DM7140电火花加工机床工作液循环过滤系统设计

目 录

前 言 .......................................................... 1 1.绪 论 ....................................................... 2

1.1选题背景 .............................................................. 2 1.2课题目的 .............................................................. 2 1.3课题意义 .............................................................. 2 1.4应解决的问题 .......................................................... 2 1.5电火花加工的应用和发展趋势 ............................................ 3 1.6设计的指导思想 ........................................................ 3

2.电火花加工技术 ............................................... 4

2.1电火花加工的原理 ...................................................... 4 2.2电火花加工的特点 ...................................................... 5 2.3电火花加工的应用 ...................................................... 5

3.DM7140型电火花成型机床介绍 ................................... 5

3.1机床部分 .............................................................. 6

4.系统方案分析 ................................................. 6 5.设计相关说明 ................................................. 7

5.1工作液 ................................................................ 8 5.2材料的选择 ............................................................ 8 6.1箱门的设计 ........................................................... 10 6.2液位控制器的设计 ..................................................... 11 6.3回油设计 ............................................................. 12 6.4油箱内工作台的设计 ................................................... 13 6.5油箱内搅拌管的设计 ................................................... 14 6.6箱门挡块的设计 ....................................................... 15

6.7回油槽的设计 ......................................................... 15 6.8管子托架的设计 ....................................................... 16 6.9拉紧扣的设计 ......................................................... 16 6.10左侧板的设计 ........................................................ 17 6.11箱体底板的设计 ...................................................... 17 6.12箱体后板的设计 ...................................................... 17 6.13装配图 .............................................................. 18

7.储油箱设计 .................................................. 20

7.1外形尺寸设计 ......................................................... 20 7.2供液泵、搅拌泵和过滤泵的选择 ......................................... 20 7.3过滤器的选择 ......................................................... 20 7.4管道的选择 ........................................................... 21 7.5底板的设计 ........................................................... 21 7.6左侧板的设计 ......................................................... 22 7.7右侧板的设计 ......................................................... 22 7.8搅拌管的设计 ......................................................... 23 7.9装配图 ............................................................... 23

设计总结 ...................................................... 25 参考文献 .................................................... ２７

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摘 要

DM7140机床采用普通煤油电火花加工后的工件，表面质量较差，有一层厚度不均匀、含有较多微观裂纹和残余拉应力的白层，降低了加工表面的疲劳强度，用于模具生产时严重影响了模具的使用寿命，必须进行抛光等后续的处理工序。另外，电火花加工面积较大时，加工过程往往不稳定，对机床和待加工件都有不良的影响。

由于现在混粉电火花加工这一新技术的快速发展，同时对这种混粉加工液的循环过滤使用提出了更高的要求，实现混粉电火花加工的技术关键是混粉工作液系统的研制。混粉工作液必须有与之配套的过滤装置，才能保证混粉电火花加工的实现。

该循环处理系统可以实现:

1、混粉电火花加工时，可分离出混粉工作液中80%以上的加工渣，实现混粉加 工在线除渣。

2、更换混粉工作液或从混粉加工向普通加工转换时，可分离粉末添加剂和加工 渣，实现工作液的再次利用。

3、普通电火花加工时，可将加工渣从工作液中分离，实现普通工作液在线除渣。 关键词：DM7140；工作液；循环过滤；

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Abstract

Serious DM7140 machine ordinary kerosene EDM workpiece surface quality is poor, uneven layer thickness of white layer contains more micro-cracks and residual tensile stress reduces the fatigue strength of the machined surface for the mold productionaffect the life of the mold, the need for subsequent polishing and other treatment processes.In addition, the larger EDM machining process often unstable, machine tools and to be processed, have adverse impact.

The key technology of this powder mixed working fluid circulation and filtering due to the rapid development of this new technology of powder mixed EDM higher demands on powder mixed EDM is a powder mixed working fluid systemDevelopment.The mixed powder, the working fluid must have a complete set of filtering device, in order to ensure the realization of powder mixed EDM.

The circulation of the fluid handling system can be achieved:

1.Mixing powder EDM, detachable powder mixed working fluid for more than 80% of the processing slag, mixing powder plus work online slag removal.

2.Replacement powder mixed fluid or converted from a mixed powder processing to ordinary processing, detachable powder additives and processingslag, the working fluid used again. 3.Ordinary EDM processing residue separated from the working fluid to achieve a common working fluid deslagging.

Keywords: DM7140; working fluid; loop filter

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DM7140电火花加工机床工作液循环过滤系统设计

前 言

混粉电火花加工技术 ，作为改善大面积电火花加工表面粗糙度的一种工艺方法 ，日本最早进行了研究 ，并取得了很好的效果 ，已将混粉电火花加工方法广泛应用于模具制造中 ，国内在这一领域的研究起步较晚 ，技术水平低 ，尚处于研究阶段 。由于社会经济的高速发展和产品更新换代加快 ，模具的应用日益广泛 。而在模具制造特别是型腔模具的制造中 ，通常采用电火花加工方法进行模具的最终精加工 。

普通电火花加工方法的表面粗糙度较差 ，模具型腔表面还需进一步的手工抛光 ，劳动强度大 ，费用高 ，质量和精度难控制 。采用混粉电火花加工方法 ，可以进行大面积镜面加工 ，消除电加工表面变质层和电解作用软层 ，省掉抛光工序 ，提高模具加工精度 ，缩短生产周期 ，降低生产成本 。而且在加工表面粗糙度、加工速度 、表面硬度以及电极损耗等方面 ，皆比普通电火花加工方法有很大提高 。同时解决了模具加工中尖角 、窄缝 、深槽抛光等困难的技术问题 。并且能完成普通电火花加工方法尚无法做到的侧面精加工 。作为模具制造中一种新的电加工工艺方法 ，混粉电火花加工技术有着其他加工方法不可替代的作用和广阔的应用前景 。它对（1）材料的可加工性 ；（2）工艺路线的安排 ；（3）新产品的试制过程 ；（4）产品零件的设计的结构 ；（5）零件结构工艺性好 、坏的衡量标准等都产生很大的影响 。

模具工业的迅速发展,推动了模具制造技术的进步。电火花加工作为模具制造技术的一个重要分支,被赋予越来越高的加工要求。同时在数控加工技术发展新形势的影响下,促使电火花加工技术朝着更深层次、更高水平的数控化方向快速发展。虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战,目前放电加工技术部分工序已被高速加工中心代替。但电火花加工仍旧有广阔的前景。如在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、冒孔、深度切削等加工领域仍被广泛应用。同时这项技术一直被改进和提升,使放电加工技术在模具工业中经久不衰。

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1.绪 论

1.1选题背景：

本次毕业设计的课题来自于校内科研课题。 1.2课题目的：

将普通电火花加工的工作液循环系统进行重新设计，使其能满足混粉工作液的加工要求 。整套装置自成体系 ，并可随意移动和安放 。与DM7140型电火花成型机床的工作液循环系统形成两套各自独立且用途不同的工作液循环系统 。

1.3课题意义：

电火花加工是特种加工中的重要组成部分 ，是传统切削加工的重要补充和扩延 。广泛应用于模具制造 ，复杂零件加工和超硬材料加工等领域 。它具有加工精度高 ，噪音小 ，易于实现数控操作的特点 。因此 ，在机械制造领域得到越来越广泛的应用 。

但是，要实现镜面加工（Ra值小于0.1um），只是局限于小面积（100mm2 ）的超精加工，而难以扩大面积，这样将使其实用意义不大，所以目前大面积电火花镜面加工以及三维曲面的竟面加工，仍然是世界各国研究方向。

1.4应解决的问题：

随着机械制造技术的发展，人类的进步，人们需求的提高，对机械制造技术提出更高的要求 ：（1）解决各种难切削材料的加工问题：如硬质合金、钛合金、耐热刚不锈钢淬火刚金刚石宝石石英以及锗硅等各种高硬度高强度高韧性高脆性的金属及非金属材料的加工。（2）解决各种特出复杂表面的加工问题：如喷气涡轮机叶片 、整体涡轮 、发动机匣和锻压模和镞射模的立体成型表面 ，各种琮模冷拔模上的特出断面上的型孔 ，炮管内堂线 、 喷油嘴等的加工 。（3）解决各种超精光整或具有特殊要求的零件的加工问题：如对表面质量和精度要求很高的航天 、 航空陀螺仪 、伺服阀 、以及细长轴薄壁零件 、弹性元件的加工等。要想解决以上问题，仅仅靠传统的切削加工元件很难实现甚至根本无法实现 。特种加工就是在这种情况下发展起来的 。特种加工与常规加工的不同点 ：（1）不是主要依靠机械能，而是主要用于其他能量（ 如电能 、化学能 、光 、声 、电热等 ）去除金属材料 。（2）工具硬度可以低与被加工材料硬度。（3）加工过程中工具和工件之间不存在显著机械切削力。

随着模具的精密化以及产品零件加工时电火花加工技术的发展起到促进作用.目前模具型腔和零件的抛光,大多还依赖手工,这与在复杂型腔加工有极大优越性的电火

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花成型加工相比,很不相称,可见发展电火花镜面加工是电火花加工技术的一个重要发展方向.

1.5电火花加工的应用和发展趋势： 1）、混粉电火花加工

混粉电火花加工是电火花加工的一种新工艺 ，是在工作液中混入一定比例的导电微粉 （ 如硅粉 、铝粉 、铬粉 、钨粉等 ） ，粉末微粒使电极和工件的极间电场发生畸变 ，降低了放电电压 ，工作液的电阻率降低 ，放电间隙成倍增大 ，潜布 、寄生电容成倍减小 ，同时每次从工具电极到工件表面的放电通道 ，被微粉颗粒分割形成多个小的火花放电通道 ，使到达工件表面的脉冲能量“ 分散 ”成很小 ，相应的放电凹坑也就很小 ，并减少了局部集中放电 ，提高了加工稳定程度 ，从而能稳定获得大面积的光整加工表面 。

２）、电火花加工的发展趋势

电火花加工技术的发展趋势和新的进展有以下几个主要方面：

(1)CNC电火花加工的进展。自70年代以来，美国、西欧和日本都相继推出CNC电火花加工机床和加工中心。可以实现机床四轴、五轴连动，由于加工实现计算机控制，研制一批CAD/CAM软件，实现了复杂曲面的加工。

(2)高精度电火花加工技术的发展。 (3)细微电火花加工技术的开发。

(4)开拓应用范围，开发新的技术。能加工圆柱面、圆锥面、旋转曲面、渐开线、摆线、螺旋线、二次曲线等。

1.6设计的指导思想：

运用大学四年所学的专业知识，独立完成一次一般的机械设计过程。通过对电火花加工技术的学习研究，设计与DM7140型电火花成型机床原有的加工系统相配套的，能够实现混粉加工的工作液箱。

本次设计是在崔传辉老师的指导下 ，对课题进行了周密而细致的分析 ，经过广泛调研和查阅各种相关资料 ，制定了总体设计方案 。接下来 ，我们便对方案进行更为细致的分析和切实的修改 。结合加工机床工作台尺寸 ，确定工作油箱和储油箱的尺寸 ，选定工作液泵的型号 。

本设计涉及内容广泛 ，理论上虽不复杂 ，但却不失新颖 ，应用知识较多 ：机械设计，液压传动 ，材料力学 ，机械原理，金属工艺 ，机械制造 ，公差 ，机械制图 ，计

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算机等方面的知识综和应用 。 使我们在大学期间所学的书本知识在本次设计中进行了一次全面综合应用和更深刻的理解 ， 从而进一步巩固和提高了我们对所学知识的运用 。提高了对知识运用的能力和解决机械问题的能力 ，为我们以后发展打下良好基础！

2.电火花加工技术

电火花加工是在一定的加工介质中,利用两个电极之间产生火花放电时的电蚀效应来蚀除金属材料的加工方法。

2.1电火花加工的原理：

电火花加工的原理是基于工具和工件（ 正 、负电极 ）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属 ，以达到对工件的尺寸 、形状及表面质量预定的加工要求 。电火花腐蚀的微观过程是电场力 、磁力 、热力 、流体动力 、电化学和胶体化学等综合作用的过程 。并可大致分为两极间介质的电离 、击穿 ，形成放电通道 ；介质热分解 、电极材料熔化 、气化热膨胀 ；电极材料的抛出 ；极间介质的消电离等几个阶段 。研究结果表明 ：电火花放电时火花通道内瞬时产生大量的热 ，达到很高的温度 ，足以使任何金属材料局部融化 、汽化而被蚀除掉形成放电坑[8]。

电火花加工的基本原理如图所示：

图2.1 基本原理图

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2.2电火花加工的特点

电火花加工是利用电、热能而实现加工的，与机械加工相比，有如下特点： （1）脉冲放电能量密度高。便于加工用机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料硬度影响。

（2）脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料影响范围小。 （3）加工时，工具电极与工件材料 不接触，无宏观作用力，工具的硬度可低于工件，故工具易于制造。

（4）放电规准可以任意调节，如第一次装夹可实现粗、中、精加工，有利于简化工艺过程，减少工人劳动强度，易于保证加工精度。

（5）直接利用电能加工，便于实现加工自动化。 2.3电火花加工的应用

由于电火花加工有其独特的优点，其应用领域日益扩大，已在机械、宇航、航空、电子、仪器等部门用来解决各种难加工材料和复杂形状零件的加工。其主要应用包括：模具制造，如冲模、锻模、拉伸模、压铸模、玻璃模、胶木模等等；高温合金等难加工材料零件加工；微细精密零件加工，如化纤异形喷丝孔、发动机喷油嘴、电子显微镜光栅孔、特殊过滤网等；加工各种成型刀具、样板、工具、量具、螺纹等成型零件。由上述应用范围可见，电火花技术已在国门经济各部门中占有重要的地位，电火花加工技术的研究，也越来越受到人们的重视，在我国已经有一支队伍从事于这方面的研究工作，取得了一批研究成果，并将其应用于工业生产和设备改造中，促进电火花加工技术不断发展，并扩大了电火花加工技术的应用范围。

3.DM7140型电火花成型机床介绍

电火花成型加工是用成型电极进行仿形加工的方法 。它可以加工各种冲模 、 拉丝模 、 伸模 、 锻模 、 压铸模 、塑料模 、 玻璃模和挤压模上的型孔型腔 ，以及各种零件上的小孔 、深孔 、异形孔 、曲线孔等 。

本设计是电火花加工中的工作液循环系统 ，是电火花加工的重要环节 ，直接影响加工的稳定性和工件的加工质量 。本设计是基于DM7140型电火花成型机床进行的 ，故将机床性能和参数介绍如下 ：

DM7140型电火花成型机床主要由床身 、立柱 、主轴 、工作台面 、工作液循环系

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统 、加工液冷却装置 、控制系统等部分组成 。

3.1机床部分：

工作台面尺寸（长×宽） 700×400 ㎜ 加工槽尺寸（长×宽×高） 1300×1200×1400 ㎜ 液面调整范围（工作台面以上） 90～350 ㎜ 加工槽最大容量 400 L 工作台面左右移动距离（X轴） 500 ㎜ 工作台面前后移动距离（Y轴） 380 ㎜ 主轴上下的移动距离（Z轴） 350 ㎜

3.2机床本体尺寸（长×宽×高） 1190×1460×1990 ㎜ 3.3工作液过滤方式 滤芯

4.系统方案分析

根据实地考察，资料查阅，依据使用最方便，制造最简单，实现功能更完美，生产成本最低的原则确定设计方案。

混粉电火花加工技术，作为改善大面积电火花加工表面粗糙度的一种工艺方法，日本最早进行了研究，并取得了很好的效果，已将混粉镜面电火花加工方法广泛应用于模具制造中，而在模具制造特别是型腔模具的制造中，通常采用电火花加工方法进行模具的最终精加工。

在对混粉电火花加工的学习了解后，结合电火花镜面加工的有关知识，设计一款与DM7140型电火花成型加工机床相配套的工作液箱和储液箱。

首先，我们根据DM7140型电火花成型加工机床工作台的尺寸以及Z方向的高度定出工作液箱的尺寸。而后为了加入混粉后油液的均匀，设计了有搅拌作用的喷管。为了控制加工时右面的高度我们设计出液面高度控制器，再加上一些其他的设计最终设计出合乎工作要求的工作液箱。

工作液循环系统如下图：

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图4.1 系统图

5.设计相关说明

电火花加工技术广泛应用于模具制造 、复杂表面形状的零件加工和难切削材料的加工中 ，但是当加工面积较大时 ，电火花加工的工件表面粗糙度较差 。当要求工件的加工表面非常光滑甚至镜面时 ，电火花加工之后还需进行最后的抛光加工 。现在大多采用手工抛光的办法进行最后的精加工 ，这不仅要求操作者具有较高的技术水平 ，而且加工效率低 ，劳动强度大 。当遇有模具的尖角 、窄缝 、深槽时 ，手工抛光更加困难 。所以改善大面积电火花加工工件表面的粗糙度乃至达到镜面的程度 ，使电火花加工表面直接作为最终的精加工表面 ，从而取代手工抛光或其它抛光工艺 ，具有很重要的现实意义 。从而 ，也为我们提出新的任务和新的理论创新 ，新的研究提上日程。

电火花尺寸加工应用与尺寸加工 ，必须具备的条件 ：

（1）脉冲放电点 ，必须有足够的火花放电强度 。使局部金属融化和气化 。 （2）放电形式必须具有脉冲性 、间歇性 。一般脉冲宽度达到一定要求才能使热量来不及重极微小的局部加工区到非加工区 。从而有效地腐蚀金属 ，成型性尺寸性好。

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（3）必须把加工过程中所产生的加工屑焦油气体等电蚀物及余热 ，从微小的电极间排出去 ，否则加工将无法正常的连续的进行 。

（4）在脉冲间隔内 ，电极间的介质必须及时消电离 ，使下一个脉冲能在两极间另一 “ 向对应最近点 ” 另行击穿放电 ，从而使工件的形状尺寸足点趋进于工具电极尺寸 。

（5）必须使电极之间保持一定的加工间隙 。也就是要使工具电极随着工件蚀除深度而连续不断地向前送进 ，使终维持同一距离 ，使放电加工持续进行 。

电火花加工必须解决上述问题 ，才能达到我们所需要的最佳效果 。 5.1工作液

在电火花加工过程中 ,工作液的作用是 : 形成火花击穿放电通道 ,并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态 ; 对放电通道产生压缩作用 ; 帮助电蚀产物的抛出和排除 , 对工具 、工件的冷却作用 ; 对电蚀量有一定影响 。 粗加工时采用的脉冲能量大 、加工间隙也大 , 一般选用介电性能粘度较大机油 , 而在中 、精加工时放电间隙小 ,排屑较困难 , 一般均选用粘度小 、流动性好 , 渗透性好的煤油作为工作液 。经研究分析我们决定选择煤油 。

经过长期调查研究发现 ,混粉加工液即在工作液中混入一定比例得到电微粉 ( 如硅粉 ,铝粉 ,铬粉 ) ,可使工作液的电阻率降低 , 放电间隙成倍增大 , 潜布 , 寄生电容成倍减小 ,也可使到达工件表面的脉冲能量分散很小 , 相应的放电凹坑也就很小 , 并减少了局部集中放电 , 从而能稳定获得大面积的光整加工表面 ； 所以 ,我们所利用的工作液为 : 在煤油中加入硅粉的混合工作液 , 且应该不停的搅拌 , 使硅粉难以附着在工作油箱的表面上 , 从而充分利用混合液 , 使加工表面波纹明显减少 。

5.2材料的选择

鉴于我们在本次设计中所用材料基本不需要特殊加工 ,而箱体结构主要以焊接为主 ,所以 ,我们选用A3钢和45号钢 。

45号钢强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，焊接性差。

两者的性能和用途如下表所示[10] ：

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表5.1 A3钢和45号钢对比表

材料 性能 A3属于低碳钢,其用于制造各种强度较低,塑性,韧性A3钢 好,可焊性好,能承受零件,如焊接壳体 较大塑性变形 用于制造承力综合机械性能为最不大,综合机械性45号钢 佳, 能承受较大塑性能要求较高的零变形, 可焊性好 件,锻件和冲压件 负荷不大的机械用途 通过A3钢和45号钢的材料与性能的对比 , 并考虑到箱门的综合机械性能要求较高 。所以 ,我们选用45钢 。 由于工作箱门以外的其它零件本身所承受的油液力并不大 ,而且 ,大部分都是焊接在一起的 , 且工作油箱与贮油箱大多为焊接件 ，所以 ,我们都采用了A3钢 。

碳钢的淬透性不高 , 因而大型零件在调质状态下使用时 ,容易发生易变性和开裂 ,故常采用水 、 油双液淬火 ; 退火和正火状态时的切削加工性能比调质状态的切削加工性能好 ;可以用电弧焊和氢原子焊 ,不易于气焊 。而标准件的选择就按经济合理的方案选择 。

6.工作液箱设计

根据工作台的大小和Z轴加工空间 , 确定工作油箱的体积为880 × 600 × 450mm3 , 油箱由五块钢板焊接而成 , 考虑到钢板的强度 、 刚度都优于铸铁 , 因此板厚均为12mm 。箱底箱壁均用A3钢 ，箱门因密封和承受的压力比较大故采用45#钢为益 。其他一些标准件根据需要合理选择即可。

混粉电火花加工工作液循环系统 ， 主要由两部分组成 :工作油箱和储油箱 ；此外 , 还需有相应的管道 、泵 、三通 、换向阀 、单向阀 、溢流阀以及与各种阀互相配合的接头管道等 。

工作油箱的体积根据工作台的尺寸大小和Z轴的加工空间来定 。为取放工件方便 ，

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工作油箱设有一个活动门 ，并带有附加的密封装置 ，以防止油液泄露 。 因为被加工工件的尺寸大小不同 ，所需要的工作油液量也不尽相同 ，所以又在油箱内设置液面调整装置 ，他可以控制最高和最低液面 。该装置有溢流口及控油挡板 。当所需要的油液较少时 ， 挡板下移 ，使多余的油液经过溢流口流回储油箱 ；反之则板挡板上移 ，提高液面高度 。为了将加工完后的工作油液全部排回储油箱 ，还需开有一个排油口 ，并带有一个排油挡板 。当工件加工完毕时 , 把排油挡板上移 , 使油经过排油口全部溢回储油箱 , 以便循环利用工作油液 。为了工件的安装与定位，在工作液箱内设置带T型槽的工作台，工作台表面要求平整光滑。为防止工作液箱内的混粉沉积在工作液箱底部，在箱体内设计有搅拌管，搅拌管上开有冲液孔，搅拌管与送液泵相连，冲液压力可调节，具体的油路系统图见系统分析。

表6.1 主要部件尺寸（单位mm）如下表：

工作油箱尺寸 （长×宽×高） 工作箱门沿挡块（长×宽×高） 工作箱门 （长×宽×高） 进油管 （外径，内径） 吸油管 （外径，内径） 进油管上孔 （直径） 工作油箱筋板 （长×宽×高） 880×600×450 886×10×3 886×4×330 25，21 30，25 25 220×10×10（2块） 6.1箱门的设计：

由于我们设计的工作箱是放在工作台上 ，在工作油箱内要放置加工工件 , 所以为了取放工件方便 , 需设置一个活动门 ，用45号钢制成 。考虑到门要承受油液的冲击力 ，而且由于搅拌作用 ，冲击力会很大 ，故在门上加上加强筋3条， 两竖一横垂直交叉以便最佳受力 。门的左侧有上下两个轴承套 ，轴承套固定在箱体前板的两焊起小凸块上 ，以固定开启门 。此外 ，为防止油液的泄漏 ，我们在门的三边焊上密封槽 ，内有密封条 ，用于防止工作时由于油液压力而导至的油液外溢 。为进一步密封 ，在门侧壁上加两个拉紧扣 ， 工作时合上 。拉紧扣也是固定与侧壁的两个焊上的小凸台上 。门的中间加上一个锁紧装置 ，该装置带有一个锁紧头 、 和一个锁紧扳手 ，并在门的内侧焊有一个挡块 。当转动锁紧扳手时 ，锁紧扳手带动拉紧条 ，卡住挡块 ，使门卡紧 ，同时合上门右侧的两个锁紧扣，使门的密封条与箱壁压紧 ，使工作油液不渗不漏 ，从而达到了充分密封的

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目的 。

因为钢板厚度有限 ，而箱门工作时所受压力又较大 ，故在右侧板的内壁上为拉紧扣焊上两个加强块 ， 起固定加强的作用 。

箱门如下图所示：

图6.1 工作箱箱门

6.2液位控制器的设计：

由于被加工工件尺寸的不同 ， 所使用的工作油液的高度也不同 ，为了控制工作油液的高度 ，我们设计一个可以调节油面高度的装置。

具体如下图所示：

图6.2液位控制器示意图

当液面达到一定高度时 ,液面不再升高，补充的工作液从控油挡板的溢流口流会储油箱，达到工作液交换的目的。也可以手动控制调节控油挡板来调节液面高度，从而使加工工作可以顺利进行 。

控制口与控油活塞共同控制加工液面的高度 ——最高液面和最低液面 。具体如下图所示 :

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图6.3 控油活塞设计图

为了手动调节时的方便我们设计一个手轮，手轮中心的孔是个螺纹孔，与活塞柄上的螺纹相配合，通过转动手轮调整活塞的位置。

图6.4 手轮示意图

6.3回油设计：

排油口就是排出加工液的出口 。在加工完工件后 ，不能总把工作油液放在工作油箱中 ，还需要把工作油液排回贮油箱中进行过滤 ，循环使用 。排油开关起密封工作油箱及排油的作用 。在加工工件时 ，不能让工作油液泄漏 ，其中开关起决定性的作用 。工作时开关闭合，回油时打开。

工作液为煤油中混入适量的硅粉 ，根据其重量 ，初步选定钢板的厚度为3 mm 。为了回油时油液能够完全排出，回油口要略低于箱子底板的上表面。

根据实际需要我们在侧板上面开有三个孔，用于安装输油和回油管路。大小及尺寸如图标示。

油箱的侧板如图所示：

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图6.5 油箱侧板装配图

左边数第二个孔为回油口。 6.4油箱内工作台的设计

由于电火花加工是在工作液中进行的，所以工作台及工件的夹装与普通的机加工有所不同。由于工件不会受到很大的冲击力，所以加紧力无须太大。

我们在工作台上开T形槽，在加工时用以把工件装夹在工作台上。由于工作液箱底板很薄，我们在底板上焊接四个螺钉，用来把工作台固定在油箱底板上。工作台的尺寸可以根据不同机床型号单独制作。

机床工作台用途：主要用于机床加工工作平面使用，上面有孔和T型槽，用来固定工件，和清理加工时产生的铁屑。按JB/T7974-99标准制造，产品制成筋板式和箱体式，工作面采用刮研工艺，工作面上可加工V形、T型、U型槽和圆孔、长孔。

机床工作台材质：高强度铸铁HT200-300工作面硬度为HB170-240，经过两次人工处理（人工退火600度-700度和自然时效2-3年）的精度稳定，耐磨性能好。T型槽平板工作面上不应有砂孔、气孔、裂纹、夹渣及缩松等铸造缺陷。各铸造表面应彻底清除型砂，且表面平整、涂漆牢固，各锐边应修钝。

我们采用如图所示方案：

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图6.6工作台

6.5油箱内搅拌管的设计

由于是混粉加工，所以我们需要搅拌装置。为此，我们采用在工作油箱安装一搅拌管 ，目的在于使油箱中的工作液得到连续不断的搅拌 ，从而发挥混粉工作液的优点 ，使介质混合均匀使电火花加工更完美 。考虑到要充分搅拌 ，我们选用外径为25 mm , 内径为20 mm 的A3钢管 ，将钢管沿油箱壁布置在距箱底80mm. 的底面 ，并在钢管不同方向上开有约直径10mm的小孔 ， 使送液泵上来的油从小孔高速冲出 ，利用液流的压力作用冲击油液 ，从而达到均匀搅拌的目的。

我们的设计方案是在工作油箱内安装两层管道，分上下两层，在管子的上面均匀开直径10mm的小孔,利用油液的冲力进行搅拌,如图:

图6.8 上层管道 图6.9 下层管道

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由于工作油箱的前面要开门子,所以上层管道不能围一圈,而下层管道可以,因为门子的里面有一个高于管子的挡板。

6.6箱门挡块的设计

由于下层管道的存在，以及箱门的密封目的，我们在靠近门子的底版边缘焊接上箱门挡块。如图：

图6.9 挡块

为了管道安装的方便，挡块的高度应大于管子的最高位置。 6.7回油槽的设计

由于箱门的存在，或多或少会有少量有漏出，为了卫生和生产条件的维持，我们在门子的下方加上回油槽，具体如下图：

图6.10 回油槽

回油槽是焊接在箱体底板上的，这样从门下侧漏出的油就不会滴在地上。

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6.8管子托架的设计

由于箱体内管子的长度比较大，所以需要若干支撑，我们在箱体内壁上焊接上用来支撑管子的固定装置，如下图所示：

图6.11 管子托架

把一块钢板焊接在箱体的侧壁上，用一个两端带螺纹U形螺栓和两个螺母把管子固定起来。

6.9拉紧扣的设计

由于门子密封性的要求，需要门子除了自身满足条件外，在关闭之时要足够严紧，鉴于此，我们再门子和箱体左壁装上一个拉紧扣。

具体如下图：

图6.12 拉紧扣

这样，在关上箱门之后，我们就可以保证箱门和箱壁紧密组合，保证箱门的密封性。

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6.10左侧板的设计

门子的左侧板上没有零部件，根据强度要求，选用A3钢。 如图：

图6.13 左侧板

6.11箱体底板的设计

根据箱体的受力，我们选用A3钢，厚度为12mm 示意图如下：

图6.14 箱底

6.12箱体后板的设计

选用A3钢，厚度为12mm，如下图

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图6.15 后板

6.13装配图

根据上面的具体设计，绘制工作液箱装配图如下：

图6.16工作液箱主视图

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图6.17工作液箱俯视图

图6.18工作液箱左视图

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7.储油箱设计

7.1外形尺寸设计

根据箱体内所需装置的大小和尺寸，储油箱的体积大约为工作箱的2.5-3倍，在此确定储油箱的体积为1800× 600 × 600m3。

油箱由5块钢板焊接而成，考虑到钢板的强度和刚度都优于铸铁，因此采用钢板厚度为8mm，箱底和箱壁均用A3钢。

7.2供液泵、搅拌泵和过滤泵的选择

工作台面宽度B＜400mm时，选择单油泵供液方式，流量为40-60L/min，用于补液； 工作台面宽度B＞400mm时，可采用两个或多个油泵供液方式，其中一个油泵流量为40-60L/min，用于补液，另一个油泵的流量根据需要选择。

在此设计中，从箱体内各装置的安装位置和尺寸考虑，选择单泵供液方式。 初步设想在1.5分钟左右注到工作液箱最高液位（即400mm左右），并考虑液面控 制装置等容积损失。 选择泵时考虑一下几个方面: 1）泵的耐磨性、耐蚀性高。 2）有足够的流量。

3）低噪声。国家标准规定机床整机噪声声压级≦83db。 4）漏电量小。

故可选XJB-40作为供液泵，其主要参数为[15]：

型号 流量L/min 压力/kg?cm?2 功率/kv?A 出油口Q XJB-40 40 3 0.35 G3/4\ 故可选CP130佩德罗泵作为搅拌泵和过滤泵，其主要参数为[15]： 型号 流量/L/min 最大扬程/m 功率/kv?A 出油口Q CP130 80 23 0.37 G1\ 7.3过滤器的选择

实现混粉电火花加工的技术关键是混粉工作液系统的研制。混粉工作液必须有与之配套的过滤装置，才能保证混粉电火花加工的实现。

该液循环处理系统可以实现:

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（1）混粉电火花加工时，可分离出混粉工作液中80%以上的加工渣，实现混粉加 工在线除渣；

（2）更换混粉工作液或从混粉加工向普通加工转换时，可分离粉末添加剂和加工 渣，实现工作液的再次利用。

（3）普通电火花加工时，可将加工渣从工作液中分离，实现普通工作液在线除渣。 在该系统中，为了使工作液中的微粉（通常选用的微粉直径≤30um）能够顺利通过过滤器，又能阻止较大的杂质颗粒通过，过滤器的滤网选用网眼尺寸≥50um×50um。

7.4管道的选择

初步定所用管道为金属管 。 1.管道参数计算[15] （1）管内油液的推荐速度。

对吸油管，可取V≤1-2m/s(一般取1m/s以下)

对压油管，可取V≤2.5m/s（压力高时取大值，压力低时取小值；管路较 长时取小值，管路较短时取大值） 对回油管道，可取V≤1.5-2.5m/s （2）管子内径的计算 d≤1.13

q v式中： d---------管子内径 q---------油液的流量

v---------管内油液的流速，按规定的推荐流速选取 由以上公式，可推得供油泵管道和回油泵管道的内径。 （3）管子壁厚的计算

??

pd2???

式中： ?----------金属管壁厚度 d----------管子内径 p----------工作压力 7.5底板的设计

选用45钢，厚度为3mm，如下图：

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图7.1 底板

7.6左侧板的设计

选用45mm钢，厚度为3mm，如下图：

图7.2 左侧板

7.7右侧板的设计

在加工工件时 ，不能让工作油液泄漏 ，其中开关起决定性的作用 。工作时开关闭合，回油时打开。

工作液为煤油中混入适量的硅粉 ，根据其重量 ，初步选定钢板的厚度为3 mm 。为了回油时油液能够完全排出，回油口要略低于箱子底板的上表面。

选用45mm钢，厚度为3mm，如下图：

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图7.3 右侧板

7.8搅拌管的设计

混粉电火花加工是电火花加工的一种新工艺 ，是在工作液中混入一定比例的到点微粉（如硅粉、铝粉、钨粉等），所以在工作液循环系统内需要进行不断搅拌，以至于工作液不会沉淀，此原理和工作箱内搅拌的原理相同。 搅拌管的设计图如下：

图7.4 搅拌管

7.9装配图

根据上面的具体设计，绘制装配图如下：

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图7.5储油箱主视图

图7.6 储油箱俯视图

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图7.7储油箱左视图

设计总结

我们这次设计是在崔传辉老师的指导下进行的。在崔老师的指导下，我们在完成本设计的同时对四年来所学的知识有了一个系统的复习，对电火花加工的有关知识有了理性的认识，这对以后从事相关工作有很大的帮助。

本次毕业设计的课题DM7140电火花加工机床工作液循环过滤系统设计。电火花加工是精密加工的重要工艺。我们是在工作油液中加入了粉末的情况下对工作液箱重新设计，在原来的基础之上增加了搅拌等功能。所实现主要功能有：搅拌、回油、装夹工件、调节油面高度。

混粉电火花加工是当代世界各国广泛应用的精密加工技术，在各种硬质材加工、表明质量要求高的加工发挥着重要的作用。混粉电火花加工是一种新的电火花加工技术，是在工作液中混入一定比例的导电微粉（如硅粉、铝粉、铬粉、钨粉等），粉末微粒使电极和工件的极间电场发生畸变，降低了放电电压，工作液的电阻率降低，放电间隙成倍增大，潜布、寄生电容成倍减小，同时每次从工具电极到工件表面的放电通道，被微粉颗粒分割形成多个小的火花放电通道，使到达工件表面的脉冲能量“分散成很小，相应的放电凹坑

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也就很小，并减少了局部集中放电，提高了加工稳定程度，从而能稳定获得大面积的光整加工表面。

混粉电火花加工技术，作为改善大面积电火花加工表面粗糙度的一种工艺方法，日本最早进行了研究，并取得了很好的效果，已将混粉镜面电火花加工方法广泛应用于模具制造中，而在模具制造特别是型腔模具的制造中，通常采用电火花加工方法进行模具的最终精加工。

未来数控电火花加工技术的发展空间是十分广阔的。由于电火花加工过程本身的复杂性,迄今对电火花加工的机理尚未完全弄清楚,大多研究成果是建立在大量系统的工艺实验基础上完成的,所以对电火花加工机理的深入研究,并以此直接指导和应用于实践加工是数控电火花加工技术发展的根本。在现有技术水平的基础上,不断开发新工艺将是数控电火花加工技术发展方向。如数控电火花铣削加工是一种还不成熟的技术,值得继续研究的新工艺。数控电火花机床在结构设计、脉冲电源的开发方面将朝更合理、更具优势化的方向全面发展,数控

电火花加工在控制技术上将朝自动化、智能化方面的更高层次发展,数控电火花加工的网络管理技术在高档机床上已有初步应用,将逐步被推广及应用,获取更好的系统管理效果。

数控电火花加工技术以提高加工质量、提高加工效率、扩大加工范围、降低加工成本等为目标在模具工业中不断发展。

在对混粉电火花加工的学习了解后，结合电火花镜面加工的有关知识，我们设计了一款与DM7140型电火花成型加工机床相配套的工作液箱。

首先，我们根据DM7140型电火花成型加工机床工作台的尺寸以及Z方向的高度定出工作液箱的尺寸。而后为了加入混粉后油液的均匀，我们设计了有搅拌作用的喷管。为了控制加工时右面的高度我们设计出液面高度控制器。再加上一些其他的设计最终设计出合乎工作要求的工作液箱。

经过这次毕业设计，首先使我懂得了完成一项一般机械设计的基本步骤，再就是对大学所学知识有了一次系统的复习。再就是通过这次设计我知道了制造业的巨大发展前景，对自己的专业有了进一步的了解，这使有了更大的动力，更大的信心。

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参考文献

[1] 刘晋春，赵家齐，赵万省.特种加工[M].机械工业出版社，2001,22-25 [2] 成大先.机械设计手册第三版第五卷[M].化学工业出版社，2001,32-38 [3] 刘家仁.机械常用元器件手册[M].机械工业出版社，1978,125-135 [4] 张利平.液压工程简明手册[M].化学工业出版社，2011,55-63

[5] 何铭新，钱可强，徐祖茂.机械制图[M].高等教育出版社，2010,20-30 [6] 薛祖德.液压传动[M].机械工业出版社，1995

[7] 张耀宗.机械加工工艺设计手册第三卷[M].航空工业出版社，2001,30-32 [8] 哈尔滨工业大学.电火花加工技术[M].国防工业出版社，1994,85-88 [9] 徐灏等.机械设计手册[M].机械工业出版社，1993,128-133 [10] 吴宗泽.机械零件设计手册[M].机械工业出版社，1985,35-37

[11] Neil Sclater,Nicholas P. Chiromis.Mechanisms and Mechanical Devices Sourbook[M].1979,42-45 [12] 王启义等.机械制造装备设计[M].冶金工业出版社，2002，33-40 [13] 余承业等.特种加工新技术[M].国防工业出版社，1980,56-57 [14] 张建华.精密特种加工技术[M].机械工业出版社，1989,35-37

[15] 黎启柏.液压元件手册[M].冶金工业出版社.机械工业出版社，2008,57-60 [16] 张利平.液压气动系统设计手册[M].机械工业出版社，1997,89-92 [17] 杜国森等.液压元件产品样本[M].机械工业出版社，2000,56-59 [18] 曹凤国.电火花加工技术[M].化学工业出版社，2005,32-34

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/88hg.html