機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告-多工位內(nèi)孔毛刺電解去除機(jī)床設(shè)計(jì)

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1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 開(kāi)題報(bào)告 1 設(shè)計(jì)題目 多工位內(nèi)孔毛刺電解去除機(jī)床設(shè)計(jì) 隨著高科技的發(fā)展，產(chǎn)品性能的提高，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)，去除機(jī)械零件的毛刺就越加重要，它不僅影響產(chǎn)品的外觀，而且影響產(chǎn)品的裝配，使用性能和壽命。毛

2、刺是切削加工的必然產(chǎn)物，隨著材料向高硬，高強(qiáng)，高韌方向的發(fā)展以及新型復(fù)雜的整體機(jī)構(gòu)日益增多，去毛刺的難度越來(lái)越大。但是我們一直使用的手工銼毛刺或者使用其他傳統(tǒng)機(jī)械方法來(lái)達(dá)到去除毛刺的目的。這種方式的后果可能產(chǎn)生表面應(yīng)力，產(chǎn)生熱變形等，并且對(duì)于操作工人的要求極高，往往需要很高的操作技術(shù)水平，在加工完的產(chǎn)品中也可能產(chǎn)生刀具的切削痕跡，或者飛邊毛刺。從目前機(jī)械去毛刺方法在工業(yè)上的應(yīng)用上來(lái)看，機(jī)械去除毛刺效率低下，成本高，并且很難保證加工表面的光潔度與加工尺寸精度。 2 課題研究的目的和意義 為了實(shí)現(xiàn)去除毛刺的高效率和自動(dòng)化，使用電解法（電化學(xué)法）便成為一種潛在的解決方法，使用電解法有很多優(yōu)點(diǎn)

3、： 第一：凡是可以導(dǎo)電的材料都可以加工，并且在整個(gè)加工過(guò)程是非接觸的，沒(méi)有任何機(jī)械應(yīng)力，加工后的材料金相組織不發(fā)生改變。 第二：生產(chǎn)效率高：內(nèi)孔形狀復(fù)雜的去毛刺工序在陰極的直線進(jìn)給下可以一次加工出來(lái)，并且加工速度可以和電流密度成比例增加，有時(shí)電解去毛刺的生產(chǎn)率可以比機(jī)械加工加工去毛刺的效率提高數(shù)倍。 第三：加工零件材料的硬度，強(qiáng)度，韌性不影響電解加工的速度。電解加工的速度是可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)控制的。 第四：加工過(guò)程，加工工具（陰極）理論上沒(méi)有消耗的，可以無(wú)限次使用。這既可以節(jié)約成本也可以提高生產(chǎn)效率。 第五：電解加工去毛刺的整個(gè)電解加工裝置簡(jiǎn)單，操作方便，不需要等級(jí)高的操作工人。

4、但是電解加工也有局限性： 第一：對(duì)于型腔的去毛刺加工，其陰極設(shè)計(jì)制造的工作量大，在加工復(fù)雜形狀零件時(shí)，陰極的制造周期較長(zhǎng)。 第二：被加工材料的金相組織要求均勻，否則不能獲得良好的光潔度。對(duì)于普通鑄鐵和滲碳 加工后的表面質(zhì)量就很不好。 第三：電解加工的電解液對(duì)于機(jī)床設(shè)備往往具有腐蝕性。而對(duì)機(jī)床設(shè)備的防腐蝕設(shè)備要求較高，這樣便導(dǎo)致了加工機(jī)床的造價(jià)比較昂貴。 通過(guò)上面我們可以知道，電解去毛刺既有自己的優(yōu)勢(shì)也有不少自己劣勢(shì)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我要設(shè)計(jì)的是多工位內(nèi)孔毛刺電解去除機(jī)床，實(shí)現(xiàn)方便快速地大批量去除內(nèi)孔毛刺，解決套筒類(lèi)零件的內(nèi)孔毛刺手工處理成本高的問(wèn)題。 3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

5、3.1 國(guó)外電解去毛刺機(jī)床現(xiàn)狀 在國(guó)外EDM與ECM（又稱(chēng)：ECAM——英國(guó)，EDCM——日本）進(jìn)行了多年的試驗(yàn)研究，取得了較大的發(fā)展，但是對(duì)于其控制問(wèn)題仍仍然存在困難，他們對(duì)于三維復(fù)雜型面，型腔的電解加工，包括尺寸加工和光整加工在內(nèi)仍在不斷的研究之中。目前國(guó)外在電解加工設(shè)備控制系統(tǒng)上已經(jīng)采用CNC系統(tǒng)，但是控制方案仍局限在分別控制單一參數(shù)恒定模式上。 在工具電極的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法上，國(guó)外又將有限元法用于陰極設(shè)計(jì)研究，并且開(kāi)始嘗試著將電解加工納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造一體化以及FMS的系列。 從當(dāng)今電解加工的水平上來(lái)說(shuō)，英國(guó)R.R公司電解加工葉片全自動(dòng)生產(chǎn)線，荷蘭飛利浦公司電解加工電動(dòng)剃須刀的自動(dòng)

6、生產(chǎn)線，美國(guó)GE公司的五軸數(shù)控電解加工機(jī)床代表了當(dāng)今電解加工設(shè)備的水平。利用模塊化設(shè)計(jì)的可重構(gòu)制造（RMS）系統(tǒng)，可不斷的調(diào)整系統(tǒng)的制造過(guò)程，制造功能，和制造能力有利于實(shí)現(xiàn)制造柔性化。 3.2 國(guó)內(nèi)電解去毛刺機(jī)床現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，90年代出現(xiàn)了高頻和窄脈電流加工，經(jīng)過(guò)工藝實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其可行性和顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，有望將電解加工提高到精密加工的水平上，擴(kuò)大到細(xì)微加工領(lǐng)域，而展成電解加工法又克服了全形復(fù)制法電解成型加工的缺點(diǎn)，較大程度的提高了電解加工的柔性，有利于縮短生產(chǎn)周期，近年來(lái)又較深的入全面的進(jìn)行了成型規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究，并且開(kāi)始了產(chǎn)品的加工，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)扭曲交截面，整體葉輪加工以及直

7、升機(jī)旋翼座架型面加工，并開(kāi)發(fā)了柔性電解加工單元以及計(jì)算機(jī)控制的多坐標(biāo)機(jī)床，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用到電解加工領(lǐng)域。 我國(guó)電解加工發(fā)展的具體階段是：最早研究并且成功應(yīng)用的電解加工技術(shù)是原兵器工業(yè)部西安昆侖機(jī)械廠的深孔和膛線加工，從1958年建立第一個(gè)研究基地到1965年全國(guó)首屆電解加工學(xué)術(shù)會(huì)議召開(kāi)，電解加工在航空，航海，航天以及民用工業(yè)迅速推廣。20世紀(jì)70年代進(jìn)出“爬坡”階段，為了解決加工精度問(wèn)題國(guó)內(nèi)外先后提出混氣電解加工，鈍性電解液，工頻脈沖電流，震動(dòng)進(jìn)給等工藝措施。內(nèi)蒙古第二機(jī)械廠發(fā)表了《電解加工成型規(guī)律理論分析》小冊(cè)子。進(jìn)入80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始向電解加工滲透，西安年機(jī)械廠和原北京

8、工業(yè)學(xué)院聯(lián)合進(jìn)行了炮管進(jìn)出口尺寸微機(jī)控制研究，雖然沒(méi)有用于生產(chǎn)，但是為后人的研究打下了良好的基礎(chǔ)。南京航空工業(yè)大學(xué)的展成法電解加工，大連理工大學(xué)的電解與機(jī)械混合，北工業(yè)大學(xué)的電解與電火花的復(fù)合研究也在這時(shí)期開(kāi)展起來(lái)。許多單位還開(kāi)展了工具電極的CAD/CAM研究。90年代后，華南理工大學(xué)在近代功率電子技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上研究的高頻率窄脈沖電解加工電源，進(jìn)一步強(qiáng)化了電解加工的非線性，西安昆侖機(jī)械廠和西安工業(yè)學(xué)院聯(lián)合研制的CNC同步控制電解參數(shù)和陰極運(yùn)動(dòng)軌跡解決了大纏角混合膛線的加工難題。 目前，電解加工已經(jīng)成為國(guó)防和部分民用工業(yè)的關(guān)鍵工序的定位工藝。但是由于加工間隙的電場(chǎng)，流場(chǎng)，磁場(chǎng)及陽(yáng)極溶解動(dòng)力學(xué)因

9、素交互影響，電解加工過(guò)程十分復(fù)雜，阻礙著該項(xiàng)技術(shù)向縱深發(fā)展。比如對(duì)其過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制非常困難，迄今為止，除了在個(gè)別應(yīng)用對(duì)象上有所突破外，還沒(méi)有通用的在線直接測(cè)量加工間隙的有效手段，不均勻的間隙分布使工具電極設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)困難度很大的工作，在對(duì)新的加工對(duì)象進(jìn)行陰極研制的過(guò)程中往往要對(duì)陰極進(jìn)行多次修改，工具陰極的CAD/CAM尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段（個(gè)別零件除外）。此外，從綠色制造的角度，電解加工產(chǎn)生的大量產(chǎn)物和廢液需要處理。 總之，對(duì)電解加工的研究處于多學(xué)科的交叉點(diǎn)，包括提高加工精度的有效措施，加工過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)，工具陰極設(shè)計(jì)，電解液處理以及電解加工的機(jī)理研究等。 3.3 未來(lái)

10、發(fā)展趨勢(shì) 　 隨著21世紀(jì)信息，生物，微納米技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)制造技術(shù)不斷增長(zhǎng)的需求，微細(xì)加工將成為制造相應(yīng)設(shè)備的重要手段，電解加工進(jìn)行材料去除是以離子溶解的形式進(jìn)行的。這種去除方式使得電解加工具有微細(xì)加工的可能性。目前過(guò)內(nèi)外制造業(yè)都十分關(guān)注微細(xì)電化學(xué)加工的發(fā)展，將電解加工高速去除金屬理論用到傳統(tǒng)的電化學(xué)過(guò)程中去，是促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步的有效途徑，微細(xì)電化學(xué)加工就不僅僅是指在靜態(tài)的條件下的掩膜電化學(xué)刻蝕了。利用電化學(xué)測(cè)試技術(shù)中，使其與超短脈沖電流電源，間隙控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等技術(shù)集成，為實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)微細(xì)電化學(xué)加工提供一條途徑。此外，利用電解原理，在磨削過(guò)程中，不斷對(duì)粘結(jié)金屬砂輪中的結(jié)合劑進(jìn)行電解在線修形技

11、術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)硬脆材料的納米表面加工。 電解加工既具有高速加工大而復(fù)雜零件的實(shí)力，電化學(xué)離子級(jí)的蝕除機(jī)理又使之具有微細(xì)加工的潛質(zhì)，向精密，微細(xì)加工進(jìn)軍也是電解加工的發(fā)展方向。電解加工高速去除金屬的實(shí)踐對(duì)電化學(xué)理論的發(fā)展有深遠(yuǎn)影響任重道遠(yuǎn)。 4 主要研究?jī)?nèi)容與研究目標(biāo) 4.1 研究?jī)?nèi)容 根據(jù)機(jī)床加工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了可行的加工方案及機(jī)床專(zhuān)用夾具體，并設(shè)計(jì)了專(zhuān)用于深長(zhǎng)孔加工的電極，完成了電解去毛刺的任務(wù)。經(jīng)過(guò)電解去毛刺后，基本上消除了由于相交孔處毛刺脫落造成卡死的現(xiàn)象，為機(jī)床整體清潔度的提高打下了良好的基礎(chǔ)，零件的合格率和可靠行都得到了提高。機(jī)床操作方便，加工效率高，加工精度好，達(dá)到了

12、設(shè)計(jì)任務(wù)的各項(xiàng)技術(shù)要求在國(guó)內(nèi)具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用價(jià)值。 4.2 研究目標(biāo) 在主要功能上本機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所要求的零件進(jìn)行去毛刺加工，在加工間隙為0.6mm，加工精度基本能夠達(dá)到要求，并且由于采用氣動(dòng)夾緊，整個(gè)夾緊過(guò)程簡(jiǎn)單方便，一次性加工的零件為6個(gè)，并且在加工的 同時(shí)可以清洗和安裝待加工零件，循環(huán)交替可以大大的提高加工效率，保證在加工過(guò)程中的加工精度和加工安全。并且在結(jié)構(gòu)上滾珠絲杠帶動(dòng)部分是整個(gè)機(jī)床比較輕巧的部分因此在電機(jī)帶動(dòng)陽(yáng)極工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也比較容易達(dá)到穩(wěn)定的移動(dòng)速度，在移動(dòng)中無(wú)論噪音和震動(dòng)上都比較小。在整個(gè)機(jī)床的安裝上也比較方便，整個(gè)電解去毛刺加工的陽(yáng)極和陰極工作區(qū)域做好了充分的絕

13、緣和防電解液沖擊的措施。 4.3 技術(shù)方案 4.3.1電解去毛刺機(jī)床的布局選定 總體布局的類(lèi)型是指機(jī)床各部件之間（床身，立柱，工作臺(tái)，變速箱，夾具）相互配置的形式?？傮w布局中應(yīng)該考慮的主要問(wèn)題是如何有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主要功能，滿(mǎn)足工藝要求，以最簡(jiǎn)便的方式達(dá)到所要求的機(jī)床剛度，精度，同時(shí)還要可操作性好，便于維護(hù)，安全可靠，造價(jià)性能比低。 本機(jī)床采用的是立式機(jī)床中的框型結(jié)構(gòu)。如下圖1所示: 圖1是立式機(jī)床中的框型結(jié)構(gòu) 滑枕在上部向下進(jìn)給式，這種框架布局已經(jīng)被德國(guó)AGE公司使用，屬于重型機(jī)床，工作臺(tái)可以機(jī)動(dòng)，可用來(lái)加工大型工件，由于本機(jī)

14、床要一次安裝12個(gè)工件，一時(shí)間加工的工件數(shù)是6，所以我們可以選用這種布局形式。本機(jī)床的一些主要參數(shù)列舉如下： 機(jī)床尺寸： （長(zhǎng)×寬×高）（1628mm×1184mm×2072mm） 工作臺(tái)尺寸： （直徑） （580mm） 最大工件尺寸：（直徑：D=40mm，高度：h=70mm,內(nèi)徑: d=30mm） 陰極直徑為： 主軸的最大載荷（絲杠的最大載荷：400N，使用三根絲杠的共同的共同載荷為1200N） 主軸的行程為 320mm，主軸的移動(dòng)速度為 40mm/s 電解槽的尺寸為（1032mm×1080mm×1020mm） 泵的流量為Q=30L/min 壓力為200,電解

15、液過(guò)濾能力為 150L/min, 排除電解沉淀能力為10L/min。 機(jī)床的主要主題結(jié)構(gòu)是焊接結(jié)構(gòu)，外面涂覆環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)防銹。主軸進(jìn)給系統(tǒng)采用三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)機(jī)械裝置以后輸入導(dǎo)滾珠絲杠，驅(qū)動(dòng)陽(yáng)極工作臺(tái)，陽(yáng)極工作臺(tái)由三根絲杠支撐，這樣可以保證整個(gè)支架運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均勻。 所考慮的工藝方案大致分為兩種：陰極進(jìn)給式和陰極固定式。前者的好處是：柔性高，可以根據(jù)不同的工件設(shè)定不同的陰極進(jìn)給距離，相同孔徑、不同深度的工件無(wú)需更換陰極頭。此外，在發(fā)生短路時(shí)可由程序控制自動(dòng)退回微小距離，消除短路。缺點(diǎn)是工件與陰極的定位制造精度要求非常高，稍有偏差即可能出現(xiàn)陰極無(wú)法插入進(jìn)回油孔的現(xiàn)象，另外電解

16、機(jī)床處于強(qiáng)腐蝕環(huán)境，對(duì)進(jìn)給的絲桿容易造成不利影響。而陰極固定式的好處在于可以使用陰極來(lái)直接定位，保證極間間隙基本一致，并且減少了絲杠等部件，簡(jiǎn)化了床身，減少被腐蝕的可能，降低成本。其缺點(diǎn)在于出現(xiàn)短路情況無(wú)法調(diào)整，必須重新進(jìn)行預(yù)處理。考慮到大規(guī)模生產(chǎn)的效率和環(huán)境對(duì)床身結(jié)構(gòu)的要求，選用陰極固定式作為電解去毛刺機(jī)床的加工方案。 4.2.2關(guān)于電解液的研究 影響加工精度的另一個(gè)重要因素是電解液。其中影響因素主要有電解液的成分、配比、濃度、壓力、流量等。 現(xiàn)在電解加工一般用NaCl、NaNO3、NaClO3等中性鹽溶液。其腐蝕性較酸性及堿性溶液小，使用時(shí)較安全。使用NaCl溶液時(shí)，加工速度較快

17、，但加工面易發(fā)黑，粗糙度較差。而NaNO3雖然加工速度較慢，但加工表面粗糙度較好。因此本機(jī)床選用10%-13%的NaNO3溶液作電解液。為了緩解腐蝕作用，可以添加適量的苯丙三氮唑或亞硝酸鈉，彈藥注意廢液的處理。電解液經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后應(yīng)使用比重計(jì)重新測(cè)量溶液比重，并將其保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。 增加電解液的壓力，使得流速增加，流量增大，電解液在加工電極處離子析出充分，有利于帶走電解產(chǎn)物，電解效果好。而壓力過(guò)低容易使得電解產(chǎn)物不能被及時(shí)帶走，有可能造成短路現(xiàn)象。 4.3.3關(guān)于預(yù)處理的研究 因?yàn)椴扇×岁帢O固定式的加工方案，因此相交孔處必須要預(yù)處理，即利用砂條先將大毛刺的尖角去除，否則一些

18、毛刺或翻邊嚴(yán)重的工件將無(wú)法通過(guò)短路檢測(cè)，從而無(wú)法進(jìn)行加工。如果不加短路檢測(cè)電路，短路時(shí)電極與陽(yáng)極接觸，有可能將電極管從根部溶解。 在實(shí)際生產(chǎn)中，即使經(jīng)過(guò)預(yù)處理，也有少數(shù)工件仍然出現(xiàn)短路現(xiàn)象，可將這些工件放入單獨(dú)的周轉(zhuǎn)箱，返回進(jìn)行再一次預(yù)處理，經(jīng)過(guò)兩次預(yù)處理，基本上可以消除短路的現(xiàn)象。始終無(wú)法解決的工件一般是由鉆孔時(shí)位置度超差，屬于極個(gè)別現(xiàn)象。 4.3.4電解去毛刺工藝試驗(yàn) 在生產(chǎn)實(shí)踐中隨機(jī)抽取工件并剖開(kāi)檢查，結(jié)果表明：進(jìn)回油孔交接處毛刺去除干凈，形成光滑的圓弧，電解處粗糙度在Ra1.6以下。 5 技術(shù)要求 設(shè)計(jì)一電解去毛刺機(jī)床用來(lái)去除套筒側(cè)孔的毛刺，具體要求如下：

19、 1：實(shí)現(xiàn)上下件，電解去毛刺和清洗三道工序一次裝夾完成，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足需要的夾具，電極上電源的引入。 2：加工工具陰極設(shè)計(jì) 3：陽(yáng)極縱向移動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 所要加工的工件其具體尺寸如下圖2所示： 圖2是所要加工的工件及其具體尺寸 6進(jìn)度計(jì)劃 3月 9 日~ 3月13日 查閱資料、調(diào)研 3月16日~ 3月20日 外文翻譯、開(kāi)題報(bào)告 3月23日~ 4月10日 總體機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4月13日~ 4月24日 繪制裝配圖草圖，參數(shù)計(jì)算 4月27日~ 5月 8 日 繪制正式總裝圖及裝配圖 5月11日~ 5月22日 繪

20、制零件圖 5月25日~ 6月 5 日 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6月 8 日~ 6月12日 評(píng)審論文 6月15日~ 6月19日 答辯 7參考文獻(xiàn) [1] 何七榮.機(jī)械制造方法與設(shè)備.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社,2000 [2]趙世華.金屬切削機(jī)床.北京：航空工業(yè)出版社,1996 [3]王慧芳.金屬切削機(jī)床.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994 [4]于駿一、鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2004 [5]鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [6]韋彥成.金屬切削機(jī)床構(gòu)造于設(shè)計(jì).北京：國(guó)防工業(yè)出版社,1991 [7]韓洪濤.機(jī)械

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