线切割机床走丝机构及控制系统设计DOCWord文件下载.docx

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五、说明书（或论文）结构及要求

（1）封面包括：

题目、院系、班级、学生签字、指导教师签字及时间（年、月、日）。

（2）任务书（由指导教师填写）

（3）摘要

摘要是论文内容的简短陈述，一般不超过400字。

关键词应为反映论文主题内容的通用技术词汇，一般为4个左右，一定要在摘要中出现。

（4）目录

目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文献资料”。

（5）正文

正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图简明，书写整洁。

文中图、表及公式不能徒手绘制和书写。

（6）参考文献（资料）

附页

1.走丝机构原理：

工作原理：

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。

2.设计参数：

电机转速1400r/min

钼丝线速度9.81m/s

钼丝直径d=0.09mm;

0.12mm;

0.14mm;

0.16mm;

0.18mm;

0.20mm

钼丝最大长度

3.控制设计

前言

机电一体化课程设计经历了两周多的时间，主要完成线切割机床走丝机构及其控制系统设计，其中包括具体的工作台机械传动结构设计和PLC控制电机正反转设计。

是对学生进行的一次综合性专业设计训练，也是把理论知识应用于实践的重要教学环节，为以后的毕业设计（论文）奠定基础。

主要通过本次课程设计，掌握线切割机的走丝机构的结构及传动原理，以及PLC控制线切割机走丝机构运动的原理和方法。

这次课程设计经多位老师的指导，并提出许多宝贵意见，在此表示真挚的感谢！

参加本次课程设计限于设计者水平有限，设计说明书中的错误和不妥之处，请各位老师批评指教。

第一章课程设计的目的

课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。

通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。

设计目的：

1、掌握线切割机的工作原理、适用范围；

2、走丝机构的结构及传动原理，掌握采用PLC、继电器来控制线切割机走丝机构运动的原理和方法；

3、进一步熟练应用CAD技术进行产品所开发设计；

4、综合运用所学知识深入理解机电一体化的概念。

第二章走丝机构简介

2.1走丝机构的原理

2.1.1快走丝机构

快走丝机构的电极丝材料一般采用钼丝，细而长的钼丝以一定张力平整地卷绕在贮丝筒上，贮丝筒通过弹性联轴器与驱动电机相连，作旋转运动，同时沿轴向移动，走丝速度等于贮丝筒周边的线速度。

为重复使用该段钼丝，贮丝筒下方的走丝溜扳上置有左、右行程撞块，当贮丝筒轴向运动到钼丝供丝端终端时，行程撞块碰到行程开关，立即控制贮丝筒反转，使供丝端成为收丝端，钼丝反向移动，如此循环交替运转，实现钼丝的往复运动。

在运动过程中，钼丝由丝架支撑，并依靠上、下导轮形成锯弓状

2.1.2慢走丝机构

慢走丝机构主要包括供丝绕线轴、伺服电机恒张力控制装置、电极丝导向器和电极丝自动卷绕机构。

电极丝材料一般采用成卷的黄铜丝，可达数千米长、数十公斤重，预装在供丝绕线轴上，为防止电极丝散乱，轴上装有力矩很小的预张力电机。

切割时电极丝的走行路径为：

整卷的电极丝由供丝绕线轴送出，经一系列轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处，再经下部导向器和导轮走向自动卷绕机构，被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住，靠拉丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。

在运行过程中，电极丝由丝架支撑，通过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用，确保电极丝以一定的速度运行；

并依靠伺服电机恒张力控制装置，在一定范围内调整张力，使电极丝保持一定的直线度，稳定地运行。

电极丝经放电后就成为废弃物，不再使用，被送到专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。

走丝机构的功能是带动电极丝按一定的线速度往复运丝，并将电极丝整齐地排绕在贮丝筒上，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烧断。

本次课程设计的走丝机构选定为快走丝机构。

快走丝机构示意图

2.2贮丝筒结构

（1）对贮丝筒的技术要求：

在贮丝筒高速转动时，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无跳动现象，要求贮丝筒的各项运动精度要高，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6-11m/s范围内可调或恒速运转；

走丝机构与床身相互绝缘；

导轨、齿轮、丝杠等要具备润滑措施。

（2）贮丝筒电机：

目前多数一般采用三相异步电动机。

考虑在实际传动过程中所承担的负载不是很大，优先考虑功率较小的微型电动机。

（3）联轴器：

由于贮丝筒在工作时频繁换向，联轴器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。

且为适应电机伸出轴的轴径大小以及整体结构尺寸选择刚性联轴器，其本身有结构简单，制造方便，成本低，拆装维护简便，传递转矩较大，常用于载荷平稳、无冲击、传递精度要求高的传动。

（4）贮丝筒：

它是电极丝高速运行与整齐排绕贮丝的关键部件之一，一般采用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。

用钢制作贮丝筒时，直径一般采用≤ø

120mm；

用铝合金材料制作贮丝筒时，直径在ø

120-ø

160mm之间。

要求贮丝筒外表面粗糙度Ra≤0.8µ

m，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。

（5）齿轮副与丝杠副：

走丝机构的拖板传动是由三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0.25-0.3mm，保证直径ø

0.25mm以下的电极丝整齐地排绕在贮丝筒上。

优点是传动平稳、噪声小，丝杠采用梯形螺纹，螺母采用消间隙结构。

（6）导轨：

在贮丝筒滑板与底座之间装有导轨。

初期多采用V-平式的滑动导轨或贴塑导轨，要求摩擦力小，减振性能好。

（7）贮丝筒的工作原理及计算：

见机械设计任务书原理图所示。

电动机通过联轴器驱动贮丝筒，贮丝筒转动带动电极丝运行，并通过齿轮副减速驱动丝杠副，丝杠副带动拖板作轴向移动。

使电极丝按规律排列在贮丝筒上，以避免发生叠丝现象。

第三章走丝机构传动设计

3.1工作原理

电动机1联轴器2传动轴3储丝筒正反转4三对齿轮啮合传动5丝杠副6带动滑扳移动7行程开关8电动机正反转

3.2齿轮传动设计要求

（1）对走丝机构的传动齿轮实测齿数。

（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。

3.3丝杠副传动设计要求

（1）丝杠螺距选取。

（2）计算滑板使储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20mm。

3.4走丝机构控制设计

（1）控制原理：

合上电源开关，按下起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端时碰撞限位开关，使储丝筒反向转动并移动，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）走丝机构控制要求：

选择储丝筒拖动电机；

选择接触器、行程开关、保护电器等，设计并绘制电气原理图。

3.5已知条件

电机转速r=1400r/min、PLC控制、钼丝的直径d=0.16mm、贮丝筒有效长度150mm-300mm、钼丝线速度v=9.81m/s、钼丝长度l=400m。

第四章部件的选择与计算

4.1储丝筒电动机的选择

由于走丝机构整体重量轻，转速要求高，因此可选用一般异步电动机查《机械设计手册*单行本*减（变）速器*电机与电器》2004年版化学工业出版社成大先主编，16-35页，可选Y2-711-4型电动机。

电动机伸出轴径14mm、长度30mm、键槽宽5mm、深3mm。

参数：

16-46表16-1-24

机座

铁心

级数

功率

转速

轴颈D

长度E

键槽宽F

G

键槽深F-G

71

1

4

250w

1400r/min

14mm

30mm

5mm

11mm

3mm

平键的选择查《机械设计课程设计》第3版，华中科技大学出版社第107页表11—28选用b*h=5*5平键

轴

键

深度

公称直径d

公称尺寸b*h

轴t公称尺寸

毂t1公称尺寸

>

12~17

5*5

3.0

2.3

4.2联轴器的选择

由于贮丝筒在工作时频繁换向，联轴器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。

查《机械设计手册*单行本*轴及其连接》2004年版化学工业出版社成大先主编，5-63页，可选凸缘联轴器YL2基本型、铁质。

联轴器用螺栓：

8*M6。

（特点：

不能减振、缓冲，结构简单、成本低、用于振动很小的工况条件。

）

L=32mmL1=22mmD=80mmD1=64mmL0=68mm

公称转矩

许用转矩

轴孔直径

轴孔长度

16N*m

7200r/min

32mm

4.3轴承的选择

轴承主要受径向载荷且转速较高，则选择深沟球轴承，查《机械设计手册*单行本*轴承》2004年版化学工业出版社成大先主编，6-243页，可选型号6302的深沟球轴承。

dmm

Dmm

Bmm

润滑方式

极限转速r/min

代号

15

42

13

脂润滑

16000

6302

4.4传动比的计算

设电动机的转速为n1,丝杠的转速为n2.选丝杠螺距为p=2mm。

s=np（s：

导程、n：

线数、p：

螺距）。

所以，s*n2=d*n1（平移的转速相等）2*n2=0.16*1400

所以，n2=112r/min

所以，i=n1/n2=（1400r/min）/（112r/min）=12.5

根据传动比公式分配传动比：

所以，i1=1.749i2=2.162i3=3.306

i=i1*i2*i3=12.5

4.5储丝筒尺寸的计算

（1）计算贮丝筒直径D：

设储丝筒半径为R、取钼丝线速度V=9.81m/s、储丝筒周长L=2∏R=∏D、储丝筒转速即为电机的转速r=1400r/min=23r/s。

因为：

L=V/r=∏D

所以：

D=V/∏r=（9810mm/S）/（23r/s*3.14）=133.4mm取D=134mm。

钼丝的总长度为400m，

贮丝筒上钼丝宽度为b=（200000mm/3.14D）*0.16=76.05mm。

根据实际要求贮丝筒的宽度一边须长出5~10cm，

贮丝筒的实际总长度B定为B=220mm。

4.6齿轮部分计算

因为齿轮的最小跟切齿数为17，故初选Z1=30、