和型号的选择 154.2.2拉伸弹簧的选择 15第5章 电动机的选择 185.1 带动滚珠丝杠电动机的选择 185.1.1安装方式的选择 185.1.2防护形式的选择 185.1.3根据机械设备的负载性质选择电动机185.1.4电动机额定电压的选择185.1.5电动机额定转速选择185.1.6异步电动机容量的选择185.2 带动转台电动机的选择20第6章 联轴器的选择 216.1 联轴器的转矩关系 216.2 联轴器的理论转矩计算 216.3 动力机参数 216.4 理论转矩应满足的关系 21第7章 零部件的选择 237.1 带动丝杠转动键的校核 237.2 带动转台工作台键的校核 237.3 滚动轴承的选择237.4 滚珠丝杠的选择24第8章 供液系统 258.1 泵的选择258.2 电解去毛刺加工中的电解液268.2.1电解液的选取 268.2.2电解液过滤和净化 27第9章 电源的选择309.1 电解去毛刺机床的电源简述309.2 阳极和阴极电源的引入309.3 机床的绝缘措施30第10章 快速短路系统简单介绍3310.1电解去毛刺加工快速短路保护的特点3310.1.1电解去毛刺加工中产生火花和短路的原因3310.1.2电解去毛刺加工短路保护系统应具备的特殊功能3310.2 目前应用比较广泛的电源短路保护系统3310.2.1 Anogard检测系统以及Microbar切断装置3310.2.2 AEC公司短路保护系统 34结论 35致谢 36参考文献37共页 第 II 页装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸绪 论随着高科技的发展，产品性能的提高，对产品质量的要求也越来越严，去除机械零件的毛刺就越加重要，它不仅影响产品的外观，而且影响产品的装配，使用性能和寿命。毛刺是切削加工的必然产物，随着材料向高硬，高强，高韧方向的发展以及新型复杂的整体机构日益增多，去毛刺的难度越来越大。但是我们一直使用的手工锉毛刺或者使用其他传统机械方法来达到去除毛刺的目的。这种方式的后果可能产生表面应力，产生热变形等，并且对于操作工人的要求极高，往往需要很高的操作技术水平，在加工完的产品中也可能产生刀具的切削痕迹，或者飞边毛刺。从目前机械去毛刺方法在工业上的应用上来看，机械去除毛刺效率低下，成本高，并且很难保证加工表面的光洁度与加工尺寸精度。为了实现去除毛刺的高效率和自动化，使用电解法（电化学法）便成为一种潜在的解决方法，使用电解法有很多优点：第一：凡是可以导电的材料都可以加工，并且在整个加工过程是非接触的，没有任何机械应力，加工后的材料金相组织不发生改变。第二：生产效率高：内孔形状复杂的去毛刺工序在阴极的直线进给下可以一次加工出来，并且加工速度可以和电流密度成比例增加，有时电解去毛刺的生产率可以比机械加工加工去毛刺的效率提高数倍。第三：加工零件材料的硬度，强度，韧性不影响电解加工的速度。电解加工的速度是可以通过设置参数来控制的。第四：加工过程，加工工具（阴极）理论上没有消耗的，可以无限次使用。这既可以节约成本也可以提高生产效率。第五：电解加工去毛刺的整个电解加工装置简单，操作方便，不需要等级高的操作工人。但是电解加工也有局限性：第一：对于型腔的去毛刺加工，其阴极设计制造的工作量大，在加工复杂形状零件时，阴极的制造周期较长。第二：被加工材料的金相组织要求均匀，否则不能获得良好的光洁度。对于普通铸铁和渗碳 加工后的表面质量就很不好。第三：电解加工的电解液对于机床设备往往具有腐蚀性。而对机床设备的防腐蚀设备要求较高，这样便导致了加工机床的造价比较昂贵。通过上面我们可以知道，电解去毛刺既有自己的优势也有不少自己劣势，这次毕业设计我要设计的是多工位内孔毛刺电解去除机床，实现方便快速地大批量去除内孔毛刺，解决套筒类零件的内孔毛刺手工处理成本高的问题。第1章 课题简介1.1 电解加工的发展电解是电化学基础理论的一个基本概念，是指正在一定外加电压下，将直流电源通过电解池，在两极分别发生氧化反应和还原反映的电化学过程。早在上个世纪的50年代苏联科学家就已经开始了“以金属局部高速溶解为基础的电化学加工”的试验研究。1956年在美国芝加哥工业博览会上展出了第一台电解加工机床，其后，电解加工在美国，英国，德国，我国以及日本得到了发展。在国外EDM与ECM（又称：ECAM英国，EDCM日本）进行了多年的试验研究，取得了较大的发展，但是对于其控制问题仍仍然存在困难，他们对于三维复杂型面，型腔的电解加工，包括尺寸加工和光整加工在内仍在不断的研究之中。目前国外在电解加工设备控制系统上已经采用CNC系统，但是控制方案仍局限在分别控制单一参数恒定模式上。在工具电极的设计和计算方法上，国外又将有限元法用于阴极设计研究，并且开始尝试着将电解加工纳入产品设计与制造一体化以及FMS的系列。从当今电解加工的水平上来说，英国R.R公司电解加工叶片全自动生产线，荷兰飞利浦公司电解加工电动剃须刀的自动生产线，美国GE公司的五轴数控电解加工机床代表了当今电解加工设备的水平。利用模块化设计的可重构制造（RMS）系统，可不断的调整系统的制造过程，制造功能，和制造能力有利于实现制造柔性化。在国内，90年代出现了高频和窄脉电流加工，经过工艺实验证实了其可行性和显著技术经济效果，有望将电解加工提高到精密加工的水平上，扩大到细微加工领域，而展成电解加工法又克服了全形复制法电解成型加工的缺点，较大程度的提高了电解加工的柔性，有利于缩短生产周期，近年来又较深的入全面的进行了成型规律的实验研究，并且开始了产品的加工，例如航空发动机扭曲交截面，整体叶轮加工以及直升机旋翼座架型面加工，并开发了柔性电解加工单元以及计算机控制的多坐标机床，计算机技术开始应用到电解加工领域。我国电解加工发展的具体阶段是：最早研究并且成功应用的电解加工技术是原兵器工业部西安昆仑机械厂的深孔和膛线加工，从1958年建立第一个研究基地到1965年全国首届电解加工学术会议召开，电解加工在航空，航海，航天以及民用工业迅速推广。20世纪70年代进出“爬坡”阶段，为了解决加工精度问题国内外先后提出混气电解加工，钝性电解液，工频脉冲电流，震动进给等工艺措施。内蒙古第二机械厂发表了电解加工成型规律理论分析小册子。进入80年代，计算机技术开始向电解加工渗透，西安年机械厂和原北京工业学院联合进行了炮管进出口尺寸微机控制研究，虽然没有用于生产，但是为后人的研究打下了良好的基础。南京航空工业大学的展成法电解加工，大连理工大学的电解与机械混合，西北工业大学的电解与电火花的复合研究也在这时期开展起来。许多单位还开展了工具电极的CAD/CAM研究。90年代后，华南理工大学在近代功率电子技术发展基础上研究的高频率窄脉冲电解加工电源，进一步强化了电解加工的非线性，西安昆仑机械厂和西安工业学院联合研制的CNC同步控制电解参数和阴极运动轨迹解决了大缠角混合膛线的加工难题。目前，电解加工已经成为国防和部分民用工业的关键工序的定位工艺。但是由于加工间隙的电场，流场，磁场及阳极溶解动力学因素交互影响，电解加工过程十分复杂，阻碍着该项技术向纵深发展。比如对其过程的监测和控制非常困难，迄今为止，除了在个别应用对象上有所突破外，还没有通用的在线直接测量加工间隙的有效手段，不均匀的间隙分布使工具电极设计成为一项困难度很大的工作，在对新的加工对象进行阴极研制的过程中往往要对阴极进行多次修改，工具阴极的CAD/CAM尚处于实验室研究阶段（个别零件除外）。此外，从绿色制造的角度，电解加工产生的大量产物和废液需要处理。总之，对电解加工的研究处于多学科的交叉点，包括提高加工精度的有效措施，加工过程的监测和控制技术，工具阴极设计，电解液处理以及电解加工的机理研究等。随着21世纪信息，生物，微纳米技术的发展及其对制造技术不断增长的需求，微细加工将成为制造相应设备的重要手段，电解加工进行材料去除是以离子溶解的形式进行的。这种去除方式使得电解加工具有微细加工的可能性。目前过内外制造业都十分关注微细电化学加工的发展，将电解加工高速去除金属理论用到传统的电化学过程中去，是促进该项技术进步的有效途径，微细电化学加工就不仅仅是指在静态的条件下的掩膜电化学刻蚀了。利用电化学测试技术中，使其与超短脉冲电流电源，间隙控制调节系统等技术集成，为实现亚微米级微细电化学加工提供一条途径。此外，利用电解原理，在磨削过程中，不断对粘结金属砂轮中的结合剂进行电解在线修形技术可以有效实现对硬脆材料的纳米表面加工。电解加工既具有高速加工大而复杂零件的实力，电化学离子级的蚀除机理又使之具有微细加工的潜质，向精密，微细加工进军也是电解加工的发展方向。电解加工高速去除金属的实践对电化学理论的发展有深远影响任重道远。1.2 电解去毛刺的基本原理：电解去毛刺的基本原理和电解加工相同，是利用电能，化学能进行阳极溶解来达到去毛刺的目的。零件与直流电源的正极相连称为阳极，而成型工具则与直流电源的负极相连称为阴极，两极之间保留一定的间隙让循环的电解液进行流动，当阳极和阴极浸入溶液并且通入直流电以后，随着阳极表面发生电化学反应的结果，在零件的表面上由于被溶解金属和电解液组成一层粘性液膜，这层液膜集中在零件表面的饿低凹处时，它具有较高的电阻和较小的导电率，可以保护零件表面不腐蚀或者少腐蚀，而毛刺则突出于零件表面，在温度差和浓度差的影响下，液膜难以形成故导通后电力线高度集中于毛刺部分，最接近阴极的饿毛刺将以最快的速度溶解。电解去毛刺和电解加工的不同是，在电解去毛刺过程中，零件（正极）和成型工具（负极）之间不需要任何运动，并且有较大的工作间隙，这就可以使用较低的电解液压力。就可以使电解液通过阴阳极之间，进行电解去毛刺。1.3 本次设计的要求设计一电解去毛刺机床用来去除套筒侧孔的毛刺，具体要求如下：1：实现上下件，电解去毛刺和清洗三道工序一次装夹完成，设计出满足需要的夹具，电极上电源的引入。2：加工工具阴极设计3：阳极纵向移动装置设计 工作内容：1：A0图纸4张；2：开题报告3-5千字；3：设计说明书1.5万字；4：译文3000字；所要加工的工件其具体尺寸如图1.1所示。图1.1 阳极零件图第2章 电解去毛刺机床总体方案的制定2.1 电解去毛刺机床的布局选定总体布局的类型是指机床各部件之间（床身，立柱，工作台，变速箱，夹具）相互配置的形式。总体布局中应该考虑的主要问题是如何有利于实现机床的主要功能，满足工艺要求，以最简便的方式达到所要求的机床刚度，精度，同时还要可操作性好，便于维护，安全可靠，造价性能比低。本机床采用的是立式机床中的框型结构。如图2.1所示。图2.1 框式结构滑枕在上部向下进给式，这种框架布局已经被德国AGE公司使用，属于重型机床，工作台可以机动，可用来加工大型工件，由于本机床要一次安装12个工件，一时间加工的工件数是6，所以我们可以选用这种布局形式。本机床的一些主要参数列举如下：机床尺寸： （长宽高）（1628mm1184mm2072mm）工作台尺寸： （直径） （580mm）最大工件尺寸：（直径：D=40mm，高度：h=70mm,内径: d=30mm）阴极直径为： 主轴的最大载荷（丝杠的最大载荷：400N，使用三根丝杠的共同的共同载荷为1200N）主轴的行程为 320mm，主轴的移动速度为 40mm/s电解槽的尺寸为（1032mm1080mm1020mm）泵的流量为Q=30L/min压力为200,电解液过滤能力为 150L/min,排除电解沉淀能力为10L/min。机床的主要主题结构是焊接结构，外面涂覆环氧树脂用来防锈。主轴进给系统采用三相异步电动机经过机械装置以后输入导滚珠丝杠，驱动阳极工作台，阳极工作台由三根丝杠支撑，这样可以保证整个支架运动的稳定性，进给运动均匀。机床运动系统的布局原则：机床运动系统的组成和布局影响到机床的通用性，操作性，刚性和加工精度，运动坐标的数目越多通用性能越好，并且操作，调整方便，但坐标系的增加也增加了运动接触面和接触间隙，使接触刚性减弱，在外界载荷的作用下就会增加机床变形量，并使变形量和变形方向不稳定，甚至发生震动，这都会影响机床刚性和稳定性。2.2 电解去毛刺机床的工艺特点和工艺参数2.2.1 电解去毛刺机床的工艺特点电解去毛刺的基本原理是使电流场高度密集在工件的毛刺部位而毛刺部位而进行限位的局部阳极溶解。电流场之所以能高度密集在毛刺部位是由于此处为阳极表面的尖端部位，这个几何形状的 特点使电力线较为集中在此处，而此处的加工间隙又显著小于工件表面其他部位的间隙。加之与工件非加工部位表面涂有绝缘层，它切断可通过工件非加工部位的电力线，防止非加工面的杂散腐蚀。2.2.2 电解去毛刺机床的主要工艺参数电解去毛刺工艺参数如表2.1所示。表2.1 电解去毛刺工艺参数项 目内容工艺参数电压/V15电流/A500加工间隙/mm0.60加工时间/s20电解液温度/30电解液压力/MPa0.2由于所去除的金属的少，加工量少，电解产物少，产生的热量也小。同时因为加工面积小，其加工面积小。其电源容量也小，去毛刺的精度要求也不是很高，电源不需要稳压，这样电解去毛刺的电源也比较简单，成本亦较低。第3章 去毛刺机床的工艺装备3.1 电解去毛刺机床加工工艺装备的功能电解去毛刺加工工艺装备由工具阴极和夹具组成，是电解加工工作区的中心环节。它确定工件和阴极之间的相对位置，形成正确的的极尖流场并将加工的电流导入极间加工间隙区。工具阴极是确保电解去毛刺的重要手段，它的设计，制造工作包括型面设计，电解液的流动形式和流动通道的设计，以及定位，安装结构设计。夹具的功能在于安装，定位，夹紧工件，确保工件和工具的相对位置，形成封闭的加工区和电解液流动通道，并将电流导入加工区。由于工艺装备是电解去毛刺加工系统的输出终端汇合点，又是进行电解加工的工作区域，因此其设计和制造的质量直接影响电解加工的的效果，是电解加工装备中的关键一个组成部分。3.2 特殊技术要求上面所提到的电解去毛刺机床工艺装备直接接触腐蚀性介质，并且承受较大的动载荷，并传输较大的电路和高速流动的电解液，工具阳极和阴极在小的动态变化间隙下工作，容易发生极间短路，而且电解加工工艺装备的定位精度又是确保工件加工精度的重要环节，因此在设计工艺装备时，必须重点考虑如何防止腐蚀，确保其定位的稳定性和正常的传导电流和输送电解液。绝缘和密封也是设计时要解决的两大重要问题。3.3 解决耐腐蚀问题的技术措施夹具中带阳电的金属零件表面会被杂散电流点蚀，或者在不同金属材料之间发生原电池电流腐蚀，因此在选择夹具材料的时候应该尽量选择非金属材料，但是为了确保家具的刚性某些部位还是要采用满足要求的金属材料。在选择非金属材料的时候要根据其所在的部位选择合乎此部分要求的材料。夹具本体材料必须有足够的强度和弹性模数。以确保有足够的刚度，普遍采用玻璃钢，也有的采用铸造陶瓷。定位材料则必须有足够的稳定性，耐磨性要好，吸水性要小，热膨胀系数也要小，要有足够的硬度，可以采用陶瓷块和高性能玻璃钢。导引件例如轴承，导轨以及我们用到的滚珠丝杠要求摩擦系数小，可用润滑油尼龙，其平均摩擦系数可小到0.13吸水性可小到每。磨耗量小到 0.035，水磨。非金属材料我们常常使用性能好的塑料或者玻璃钢，金属材料我们则常用不锈钢，黄铜，青铜，紫铜，以及莫尔合金，后两者较好，个别情况我们也使用钛合金。但是必须注意的是我们不能使用可能产生晶界腐蚀的材料。解决耐腐蚀的另外一个问题就是要采用绝缘或者屏蔽带阴电的表面，特别是靠近家具的带阳电零件部位，以切断电场，限制杂散电流。这点对采用阴极保护的机床特别重要，因为阳极腐蚀的程度随阴极表面暴露的面积加大而加大。可以用半流体状的合成橡胶绝缘，或者用聚氯乙烯板覆盖带阴电表面。在被腐蚀的阳极表面覆盖绝缘层是不可取的，相反应该最大限度地暴露带阳电的部分，使杂散电场稀疏的分散在大面积的阳极表面。否则就会在阳极绝缘覆盖面的薄弱区产生点腐蚀。在结构设计上应该使夹具中带阳电的零件减少到最少，至少少到只有一个阳极导线的终端导电块（线鼻子）。3.4 确保工艺装备精度和稳定性的措施工装的精度主要是指工具阴极相对于夹具上的定位面的位置精度，对于按设计图纸制造的工具阴极的工件型面和用反求法制造在精度上有不同的要求，前者必须确保高的绝对精度，而后者主要要求在使用过程中达到重复精度和刚度。为了确保高的绝对精度，可以在工具及夹具的安装定位面上加工出精密的键槽，然后用固定键安装在工作台及阴极安装板上，也可用精密的调整/对刀样板，样块和块规，借助于可调键或阴极安装板上的十字交叉键细微调整阴极以及夹具的相对位置，然后由调整手试加工工件，当工件位置合格以后就可以固定加工了。为了达到高的重复精度，就必须保证工装工作的稳定性，首先是夹具的刚性，由于前述的工作条件，电解加工工艺装备的刚度应达到甚至超过传统的机械加工的工艺装备的刚度，在某些特殊情况下产生的突变负载可能引起系统的震动，为了避免这样的故障，夹具的刚度应该高于仅考虑电解液压力计算所得到的刚度。在实际的负载作用下，其变形应该限制在内。决定夹具刚性的主要是其本体，特别是阴极的引导段，决定阴极刚性的主要是起安装座及分水器或者气液混合器。材料的稳定性也是达到高重复精度的重要条件，金属材料特别是铸件及焊接件必须经过消除内应力的处理，夹紧的可靠性也影响重复精度，除通用的机械，气压，液压加紧方式外，当采用电解液压力较高时，还可以采用电解液加紧法。3.5阴极的设计阴极是在电解去毛刺加工中的关键部分，阴极的制造精度影响到了毛刺的去除精度和加工效率，阴极的设计和我们选择的加工间隙有关。阴极设计的关键理论是“电解加工的成型规律”。 成型规律理论是电解加工过程的数学模型。所以成型规律是工具阴极设计的基本理论。但是成型规律并不是阴极设计的唯一的内容，阴极设计还要涉及到更广的范围，还要更密切的结合生产实际情况。我们加工的工件的结构比较简单。我们便根据加工间隙来设计。并且遵循下面原则：阴极设计应力争得最简单的工艺方法，获得最低的生产成本。符合于本部门生产实践的具体情况，正确的选择和计算工艺参数。应保证加工精度，并能长期稳定生产。本次设计中我们设计的阴极如图3.5.1所示。 （铜片）3.5.1 阳极装配图 阴极材料可选用黄铜，铜，紫铜，不锈钢或任何一种良好的导电材料制成，本设计中阴极选用的材料是紫铜。加工时工件上的孔应该对准阴极上的孔，电解液从阴极侧面的孔通过铜片喷射到工件孔。工件下部垫在工件垫片上。其具体装配示意图如图5.2所示。第4章 夹具的设计（阳极的引入）4.1 夹具结构形式的确定在本次机床设计中，出于特殊要求，我们设计的 机床需要同时具备夹紧和导通工件加工阳极的要求，并且要求夹紧装置比较轻巧，加工工艺比较简单，性能稳定，出于电流方面的要求我们需要能够和机床主架之间绝缘。由于存在上面的要求在夹具的形式上我们借用了工业机器人常用末端执行器中的斜楔杠杆式回转型夹持器。所谓末端执行器就是工业机器人直接与工件，工具等接触的部件，它能执行人手的部分功能，例如提，举，夹，抓等。它安装在操作机手腕或手臂的机械接口上。末端执行器的结构和尺寸是根据其不同作业任务要求来设计的，当确定手部大小，形式，手指个数和动作自由度时，必须考虑被抓取物件的大小，形状，重量，材质，外力和放置环境等，而这些变形成了各种各样的机器人手部结构。手部加在工件上的夹紧力是设计手部的主要一句，一般来说，夹紧力应该大于或者等于工件的重力和惯性力，或惯性力矩，以使工件保持一个可靠的夹紧状态，根据末端执行器的用途和结构的不同，末端执行器可以分为机械式夹持器，吸附式末端执行器和专用工具三类。我们选择的斜楔杠杆式回转型夹持器是属于机械式夹持器如图4.1所示，当驱动器（气缸）向前推进的时候，通过楔块4的斜面和杠杆1，使两个手爪产生夹紧动作和夹紧力，当楔块后移的时候，靠弹簧2的拉力使手指分开。装在杠杆上端的滚子3与斜楔4为滚动摩擦，摩擦力小，活动灵活，且结构简单，但夹紧力较小，适合于轻载场合。在电解去毛刺机床加工中，工件是直接放在加工工作台上的，并且整个加工的过程是非接触的所以需要的夹紧力液非常小，由此这种夹持器是满足我们的工艺要求的。1杠杆 2. 弹簧 3. 滚子 4. 楔块 5. 驱动器图4.1 夹具图4.2 夹具各组成元素的确定4.2.1 气缸的有关计算和型号的选择因为我们选用的是最常见的双向作用气缸，见图根据力平衡的原理，活塞上的输出力必须克服活塞杆作用时的总阻力，因此只在活塞一侧有活塞杆，所以在压缩空气作用下，活塞两侧的有效面积不等，活塞伸出时活塞杆产生推力，活塞回缩时活塞杆产生拉力。在计算活塞的推力和拉力时我们会涉及到负载率（负载率：主要是考虑保证气缸动态特性及总阻力。若气缸动态参数要求较高且工作频率高的时候，载荷率一般取0.30.5，P气缸工作压力，约为0.4MPa，气缸所需要的推力大小大概为：300N1）气缸内径计算 电解去毛刺的机械爪是夹紧速度较快，工作频率较高的类型：我们可以取0.4，很明显气缸为推力做功，而推力做功时，气缸内径的计算公式为2）气缸行程的计算： 气缸（或活塞）行程与其使用场合及工作机构的行程比有关系，多数情况下不应该使气缸使用满行程，以免活塞和缸盖相碰撞，尤其是当我们气缸用于夹紧时，为了保证夹紧的效果，必须按行程多加的行程余量。用于本机床夹紧的 气缸其缩需要的夹紧行程为25mm:,出于夹紧效果的考虑我们要求所选择的气缸行程至少为40mm。3）气缸的选择。气缸的速度即活塞运动速度主要根据工作机构的需要确定。其大小取决于供气量的大小及气缸进排气口，导气管的内径大小。 从对工件的表面粗糙度考虑我们要求速度缓慢，平稳。所以在选择合适气缸的时候我们要考虑到活塞的移动速度问题 。通过上面的计算根据计算出来的气缸内径和行程我们考虑,加上所需要的推力大小为300N我们初步选定QGN系列型号。具体型号如表4.2所示。表4.1 QGN型号系列型号气缸内径mm行程mm输出压力（压力为0.4MPa）N特点生产厂家QGN32-32050-3000270-32760有缓冲烟台启动元件厂通过查机械设计师手册中气缸部分，我们选用的是QGN40S-MF14）气缸的使用注意事项。 气缸一般正常工作条件：环境温度为-35+80，工作压力为0.40.6MPa. 安装前，应在1.5倍工作压力条件下进行试验，不应漏气。 装配时，所有密封元件的相对运动工作表面应该涂润滑油。 安装的气源进口必须设置三大件：过滤器减压阀油雾器。 安装时注意活塞杆应尽量承受拉力载荷，承受推力载荷应尽可能使载荷作用在轴线上活塞杆不允许承受偏心和横向载荷 载荷在行程中油变化时，应该使用输出力足够大的气缸，并且附设缓冲装置。 尽量不使用满行程。4.2.2 拉伸弹簧的选择由于我们在夹紧机构中我们要选用拉伸弹簧，弹簧所需要的自然长度为30mm，夹紧力要求不是很高，所以我们参考机械设计师手册下册关于弹簧部分，我们选用弹簧尺寸如表4.2所示。表4.2 弹簧尺寸材料直径d/mm弹簧中径D/mm初拉力工作极限载荷有效圈数n166.42041.9918.5自由长度弹性强度工作极限载荷下变形量Fj/N展开长度弹簧单件重量302.4517.138.62.38第5章 电动机的选择5.1 带动滚珠丝杠电动机的选择5.1.1 安装方式的选择带动滚珠丝杠的电动机因为丝杠的布置形式是立式的，为了简化传动机构并且刚好绕轴运动的要求，所以我们选择的电动机也应该是立式的。5.1.2 防护形式的选择电动机的防护形式有开启式，封闭式，防护式和防爆式四种，我们选用开启式，因为电解机床的工作环境比较好，而开启式电动机在定子的两侧和端盖有较大的通风口，散热条件好，价格便宜，能在清洁和干燥的环境下使用。5.1.3 根据机械设备的负载性质选择电动机因为调速要求不高，比较负载稳定，所以选用交流电动机。并且选用绕组式转子异步电动机。5.1.4 电动机额定电压的选择电动机额定电压一般选择与供电压一致的的电压，普通工厂的供电电压是380V所以我们为使用方便考虑也应该优先选择380V电压作为供电电压。5.1.5 电动机额定转速选择因为对于一些地转速重复，短时加工的生产机械应该尽量使用低速电动机，而不是使用减速器，这也符合我们设计机床的要求，(丝杠的转速为600r/min左右)，因此我们就选择一个转速比较低的电动机。5.1.6 异步电动机容量的选择1)计算负载功率阴极的移动速度是43mm/s即0.04m/s阳极的整体重量为M=V=0.5H1/3=0.0317.9=245Kg由于摩擦损失的功率为整体功率的3，效率为97。电机应该提供的功率为：P=Mg/=245100.04/0.97=101W由于整个工作台是由三个电动机来带动的，每个电动机的负载为pP/334W。2）参照电动机的技术参数表，并且按照上面的要求我们初步选定电动机的型号是YD90L816，转速为680r/min,功率是0.45KW，3）校核预选电动机的发热情况，过载能力以及启动能力直到合适为止。按照生产机械的工作方式校核电动机的额定功率：电动机的工作方式为短时工作方式长期工作制，根据机械设计师手册我们可以利用下面的公式来校核。（-电动机发热时间常数，-电动机额定运行时的比值）/=0.5, =0.6所预选电动机的功率大于18.3W.所以载功率上预选电动机满足所需要的功率。电动机的发热校核，计算出电动机的额定功率以后，通常要对选择电动机进行发热校核，即限制电动机的温升（电动机温度于环境温度之差）式子中参数意义：电动机的温升，电动机的温度，标准环境下温度，40电动机绝缘的最高允许温度，电动机的最高允许温度以保证电动机的寿命安全。电动机的发热校核采用平均损耗法。,其中 平均损耗功率，9.5W这个计算过程中的结果过于繁琐，具体过程省略。经过计算电机满足=12W。电动机的过载能力校核：电动机的过载能力一般按照下面的式子进行校核：参数的具体意义：电动机运行时承受的最大转矩；允许过载倍数,电动机的允许最大转矩和额定转矩。丝杠的负载转矩约等于电动机的运行时的最大转矩，单根丝杠的压力；F1/324510=816.67N丝杠的摩擦系数为0.2，力矩半径为12.5mm转矩：T816.670.20.0125=2.042.而21.73.4N.m很明显满足过载能力校核。有上面的计算我们可以选定电机的型号为：YD90L8165.2 带动转台电动机的选择在机床的工作过程中，我们需要一个电机来带动转盘来转动，由于加工要求，并且为了防止电解液管缠绕在工作台上，我们便需要对电机的转动情况作出限制，要求电机每次转动的角度180，并且每次转动的方向应该是相反的，第一次如果是顺时针的话那么下次就应该是逆时针的。这样交替进行。由于有这么一方面的要求，如果我们选择一般形式的三相交流电动机很难完成。特别是为了保证加工质量我们对转动的 位置精度有比较高的要求。这个时候我们就不约而同的想到步进电动机。 转速（或者线速度）与脉冲成正比； 在负载能力允许的范围里面不会因为电源，负载，环境条件的波动而变化；转速可调，能快速启动，制动和反转。同时步进电机又定位精度高，同步运行特性好的特点；工件加工工作台可以分成两部分其具体尺寸：上部分外径为578mm,下部分高为72mm，下部分直径为385mm，下部分高为42mm。上部分的额体积为h0.019下部分体积为 h0.005整体体积为0.024，实用材料利用普通算法为 V0.0241/30.08转台的质量为，利用已知条件计算摩擦力为：F=6320.4253N转矩为 MFR253144.536.6N.m我们选用BF系列步进电动机，电动机型号为200BF01，其工作静态力矩满足需要，步距为0.75。第6章 联轴器的选择6.1联轴器的转矩关系联轴器的主要参数是公称转矩，选用时各转矩间应该符合以下关系：T10, 7) 由上面的计算再根据机械设计师手册查表选择丝杠型号 CBM 25045 滚珠丝杠的稳定性校核 已知: 工作载荷F（N）=340N, 螺杆受压的长度为57mm，螺杆小径为24mm，螺杆的弹性模量为 查机械设计师手册得长度系数为0.5。计算细长比 由于则无需校核稳定性。预紧力取额定动载荷得十分之一 (,为所选滚珠丝杠的额定动载荷)滚珠丝杠的精度为5级。第8章 供液系统8.1 泵的选择电解液系统的主泵是该系统的心脏，它决定了整个电解液系统的基本性能，其选型至关重要。刚开始的泵大多数采用的是齿轮泵，因为它的机构简单，形状小巧，价格低廉，操作方便（启用前不必注水），比较容易获得电解加工时所需要的较高压力，而且效率高。它的最大的缺点是齿轮泵所用的滚动轴承不易密封，常常被盐水腐蚀，使使用寿命减短（只有几个月），给电解加工带来了不少的困难，随着电解加工的发展我们开始越来越多的使用离心泵，使用离心泵有以下两条特点：流量较大，压力较低，国产不锈钢单级离心泵最高压力为109.810Pa,国外可达159.810Pa。使用维修较简便，工作稳定，可靠。离心泵在实际工程中有很广泛的应用区域。我们在这次设计中选用的是KQFSW型耐腐蚀离心泵系组合式拼装水泵。主要用于主要由电机和托架及特殊材质铸压成型的泵体组成，适用于石油、化工、农药化学助剂、试剂、制药、食品、烟草、化学纤维等行业中，输送清水或物理化学性质类似于水的强酸、强碱、盐水、油品、饮料、有机溶剂等强腐蚀性液体。该泵的特点在于泵与介质接触的部件采用 ：FRPP增强聚丙烯，介质温度为0100；LLHWPE超高分子聚乙烯，介质温度为070；PVDF聚偏二氟乙烯，介质温度为-20145；F46聚全氟乙丙烯，介质温度为0150。材料制成和封闭式叶轮、外装式耐腐蚀机械密封、耐腐蚀性能更好。用户可根据介质的使用温度来选择泵的过流部件材质。KQFSW型耐腐蚀离心泵系组合式拼装水泵的主要参数如表8.1所示。 表8.1 水泵主要参数 型号进口口径mm出口口径mm流量扬程m吸程m转速r/min功率kw25FSW-1625161.8，3.6，4.518，16 12.5429000.258.2电解去毛刺加工的电解液8.2.1 电解液的选取电解液在电解去毛刺过程中对于电解液的要求是多方面的，一方面要求电解液有比较好的导电效果，一方面要求电解液有及时带走电解产生的沉淀和热量，控制电解加工区域的工作温度保证电解液循环顺畅。因为对于电解液的导电率和电解液粘度都有不同的要求，难以找到一个合适的电解液能同时满足所有的要求，因此在选择电解液的过程中我们要讲究有所侧重点；对于不同的加工要求和加工孔径的大小我们应该选择不同的电解液，因而在电解液的优选过程中，除共性的原则外，还要针不同的情况的特殊的优选原则。以下在三个主要方面进行论述。 电解液类型的优选为保证在工件上优先进行金属离子的阳极溶解以及在50以上并经济，是用，应优先考虑中性电解液。碱性电解液对大多数金属当然也包括铝会在加工面上生成致密难溶性钝化物。且对人体有害，因此除加工少量化学性质比较稳定的特殊材料外一般不选用。酸性电解液虽有特殊优点但安全性，稳定性差，设备成本，因此除在微孔深细孔去毛刺的加工过程中我们才使用微酸的电解液，其他情况一般不使用，因此我们在类型选择上也应该选用中性电解液。电解液成分的优选电解液中影响电解液阳离子溶解特性的主要是阴离子在中性电解液中能满足上面要求的常用电解液有两类：一类是卤素族盐；另一类是含氧酸盐；卤素盐为活性电解液，其阴离子主要其火花阳极表面作用，火花能力的顺序为.可以使阳极表面完全活化，达到高电流密度，高电流效率，因而电解液在直流电解加工中不具备线性特性，加工精度低，且对设备腐蚀比较严重，但是价廉易购在要求效率为主的加工中仍然被广泛的采用。含氧酸盐氧化剂和卤素盐刚好相反，为钝性电解液，对阳极起氧化钝化作用，对马氏体不锈钢及铁基合金钝化作用最强，提高了其敦化电位，但是同时也降低了析氧电位，在低电流密度下大量析氧，因此先行特性特别明显，但是含氧酸盐对于那些抗氧化能力强的金属钝化作用比较弱，低电流下的析氧甚微，因而在直流加工中非线性效果就不明显。但仍能生成可溶性保护膜，改善了阳极溶解的均匀性从而改善去毛刺精度。通过这两个主要电解液的介绍我们可以初步选择硝酸钠（）作为我们的电解去毛刺电解液。电解液浓度的优选 在选定电解液类型和组分的时候，电解液浓度就是要优选的重要参数了，它是影响前述电解液性能的基本因素之一。 为达到高的加工效率，我们一般会认为电解液的浓度越高越好，但是从总体看来加工精度在高浓度的电解液下往往使去毛刺效果较差，为了解决电解液浓度的选择问题，今年发展了的浓度符合电解液，但是往往会增加电解液的成本选择合适电解液浓度不但可以得到高的的电解效率也可以得到好的电解去毛刺质量。出于以上选取原则参考电解加工原理我们选用其浓度为350g/L左右。与其他常用的几种电解液（NaCl,NaClO）相比的主要特点如表8.2所示表8.2 特点项目常用浓度表面粗糙度加工精度表面质量400g/L低于NaCl高于NaCl不产生晶界腐蚀腐蚀性安全性稳定性相对成本应用范围比较弱助燃（氧化剂）加工过程PH较稳定中等进度要求较高的去毛刺加工通过上表很显然电解液的主要优点是：加工精度较高，对设备的腐蚀性较小，缺点是加工效率比其他的较低。8.2.2 电解液过滤和净化 电解液槽的设计在我们设计的机床中我们使用的机床为箱式的电解液槽，电解液槽主要包括回液管，输液管，过滤网，电解液泵。材料主要结构是聚氯乙稀板焊接，普通钢板焊接，内衬橡胶，使用箱式的电解液箱（或者电解液槽）有以下优点：制造方便，占地面积小，但容积小电解液温度变化大，更换次数比较频繁。所使用电解液槽的示意图如图8.1所示。图8.1 电解液槽 电解液的净化过滤装置电解液的净化方法很多，但各有优缺点，此次设计中采用孔隙过滤法。过去采用铜丝网或不锈钢丝网过滤，随着塑料工业的发展，目前都采用尼龙丝网，成本低，效果好，制造和更换方便。根据实际情况的使用经验，以8060目为最佳，网眼过小，很易堵塞，网眼过大，过滤效果欠佳。如图中设计所示，采用塑料丝网，分三层密度不同的丝网进行过滤，使效率更高和净化得到提高。 工件的清洗 电解去毛刺一般是精加工部分，为了保证加工后工件的精度和表面质量，我们在去毛刺前后要对工件进行清洗处理。 去毛刺前表面清洗的主要作用是：除油、除锈、去掉杂质，因为这些油污、锈迹和杂质在去毛刺过程中容易引起短路、瘤子和疵病等现象。去毛刺后，零件的表面有残存的氢氧化物、酸性氯离子及其他电解产物，会使零件表面重新腐蚀，所以要清洗干净。由于所带的电解液浓度不高，沉淀也不是很多，在本次机床设计中，我们用一般的水槽和水龙头进行冲洗就可以满足加工要求，因此在加工机床旁边应该防止一个比较大的水槽，水槽的清洗液常用蒸馏水就可以，定期换清洗液。第9章 电源的选择9.1 电解去毛刺机床电源简述电源是电解去毛刺机床的重要组成部分。机床和电解液系统的有关参数，如机床总布局，受力状况和电解液流速，压力等，都取决于电源的输出电流，同时，电源的性能参数对加工质量，加工稳定性和经济性有很大的影响。电解去毛刺机床的直流电源有直流发电机和硅流直流电源两大类。直流发电机作为电解去毛刺机床电源来说虽然具有性能参数稳定，使用可靠，电压可无级调速，易于自动控制等优点，但因为稳定性差，体积和占地面积较大，振动和噪音都很大的一系列缺点，应用日渐减少。 硅整流直流电源已经广泛用到电解去毛刺机床。主要优点是整流效率高，体积和占地面积小，寿命长，工作时振动和噪音小，易于维护保养。随着科学技术的进一步发展，硅整流直流电源在整流，调压和稳压技术方面日见完善。一般来说，简单的电解去毛刺机床都有1001000安的整流器，根据经验，零件上没去25.4毫米（1英寸）边楞毛刺需要20安培直流电，这样，1001000安培的整流器大约可以去除长度为1271270毫米的边楞毛刺（550英寸）。根据加工要求常采用电源的容量为50500安培的小型电源。 为了避免在电解去毛刺和倒圆角加工过程中，因短路而烧伤阴极和零件，保证加工质量，使加工质量，使得电解去毛刺和倒圆角加工正常进行，必须采用可靠的短路保护系统。本次设计选用的电解去毛刺电流为500A，直流电压为15V，如果条件允许我们选用硅整流电源。9.2 阳极和阴极电源的引入在选用了合适的电压和电流的情况下，我们就应该选择合适的电源引入