连铸机火切割论文

连铸机火切割论文

　　海宝钢钢铁厂实习报告
　　实习目的：
　　通过这次对钢铁厂的认识实习，是我们对钢铁生产的主要设计和工艺流程，运输联系、工厂布局，钢铁冶金企业的车间组成和总图布置，铁路线路及站场，机车车辆、厂矿道路及汽车运输，机械化运输及装卸设备等，有一较全面的感性认识。并对总图设计专业所涉及的范围和主要内容能有所了解，以便为以后课程的学习打下基础。
　　实习日期：
　　2005年9月22日星期四
　　实习地点：
　　上海宝山钢铁公司总厂
　　宝钢概况
　　上海宝山钢铁集团公司（以下简称：宝钢）位于上海市宝山区北部，北临长江入海口南支河段，与崇明岛隔江相望。宝钢是以宝山钢铁集团公司为主体，联合重组上海冶金控股公司和上海梅山钢铁公司，于1998年11月17日成立的特大型钢铁联合企业，注册资本达458亿元，年产钢能力2000万吨左右，盈利水平居世界领先地位，产品畅销国内外市场。截止2003年底，拥有全资子公司22家（其中境外子公司9家），控股子公司14家（其中境外2家），参股子公司24家，包括钢铁、化工、金融、贸易等众多领域。将成为中国汽车用钢、油气开采和输送用钢、不锈钢、家电用钢、交通运输器材用钢、电工器材用钢、锅炉和压力器用钢、食品饮料包装、金属制品用钢以及高等级建筑用钢等钢铁精品基地，中国钢铁工业新技术、新工艺、新材料的研发基地。宝钢注重环保，打造绿色宝钢，厂区绿化率答42.71%，空气质量达到国家风景区标准，是中国第一个国家级工业旅游景区。建厂20年至今，累计产钢2.07亿吨，利润912.55亿元，利税1480.29亿元，科技成果转化率达95%以上，目前位居世界500强企业309位，钢铁企业世界第3位。
　　原料码头及原料堆场
　　宝钢原料码头位于厂区的北方，长江入海口南支河段南侧，由主原料码头、副原料码头、重油码头和工作码头组成，呈反写的“下”型。如图示：
　　在码头的一侧停泊着巨型货轮“河北奔腾”号，码头上巨大的机械臂正从轮船上卸下由山西大同煤矿运来的煤。然后通过码头一侧的机械传送带送到煤堆场去，供宝钢使用。具介绍，铁矿石也是如此，全部由此码头的传送带运至矿石料场。
　　煤堆场紧靠矿石料场，二者占地都很大，但这也是宝钢的重要部位，对宝钢的连续生产有着“生命线”和“血库”的意义。料场中平时都贮有相当部分的煤和铁矿石，以备在紧急状态下利用，可保证宝钢40多天的连续生产。宝钢使用的煤主要来自山西大同和海南，铁矿石主要靠进口，来自巴西和澳大利亚品位高的铁矿石以及国内部分铁矿。这样布局主要是考虑到上海特殊的区位优势，濒临长江和东海，便利的航运及发达的沪宁杭三角洲地带，更有利于产品销售和出口，属于典型的临海型钢铁企业布局。从原料码头到堆场，全部由机械化作业。封闭的皮带运输，减少原料的流失，还利于环保，这样就大大的降低了劳动成本，为企业赢得了竞争的资本。
　　炼铁厂
　　炼铁厂是以高炉为核心的一个较为复杂的部位。我们主要看了高炉和粉煤楼。宝钢炼铁厂位于堆场的下位，主要由四座高炉构成，其中4号BF是新近投产的，国产化程度较高，由于含有多项技术秘密，未对外开放。我们通过对比宝钢4座高炉的指标：成本：1BF 1264.05元/t-p；2BF 1242.38元/t-p；3BF 1254.62元/t-p；4BF 1341.97元/t-p。产量：1BF 329万吨；2BF 328万吨；3BF 378万吨；4BF 235万吨。可见，我国的技术和国外还是有一定差距的。
　　我们在2号高炉参观实习。该厂采用半岛式布置，有独立的铁水罐车停放线，这对于具有多个出铁口铁场的大型高炉车间提高运输能力是有益的。每个出铁口均有两条独立的配车线路，并且在停放线上有摆动流嘴，出一次铁可以放几个铁水罐，提高了生产效率。我们看到有标着编号的300吨鱼雷罐车将高炉中的铁水运往炼钢车间。2号高炉的生产工艺流程如图所示：
　　其设计年限为10年，有效容量为4063立方米，年产量为320万吨。在每个出铁口，都有一个滤渣器，将铁水和铁渣分开。两条铁水沟和两条出渣沟，沿着出铁渣沟走，这里温度还很高，到最下边是水渣系统。高压水枪朝刚刚出炉不久的铁渣喷水成渣，铁渣用等候在下边的卡车拉走，送往水泥厂或渣砖厂作原料用。而用过的水收集后再冷却，重新利用，这样既节约了用水，又减少了渣水排到河海中造成环境污染严重，环境保护和经济效益一举两得，实现可持续发展的目标。
　　A、B制粉作业区位于高炉的一侧，卡车把原煤从堆煤场拉过来，然后倒入粉煤楼下面的煤仓中，再由抽风机把煤吸入煤楼进行制粉作业。经过一系列处理加工，用吹风机吹入高炉座炼铁用的燃料。在13层高的粉煤楼上可以看到宝钢的大部分厂区，可以对宝钢的大体布置有一个全面的认识，以及宝钢炼铁厂的铁路线路和铁水罐车的运输有一个全面了解，这对我们以后做总图设计时是有极大好处的。但由于当日受台风影响未能在上面多看，而失去了一个很好的机会。
　　炼钢厂及铸造车间
　　炼钢厂位于宝钢的中部，其上部是炼铁厂，下部是无缝钢管厂。其基本流程为（混铁车）铁水——转炉——钢包——连铸车间，进入庞大的生产车间，迎面扑来的是由火红的铁水发出的阵阵热浪，参加走道上沾满了铁粉。一个起重能力为40吨的吊车正吊着一桶铁水，缓缓移向2号转炉，然后将铁水倒到转炉中炼钢。该厂有转炉3座，具体参数如下：
　　类型：顶底复吹。
　　公称容量：300吨。
　　最大供氧流量：80000Nm3/h。
　　烟气处理型式：OG系统。设计能力：年产铁671万吨。
　　投产日期：1985年9月。
　　可用于产品：汽车板、船板、管线、耐候钢、结构钢、模具钢等。可见，其适用的是世界当今容量较大较先进的转炉。
　　我们看到，1号转炉刚出完钢水，正在检修。长长的检修杆深入转炉内部，将粘挂在壁炉上的钢水渣用高压空气吹下，然后喷上耐火材料用于对炉壁的修复。从走道到达转炉的操作处，刚刚倒入钢水的2号转炉正在冶炼钢铁，几个工人师傅在操作着设备，通过火镜观察炉中的温度及变化，以便准确及时地加入原料。当炉中温度达到一定的程度，转炉旁吊门打开，接着是长长的钢包探头伸进炉中喷入氧化剂，除去P、S等有害杂质，提高钢质量。
　　接着我们进入了连铸车间。这里是宝钢3号连铸机建有一台垂直弯曲型二机二流宽厚板坯连铸机，年产设计能力230万吨，可生产厚度220、250、300mm宽为1200——2300mm连铸坯，3号连铸机汇集了大包倾动、F渣检测、结晶器液压振动、结晶热成像、扇形轻压、冷幅切控制、分节辊离排等技术。其平面布置如图：
　　我们实习在3号浇钢作业区上部，当钢水从大包操作室位置由连铸机铸成具有一定宽度和厚度的板坯，经切割打磨送进热轧厂或板坯场。火红的板坯到一定的长度时，由乙炔焰进行切割，然后喷水冷却，表面处理防止氧化，再经毛面打磨，后送到冷坯厂进行冷却。
　　热轧车间：（1050mm、1580mm）
　　我们主要在1050厂和1580厂实习，两个厂的工艺流程差不多，只是在具体设备上有区别，生产钢卷宽度不一样。其工艺流程图如下：加热炉——高压水枪除表面氧化层——粗轧——压轧机组（SMS）水冷却——侧宽仪——打卷机——标号——出厂。
　　在1050厂我们看到，当钢坯加热后，首先除去氧化层，粗轧，经过往返5次压轧、测宽，再经过七组压轧机（SMS）轧制成型，然后15×6水幕带进行冷却，测宽，然后打卷。据介绍此厂生产钢板厚3mm。在压轧过程中，测得不合格的将推至一侧作废品。有3组打卷机，平时两个工作一个备用，保证连续作业。
　　在1580厂不同的是加热后先使其变窄，热轧时只需3次，然后检测，再进行精整，冷却打卷。这一系列工艺过程中，全部由机器完成，从生产到运输流水自动化作业，这里温度达40多度，工人很少，高度的自动化是有利的，这也是现代化工厂企业的标志。
　　冷轧车间（1420、1550）
　　1420冷轧厂位于宝钢工业区南部，在热轧1580厂的下位。其基您正在浏览的实习报告是上海宝钢钢铁厂实习报告 本工艺流程为：热轧后钢卷——酸洗——轧机——镀锡厚板连续退火——准备机组——电镀锡——精整——电镀锡板卷。进入宽大的厂房，热浪迎面扑来，刚刚从热轧厂送来的钢卷放在厂房中冷却，其为青紫色。顺着流程走，这里是1550mm冷轧车间。我们看到开始有机组用高压水枪对热轧的钢卷进行酸处理，以除去其表面的氧化层，保证钢片的质量。然后是切头，保证接口的平整紧密，下面就是焊接，将切头后的两块钢板接起来，增加长度然后再经过几组轧机的压轧、定宽、检测，最后变成很薄的钢片，呈银白色。每个轧机上一般有两个轧辊，交替使用，更有利于生产。经过一系列的机组后，检测为合格产品，送入清洁工厂进行处理。生产好的带钢钢卷送到产品库中。
　　在清洁工厂中，我们看到一台台清洁机正在工作，将钢卷表面进行处理，除去氧化层，并涂抹上专用油，保护钢材不被氧化，保证产品质量。再朝里面走是钢产品展。据介绍，该厂生产的钢材用于各种汽车板，如一汽奥迪A6、上海大众帕萨特B5、上海通用别克等，还出口意大利Fiat等。在展厅里边，一辆奥迪A6的车体及红旗、通用别克等汽车模型。还有家电用钢，广泛应用于电视、洗衣机、电脑、可口可乐易拉罐、VCD、冰箱等用品。产品已进入了生活中的方方面面，正如它上面所说的“钢铁融入生活，共享丰富人生”。
　　高线厂和无缝钢管厂
　　高速线材厂和无缝钢管厂相邻，同位于钢轧的工作下位。有时初轧厂检修，我们就去高速线材厂实习。高线轧制工艺流程如下：加热炉区——粗轧机组——中轧机组——预精轧机组——经轧机组——减定径机——水箱——测径仪——夹送辊——吐丝机——冷却线——集卷机——P&F线——打捆机——成品进入厂房，首先是加热炉对钢坯进行加热，然后是除P等有害杂质，然后经过竖向（H）与横向轧制（V）交替12组，飞剪，13、14号轧机，然后是预精轧机（15H—18V），S18剪，再到精轧机组轧制，测径，加送辊，到吐丝机时，把火红的钢线卷成像弹簧一样。后面就是较长的冷却线，检测、打捆、标号、运输。其方式是钩式运输线，全长560米，有60个吊钩组成。V=0.25m/s。据介绍，打捆机的工作周期是34秒，这和钩式运输线相配合，保证连续生产。
　　无缝钢管厂位于粗轧车间的下位。其原材料是粗轧后的钢锭，这样布置是有利的，减少了场内的运输。1400mm连轧管机旧工艺流程图：
　　管坯——环形炉加热——穿孔——空心坯减径——连轧——再加热——张力减径——冷却——分段锯——中间库——切头——精整检测——成品库。这里的温度很高，40多度，加热后的钢锭被切断后，再朝前送，在高温下用芯棒对钢坯进行穿孔。先定心，第一次钻头不动，钢坯推进，然后再用芯棒推进、钻头旋转打磨，抽出芯棒。钢管冷却，再送进精整车间，进行深一步的加工精整到成品。在此，我们注意到厂房全部用钢板做地板，据介绍，这样做有两方面的好处：一是好多设备在地下便于检修；二是由于这需要消耗大量的油，废油流到地下便于回收利用，防止废油流入地下污染土地和地下水资源。这可谓是环保和节约一举两得。
　　心得体会
　　通过这次实习使我对宝钢有了大体的认识，进一步了解了钢铁生产的主要设计及工艺流程、运输和车间布置、厂区路网及绿化程度。这次认识实习使我了解了工艺流程对厂址选择及车间布置的决定作用，认识宝钢是我们人生的一大财富。宝钢的科学选址和合理布局、先进的生产线、人性化的设计与管理、花园式的厂区，都给我们留下深刻的印象，这将对我们今后的工作产生重大的影响。我归结为以下几点：
　　1、 科学选址和合理布局
　　上海资源缺乏，既没有铁矿石也缺少煤，为什么会选址在上海宝山区呢？就是因为上海有着发达的交通运输系统，廉价的水运是重要因素。上海地区属于亚热带季风气候区，盛行东南风。宝山区位于上海市的西北部，选址在宝山区，即位于盛行风向的下风向，减少了工业气体、粉尘对市区的污染。选址在上海，充分考虑了厂区的区位优势。有长江、东海的水运，还有便利的京沪、陇海、沪杭线等铁路运输；又位于沪宁杭经济带、东部沿海经济带和沿长江流域经济带的交汇处，有着广阔的腹地，发达的科技和巨大的钢铁销售市场，并且也便于出口国外。从巴西、澳大利亚进口铁矿石，用山西大同的煤，借助廉价的河运、海运，是典型的临海型布局。
　　从厂区的布置来说是很合理的。像炼铁、炼钢等污染大的都在离生活区较远的老厂区，而像冷轧等污染小的车间距生活区相对较近。由原料码头——料场——炼铁厂——炼钢厂——连铸车间——初轧厂——热轧厂——冷轧厂等合理布置，从原料到成品流水作业线，根据生产的连续性布局，如炼钢上位是炼铁厂，下位是连铸车间等，并且厂区还留有相当的发展余地。减少了厂内的运输，提高了生产效益。
　　2、 高效的创新机制
　　强势的企业离不开强势的技术创新。宝钢坚持“引进、消化、吸收、创新”的企业技术进步方针，引进最新技术，注重自主开发，不断企业的核心竞争力。“掌握新技术，要善于学习，更要善于创新”，邓小平同志的勉励和要求，“严格苛求的精神，学习创新的道路，争创一流的目标”，构成了宝钢创新文化理念的主线，成为宝钢25年来前进的不竭动力。每个分工厂都有自己的学习创新活动，大家参加创新竞赛，促进了宝钢的科技进步。我们在每个行政楼大厅里就能看到工人们创新的成果。在这种机制下，宝钢科研成果达1300多项，专利授权1199件，已拥有企业技术秘密3339项。国内外技术贸易也迅速发展，成为技术加管理输出的先进企业集团。
　　3、 花园式的工厂
　　宝钢的另一大优势就是厂区的绿化，绿化率达到42.71%。在宝钢里面，你觉得是风景区而不是钢铁厂。每个厂房周围都有着近10米的绿化带，能吸烟止尘、净化空气、降低噪声、美化环境，给人良好的心情，提高工人的劳动积极性。从这几张照片上你可以看到宝钢的厂区的美化水平：青草、绿叶、红花，给人一种心旷神怡的感觉。另外，宝钢有很好的人文素质，人性化的公共设施。比如一个小小的警示牌，把棱角都折起来或者打磨平滑，防止伤人，在这一方面，许多城市或公园都自叹不如。因此，宝钢股份分公司成为中国冶金系统第一家通过ISO—14001环境认证的企业。在资源循环利用等方面，宝钢坚持走可持续发展的道路，为众多的企业树立了很好的榜样。
　　4、先进的工业生产线
　　宝钢自动化程度很高，企业员工较少，但产量却很高，一个大的厂房平时只需十几个甚至几个工人就可以安全生产了。从原料码头的抓斗卸料机开始，传送带、吊车等一系列大型的自动化设备，工人只需在操作间按键就行了。一个1.2公里长的一个高线厂房，只有几个工人检察员、几个机器操作员就可以了。从原料到成品，几乎全部由机器完成，包括加热、控温、添料、轧铁、制品、检测、运输等。机械化、自动化，这是现代化工业的标志，宝钢在这一方面一直走在前列。并不断地改进生产线，使其更加完善，更加安全和高效，积极自助研究开发新的项目，提高企业的自主创新能力和竞争力。
　　吴进朴
　　2005年9月25日

电火花下切割加工技术论文

　　电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛，特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备，在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。我为大家整理的电火花加工技术论文，希望你们喜欢。
　　电火花加工技术论文篇一
　　浅谈电火花线切割加工工艺

　　摘要：文章针对电火花线切割加工的工艺及对工件材料的预处理、穿丝孔的加工进行了分析，明确了线切割加工前工件的预处理方法，对实际工件的线切割加工路线设计起到了指导作用。

　　关键词：退磁处理;预处理;穿丝孔;线切割;电火花加工

　　中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009-2374(2014)22-0131-02电火花加工是利用能量密度很高的电火花，使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工是电火花加工中的一种，利用金属丝做线状电极，对工件进行切割。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。

　　1工件材料的预处理

　　锻造和淬火的工件材料在加工前需要进行预处理。锻打的淬火后的材料会有不同的残余应力。在大面积去除切割和切断加工中，由于残余应力的相对平衡受到破坏，在加工过程中应力会释放，从而导致工件变形，达不到尺寸精度要求。淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此这样的材料在线切割加工前，一般应进行低温回火处理。

　　经过热处理的工件，需将工件上电极丝起割处的热处理残余物、氧化皮和锈斑清除。因为这些残余物不导电，电极丝极容易产生断丝、烧丝或者使工件表面出现深痕，严重时使电极丝离开加工轨迹，造成工件报废。若工件需要机械加工的方法(如车削、铣削等)加工外形及定位面，应注意棱边倒角，孔口倒角。以磨削加工定位面，需对工件材料进行消磁处理。

　　2穿丝孔的加工

　　穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，一般选在工件上的基准点处。

　　2.1穿丝孔(又称工艺孔)的作用

　　(1)用于加工凹模。凹模类封闭工件在切割前必须具有穿丝孔，以保证工件的完整性。(2)减小凸模加工中的变形量，防止因材料变形而发生夹丝、断丝现象。(3)作为定位基准，保证被加工部位与其他部位的位置精度。对于前两个作用来说，穿丝孔的加工精度要求不需过高。但是对于第三个作用来说，就必须考虑其加工精度。

　　2.2穿丝孔的位置

　　穿丝孔的轮廓和加工零件轮廓的最小距离与工件的厚度有关。工件越厚，则最小距离越大，一般不小于3mm。对于凸模类、凹模类工件，穿丝孔轮廓到工件的加工轮廓的最短距离≥3mm。对于凸模类工件，为减小变形，工件的加工轮廓到坯料侧面的距离≥5mm，工件的加工轮廓到坯料尖角处的距离≥8mm。线切割加工用的坯料在热处理时，表面冷却快，内部冷却慢，形成热处理后坯料的金相组织不一致，产生内应力，并且越靠近边角处，应力变化越大。所以，线切割的图形轮廓应尽量避开坯料边角处，避免变形影响工件精度，一般让出8～10mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。

　　选取穿丝孔时，应遵循以下原则：

　　加工凹模(型孔类工件)：(1)小的型孔切割，穿丝孔设在型孔中心。在切割中、小孔形凹模类工件时，穿丝孔应选在凹型的中心位置最为方便。因为这样既能使穿丝孔的加工位置准确，又能便于控制坐标轨迹的计算。(2)大的型孔切割(或凸型工件)，穿丝孔设在靠近加工轨迹的边角处或者已知坐标尺寸的交点上，以便简化运算过程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件，穿丝孔不宜选择凹型的中心，因为这样将使无用行程的切割路径较长。所以此类切割一般选择起割点附近为好。(3)多型孔切割，每个型孔都有各自独立的穿丝孔。

　　加工凸模(轮廓类工件)：(1)凸型工件(或大的型孔)切割，穿丝孔在靠近加工轨迹的边角处，即起割点附近。穿丝孔的位置可选在加工图形的拐角附近，以便简化编程运算，缩短切入时的切割行程。(2)封闭式切割，而非开放式切割，否则破坏残余内应力的平衡状态，引起变形。如图1(a)所示，许多模具制造者在切割凸模类外轮廓工件时，常常直接从材料的侧面切入，在切入处产生缺口，残余应力从缺口处向外释放，容易使凸模变形。为了避免变形，在淬火前先在模坯上打出穿丝孔，孔径为3～10mm，工件淬火后从模坯内部对凸模进行封闭式切割。(3)由外向内切割。如图1(b)所示，对于零件，特别是凸模类工件，切割方向可采用由外向内切割。切割方向应该有利于保证工件在切割过程中的刚度以及避开应力变形影响。采用由外向内切割方式，即先切割远离装夹部位的加工轨迹，再切割靠近装夹部位的加工轨迹。如果采用由内向外切割，坯料与工件的主要连接部位被太早地割离，剩余的材料被夹持部位少，工件刚性大大降低，极易产生变形，从而影响加工精度。

　　(a)封闭式切割(b)由外向内切割

　　在选择穿丝孔位置时，还应该注意以下问题：(1)孔可能打歪。如图2，如果穿丝孔的轮廓和工件的加工轮廓的最小距离过小，则有可能导致工件报废。反之如果穿丝孔与工件的加工轨迹的最小距离过大，则会增加切割行程。(2)清理毛刺。穿丝孔加工完成后，和工件一样需要预处理，需要清理毛刺，以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。

　　(a)穿丝孔与加工轨迹太近(b)穿丝孔与加工轨迹太远

　　2.3穿丝孔的尺寸

　　为了加工容易，穿丝孔的直径不宜过小或过大，一般选择3～10mm。孔径最好选整数值，以便简化用其作为加工基准的运算。

　　如果因为零件加工轮廓等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小，那么在打穿丝孔时要很小心，尽量避免打歪或者尽可能减小穿丝孔的深度。如图3所示，图a直接用电火花打孔机打孔，操作较困难;图b是在不影响使用的情况下，设计先将底部铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度，从而降低打孔的难度。这种方法在加工注塑模的推杆孔等零件时常常应用。

　　2.4穿丝孔的制造

　　穿丝孔可以用铣床、钻床进行铣削、钻削加工淬火前的工件，也可以用电火花穿孔机电火花加工孔径小、硬度大、淬火后的工件。

　　穿丝孔作为加工基准时，它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿丝孔要用钻、铣、镗、铰等较精密的机械加工方法，并在具有较精密坐标工作台的机床上加工，以保证其位置精度和尺寸精度。

　　当材料余量很小时，使穿丝孔的尺寸受到限制而无法用机械方法加工时，可用电火花高速打孔机加工。加工出的穿丝孔直径一般为￠0.5～￠3mm，深径比可达20以上。

　　3结语

　　通过对工件材料的预处理和穿丝孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析，明确了线切割加工前工件的预处理方法，指导了实际工件的线切割加工路径要素设置。

　　参考文献

　　[1] 高速走丝线切割机床操作与实例[M].北京：国防工业出版社，2010.

　　[2] 王敏.探析项目教学法在模具钳工教学中的应用[J].现代交际，2013，(3).

　　[3] 特种加工技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

　　作者简介：梁天宇(1978―)，女，吉林四平人，大连职业技术学院讲师，硕士，研究方向：冲压模具、压铸模具、电加工技术等。
　　电火花加工技术论文篇二
　　电火花线切割加工参数分析

　　[摘要]电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛，特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备，在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。本文是通过总结实践经验，重点分析了电参数与非电参数的调整与设置，从而达到更为合理的加工质量。

　　[关键词] 质量 电参数 非电参数

　　电加工又称电火花加工，也有称为电脉冲加工的，它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同，在加工过程中，工具和工件不接触，而是靠工具和工件之间的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花，所以称为电火花加工。在加工过程中影响工件加工质量的因素有很多，其中加工参数是影响加工质量的主要因素，下面我主要从电参数和非电参数两个主要方面为大家进行分析：

　　一、电参数

　　电参数主要包括：脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、短路峰值电流、放电波形、加工极性 、进给速度 。 1、脉冲宽度Ti的影响，增加脉冲宽度，切割速度提高，表面粗糙度变差。(增加脉冲宽度，则单脉冲放电能量增加，当Ti>40μs，加工速度增加不多，而电极丝损耗却增大)。[通常Ti为1～60μs，脉冲频率为10～100KHz]

　　2、脉冲间隔To的影响，减小脉冲间隔，切割速度提高，表面粗糙度稍有增大，但太小，放电产物来不及排除，间隙间不能充分消除电离，未回复绝缘状态，易造成烧伤工件或断丝。 [一般To=4～8Ti，工件增厚，to增加] 脉间为脉宽的5～9倍，短路电流随脉宽量大小的变化而变化，切割越厚，脉间倍频越大，300mm以上达9倍; 3、开路电压Ui的影响，开路电压峰值提高，加工电流增大，切割速度提高，表面粗糙度差(高电压使加工间隙变大，有利于放电产物排除，提高加工稳定性和脉冲利用率，但造成电极丝振动，降低加工精度，加大电极丝损耗)，电压：一般金属为1H，只有半导体材料或多次切割小电流时可为2H;

　　4、短路峰值电流Is的影响，增加短路峰值电流，切割速度提高，表面粗糙度会变差，(短路峰值电流大，相应的加工电流大，脉冲能量大，放电痕变大，且电极丝损耗大，从而使加工精度降低。

　　(一般情况下，Is<40A，平均加工电流I<5A);

　　5、放电波形的影响，电压波形前沿上升较缓，电极丝损耗较小，但不利于脉冲宽度变窄，波形不易形成，降低切割速度。

　　6、加工极性的影响，线切割加工因脉冲宽度较窄，所以用正极加工，即工件接正极，电极丝接负极，(选用正脉冲波)，反接会降低切割速度甚至不能进行切割，并且电极丝损耗大。

　　二、非电参数

　　非电参数主要包括：机械传动精度 、电极丝及其走丝速度 、工件厚度的影响 、工件材料的影响 、工作液的影响 、导轮参数及位置对锥度加工精度 ;

　　1、机械传动精度的影响，传动精度高，加工效果好;

　　坐标工作台传动精度的影响，坐标工作台传动精度很大程度上决定线切割的尺寸加工精度，其主要取决于四个因素：

　　(1)传动机构部件的精度(丝杆、螺母、齿轮、蜗杆、导轨等);

　　(2)配合间隙(丝杆副、齿轮副、蜗轮副及键等的配合间隙);

　　装配精度(主要是丝杆与螺母的三线对中，齿轮的均匀配合涡轮蜗杆的吻合相切，纵横向两拖板的丝杆与导轨的平行度两拖板导轨间的垂直度);

　　(3)机床工作环境(温度、湿度、防尘、震动等)。坐标工作台传动精度差，移动的浮动量就大，导致放电间隙经常发生短路或开路现象，使加工不稳定，常在加工表面留下放电痕迹，甚至出现锯齿状条痕，加工精度和表面粗糙度差。同时脉冲利用率低，降低加工速度，严重时造成断丝。

　　2、 走丝机构传动精度的影响，电极丝在放电加工区域移动的平稳程度，取决于走丝机构的传动精度，走丝不平稳、速度不均匀，影响加工效果和丝的使用寿命，走丝速度越快，对加工的影响越大。

　　电极丝运动位置由导轮决定，主要由三方面造成：

　　(1)导轮有径向跳动或轴向窜动，导致电极丝振动，振幅与导轮跳动或窜动正相关。实际上，上下导轮的跳动(窜动)可能同时存在的，运动相对复杂，但可以从工件的上下锥度来判断导轮是否有跳动，是哪一个导轮或什么方向上跳动大(在电极丝切割方向里侧的工件对应尺寸较小一端的导轮在跳动或跳动幅度更大，同理，在电极丝切割方向外侧对应尺寸(较小)一端的导轮在跳动或跳动幅度(更大)，导轮有轴向窜动时也有类似的后果。

　　(2)导轮的V形槽的圆角半径因磨损超过电极丝时，将不能保证电极丝精确位置，通常磨损是不对称的，磨损越深，抖动越大;两导轮轴线不平行，或V形槽的不在同一平面内，电极丝运动时不是靠在同一侧面上，使电极丝正反方向不是靠在同一侧面上，加工平面上产生反向条纹。V形槽磨损主要原因有：电极丝高速正反方向运动;导轮轴承安装不灵活，密封不好，运动阻力大;反向时，导轮不能立即跟随反向;放电产物硬度高;

　　(3)储丝筒振动，引起电极丝振动，要保证储丝筒同心度。

　　3、电极丝及其走丝速度的影响

　　(1)电极丝材料的影响，常用电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼丝，常用规格为Ф0.10～0.30mm.

　　(2)电极丝直径的影响，电极丝直径小，则承受电流小，切缝窄，不利于排屑和稳定加工，切割速度低;电极丝直径过大，切缝大，熔蚀量大，切割阻力相应加大，不利于提高速度，因此，电极丝直径要适中。最常用为Ф0.12～0.18mm。

　　(3)电极丝上丝，紧丝的影响，电极丝上丝，紧丝的好坏直接影响电极丝的张力。电极丝过松，抖动大;过紧，张力大，振动小，放电效率相对高，可提高速度，但易断丝。

　　(4)走丝速度的影响，走丝速度高，则电极丝热应力小，减少断丝和短路的几率，可相应提高切割速度，但电极丝抖动大，对导轮的V形槽磨损大，影响切割精度，电极丝寿命减短。

　　4、工件厚度的影响，工件的切割厚度薄，有利于排屑和消电离，加工稳定性好，但工件太薄，放电脉冲利用率低，效率低，且电极丝易产生抖动，影响精度;工件厚，工作液，难于进入和充满放电间隙，排屑差，易发生短路，影响精度，加工稳定性差，降低切割速度;但电极丝抖动小，又有利于提高加工速度和精度。因此注意根据工件厚度选择脉冲间隔和脉冲宽度。

　　5、工件材料的影响，工件材料不同，其熔点， 汽化点，热导率不同，切割速度不同。

　　6、工作液的影响，增大工作液压力和流速，排除蚀除物容易;过高，会引起电极丝的振动;过低不利于排屑，易短路，不能及时带走熔蚀热，烧伤工件，发生断丝等。维持层流(直线流动)为限。

　　7、导轮参数及位置对锥度加工精度的影响

　　在锥度加工时，导轮参数及导轮相对工件的位置对加工精度会产生直接的影响(切入位置偏差)。包括：上下导轮的距离(Z轴高度)，用Hc-c表示;下导轮中心到工件底面的距离，Hb表示;工件厚度;导轮半径R。

　　作者简介：张东伟，男，汉族，吉林白城人，2009年毕业于太原科技大学材料成型专业，工学学士，助理讲师。

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论文题目：

MC无机械手换刀刀库毕业设计开题报告

本课题的研究内容

本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。主要完成以下工作：

1、调研一个加工中心，了解其无机械手换刀刀装置和结构。

2、参照调研的加工中心，进行刀库布局总体设计。画出机床总体布置图和刀库总装配图，要有方案分析，不能照抄现有机床。

3、设计该刀库的一个重要部分，如刀库的转位机构(包括定位装置，刀具的夹紧装置等)，画出该部件的装配图和主要零件(如壳体、蜗轮、蜗杆等3张以上工作图。

4、撰写设计说明书。

本课题研究的实施方案、进度安排

本课题采取的研究方法为：

(1)理论分析，参照调研的加工中心，进行刀库布局总体设计。

进度安排：

2009.3.16-3.20 收集相关的毕业课题资料。

2009.3.23-3.27 完成开题报告。

2009.3.30-4.17 完成毕业设计方案的制定、设计及计算。

2009.4.20-5.15 完成刀库的设计

2009.5.18-5.29 完成毕业设计说明书。

2009.6.01-6.08 毕业设计答辩。

主要参考文献

[1] 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用 [M]. 北京:机械工业出版社,1995.3

[2] 惠延波,沙杰.加工中心的数控编程与操作技术 [M]. 北京:机械工业出版社2000.12

[3] 励德瑛.加工中心的发展趋势 [J]. 机车车辆工艺,1994,6

[4] 徐正平.CIMT2001 加工中心评述[J]. 制造技术与机床,2001,6

[5] 刘利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 机械制造,1994,7

[6] 李洪. 实用机床设计手册 [M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.1

[7] 刘跃南.机械系统设计[M].北京:机械工业出版社,1998.8

[8] Panasonic 交流伺服电机驱动器 MINASA 系列使用说明书

[9] 成大先.机械设计手册第四版第 2 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11

[10] 成大先.机械设计手册第四版第 3 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11

1 课题提出的背景与研究意义

1.1 课题研究背景

在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦，这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗，降低了运动精度和使用寿命，增加了运动噪声和发热，甚至可能使精密部件变形，限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系，特别是在低速微进给情况下，这种非线性关系难以把握，可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象，严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此，把消除或减少摩擦的不良影响，作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中，即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过国际先进水平具有重大意义，且社会应用前景广阔。

1.2课题研究的意义

机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合，受摩擦磨损的影响，传统的滚动轴承的寿命一般比较短，而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足，磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点，将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术，它以高加工速度、高加工精度为主要特征，有非常高的生产效率，磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点，而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削，必须要解决许多关键技术，其中最主要的就是高速切削主轴系统，而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中，磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于，系统开环不稳定，需要实施主动控制，而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品，对其精确的分析研究是一项相当困难的工作，如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难，在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法，主要从理论上进行研究，利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。

2 本课题国内外的研究现状

磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点，主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年，Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起，国际上每两年举行一届磁悬浮轴承国际会议，交流和研讨该领域的最新研究成果；1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题，同年tzer教授提出了数字控制问题；1998年瑞士联邦理工学院的min和imann等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年，瑞士、美国、日本等国家研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高，并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中，电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观2006年在洛桑和托里诺召开的第10界国际磁轴承研讨会，磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆（HTR-10GT）、人造心脏和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚，对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。

1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国第一台全悬浮磁力轴承样机；1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法，建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型，这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究；1998年，上海大学开发了磁力轴承控制器（600W）用于150m制氧透平膨胀机的控制；2000年清华大学与无锡开源机床集团有限公司合作，实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的'工厂应用实验。目前，国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。2002年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验，当转速60000r／min、法向磨削力100N左右时，精度达到小于8m的水平，精磨磨削效率基本达到工业应用水平。2003年6月，南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定，向工业应用迈出了可喜的一步。2005年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备，在济南第四机床厂做磨削试验，成功磨制出一个内圆孔工件，这是我国第一个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来，由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展，磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。

从总体上看，磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展：

(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析，更多地运用非线性理论对主动

磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析；更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。

(2)注重系统的整体优化设计，不断提高其可靠性和经济性，以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。

(3)控制器的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求，控制器的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字控制器的灵活性，各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。

(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如：无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外，磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如：高洁净钢材Z钢和EP钢的引入；陶瓷滚动体，重量比钢球轻40%；润滑技术的开发，对于高速切削液的主轴，油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴；保持架的开发，聚合物保持架具有重量，自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看，磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘，而它本身也未达到替代其它轴承的水平，设计理论，控制方法等都有待研究和解决。

3 课题的研究目标与研究内容

3.1 研究目标

控制器是主动控制磁悬浮轴承研究的核心，因此正确选择控制方案和控制器参数，是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统，其结构简单，性能评判相对容易、研究周期短，并且可以扩展到多自由度磁悬浮系统的研究。针对磁悬浮主轴系统的非线性以及在控制方面的特点，该课题探索出提高系统总体性能和动态稳定性的有效控制策略。

3.2 主要研究内容

（1）阐述课题的研究背景与意义，对国内外相关领域的研究状况进行综述。

（2）对磁悬浮机床主轴的动力学模型进行分析，并将其数值化、离散、解耦和降阶等，为后续研究

1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。

对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节，这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号，适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中，如果发现钢坯的质量有问题，就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息，及早的发现并解决生产设备中存在的问题。

目前，在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号，虽然其辅助设备较多，价格较贵，但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内，除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机，大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。

实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一，钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量，而且打断了生产的自动化进程，从而致使生产效率降低，生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高，有强烈的热辐射，同时还有大量的水蒸气和粉尘，因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大，并且对身体是一种摧残，容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜，工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。

作为一个大学生，毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会，也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣，我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说，钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。

2、基本内容和技术方案

本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mmx200mm的方形钢坯，用切割机割成定长，由300mm宽的输出通道送出。

1.基本内容

先拟定钢坯喷号机的总体方案，然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数，最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。

2.系统技术方案

(1)工作过程：启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置，按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC)，控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件，行走部件带动喷头靠近钢坯表面，然后喷头进行喷号)，喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。

(2)要求实现的功能：行走部件功能(喷号机整体左右的移动，喷号部件的上下前后移动，喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号，清洗号码牌，号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字，号码可以变化更换。每个号码大小为35mmx15mm，号码间距为5mm。

(3)实现方案：

行走功能的实现：由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位，所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件，并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动，下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动，滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动，并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动，右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。

喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。

3、进度安排

3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识，并翻译英文文献

5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计

8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数

10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图

14-15周 准备并进行毕业答辩

1. 设计（或研究）的依据与意义

十字轴是汽车万向节上的重要零件，规格品种多，需求量大。目前，国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产，其工艺过程为：制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大，锻件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工艺环节多，锻件质量差，生产效率低。

相比之下，十字轴冷挤压成形的具有以下优点：

1、提高劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件，能使生产率大大提高。

2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级，表面粗糙度可达Ra O．2～1．6。因此，用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。

3、提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度高于原材料的强度。

4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料的利用率，从而使零件成本大大降低。

2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述

利用切削加工方法加工十字轴类零件，生产工序多，效率低，材料浪费严重，并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件，加热时产生氧化、脱碳等缺陷，必然会造成能源的浪费，并且后续的机加工不但浪费大量材料，产品的内在和外观质量并不理想。

采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴，锻件无飞边，可显着降低生产成本，提高产品质量和生产效率：

（1）不仅能节省飞边的金属消耗，还能大大减小或消除敷料，可以节约材料30﹪；由于锻件精化减少了切削加工量，电力消耗可降低30﹪；

（2）锻件质量显着提高，十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断，扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍；

（3）由于一次性挤压成型，生产率提高25%.

数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型，可以在昂贵费时的模具或附具制造之前，在计算机中对工艺的全过程进行分析，不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息，而且可预测存在的缺陷；通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律，进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。

目前，用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中，DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况，是降低制造成本，缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在大金属流动，行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。

3. 课题设计（或研究）的内容

1）完成十字轴径向挤压工艺分析，完成模具总装图及零件图设计。

2）建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）相关英文资料翻译。

4. 设计（或研究）方法

1）完成十字轴径向挤压成形工艺分析，绘制模具总装图及零件图。

2）写毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）查阅20篇以上与课题相关的文献。

5）完成12000字的论文。

6）翻译10000个以上英文印刷符号。

5. 实施计划

04-06周：文献检索，开题报告。

07-10周：进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。

11-13周：进行数值模拟。

14-16周：撰写毕业论文。

17周：进行答辩。

一、毕业设计题目的背景

三级圆锥—圆柱齿轮减速器，第一级为锥齿轮减速，第二、三级为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此，随着我国社会主义建设的飞速发展，国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器，并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后将会得到更加广泛的应用。

二、主要研究内容及意义

本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景，通过对参考文献进行详细的分析，阐述了齿轮、减速器等的相关内容；在技术路线中，论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍；为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。

本次课题研究设计是大学生涯最后的学习机会，也是最专业的一次锻炼，它将使我们更加了解实际工作中的问题困难，也使我对专业知识又一次的全面总结，而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解，我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。

三、实施计划

收集相关资料：20XX年4月10日——4月16日

开题准备： 4月17日——4月20日

确定设计方案：4月21日——4月28日

进行相关设计计算：4月28日——5月8日

绘制图纸：5月9日——5月15日

整理材料：5月15日——5月16日

编写设计说明书：5月17日——5月20日

准备答辩：

四、参考文献

[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995.

[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997.

[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,2000.

[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,2002.

[5] 许镇宁 机械零件 人民教育出版社,1959.

[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,2008

1. 设计（或研究）的依据与意义

十字轴是汽车万向节上的重要零件，规格品种多，需求量大。目前，国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产，其工艺过程为：制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大，锻件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工艺环节多，锻件质量差，生产效率低。

相比之下，十字轴冷挤压成形的具有以下优点：

1、增强劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件，能使生产率大大增强。

2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级，表面粗糙度可达Ra O．2～1．6。因此，用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。

3、增强零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度高于原材料的强度。

4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，增强材料的利用率，从而使零件成本大大降低。

2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述

利用切削加工方法加工十字轴类零件，生产工序多，效率低，材料浪费严重，并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件，加热时产生氧化、脱碳等缺陷，必然会造成能源的浪费，并且后续的机加工不但浪费大量材料，产品的内在和外观质量并不理想。

采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴，锻件无飞边，可显着降低生产成本，增强产品质量和生产效率：

（1）不仅能节省飞边的金属消耗，还能大大减小或消除敷料，可以节约材料30％；由于锻件精化减少了切削加工量，电力消耗可降低30％；

（2）锻件质量显着增强，十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断，扭转疲劳寿命指标平均增强2~3倍；

（3）由于一次性挤压成型，生产率增强25%.

数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型，可以在昂贵费时的模具或附具制造之前，在计算机中对工艺的全过程进行分析，不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息，而且可预测存在的缺陷；通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律，进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、增强生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。

目前，用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中，DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况，是降低制造成本，缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在大金属流动，行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。

3. 课题设计（或研究）的内容

1）完成十字轴径向挤压工艺分析，完成模具总装图及零件图设计。

2）建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）相关英文资料翻译。

4. 设计（或研究）方法

1）完成十字轴径向挤压成形工艺分析，绘制模具总装图及零件图。

2）毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3）完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4）查阅20篇以上与课题相关的文献。

5）完成12000字的论文。

6）翻译10000个以上英文印刷符号。

5. 实施计划

04-06周：文献检索，开题报告。

07-10周：进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。

11-13周：进行数值模拟。

14-16周：撰写毕业论文。

17周：进行答辩。