粒状巧克力包装机 - 图文

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1 引言

1.1包装机械

包装机械是指完成全部或部分包装过程的机器。包装过程包括成型、充填封、口裹、包等主要包装工序以及清洗、干燥、杀菌、贴标、困扎、集装、拆卸等前后包装工序，转送、选别等其他辅助包装工序。 1.1.1包装的分类及作用

包装的分类方法很多，按包装产品的流通领域分类，有工业产品包装和商业产品包

装，按产品包装的结构形式分类，有内包装和外包装；还可以按包装材料或包装容器的品种类别分类以及按包装对象即包装物品的名称分类等等。其中按包装的结构形式分类比较有意义，内包装是一种基本的包装结构形式，它包括直接包装和中间包装。直接包装是用包装材料或容器直接裹包产品或装载的包装形式；包装材料或容器与被包装物品间保持着直接触，是最小的包装单元。直接包装时，必须根据被包装物品的物理性能，按包装要求，选择包装材料或容器，制定包装工艺，选择或设计包装机械设备。中间包装是以一定数量的直接包装品经组合后再作一次包装的包装形式。如物品装瓶或装袋后的装盒包装；卷烟小包包装后的条包包装；牙膏类物品的装管封尾后的装盒包装等。

随着消费者需要的多样化，尤其是超级市场的发展，内包装突出日益重要的地位。完成内包装所需的机器设备，在包装工业中的需求量最大。 外包装是以一定数额的、经内包装后的产品装裁到包装箱的包装结构形式。包装箱现在多用瓦楞纸板箱。内包装的主要目的，在于促进销售，并为消费者提供使用上的方便，在包装设计中，除保证包装内容物质和量的要求外，还需重视包装装潢的重要作用。外包装的主要目的，是为流通储运提供保障，要求包装坚固牢实。

包装是对被包装物所采取的一种保护性措施，包装的主要目的在于保护产品的使用价值。因此，包装中还要顾及到物品在流通中的运输、装卸、存贮保管和销售的方便；此外，包装的装潢还起到美化、宣传和推销的作用。包装加工是产品在生产中的最后环节，是提高产品的商品价值不可忽视的重要环节。

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1.1.2 包装机械的组成

包装材料供送系被包装物品 供送系统 包装操作执行系统 主传送 系统 成品输出系统 控制系统 动力机 传动系统 辅助装置 机身 图1.1包装机械的组成和特点

1.1.3包装机械的特点

（1）大多数包装机械结构和机构复杂，运动速度快且动作配合要求高。 （2）用于食品和药品的包装机要便于清洗，符合药品和食品的卫生和安全要求。 （3）包装执行机构的工作力一般都较小，所以包装机的电机功率较小。 （4）包装机一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度、调节包装机的生产能力。

（5）包装机械是特殊类型的专业机械，种类繁多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少设备投资，在包装机的设计中应注意标准化、通用性及多功能性。

（6）包装机械的自动化程度高，大部分已采用PLC、单片机控制，实现了智能化。

（7）包装机械实现了包装生产的专业化，大幅度地提高生产效率。

（8）包装机械化降低了劳动强度，改善劳动条件，保护环境，节约原材料，降低产品成本。

（9）保证了包装产品的卫生和安全，提高了产品包装质量，增强市场销售的竞争力。

（10）延长产品的保质期，方便产品的流通。产品采用包装机，可减少包装场地面积，节约基建投资 。

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1.2包装机发展方向

目前，国外包装和食品机械水平高的国家主要是美国、德国、日本、意大 利和英国。而德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位， 2002年德国包装机械产值达34亿欧元，其产量的77 %为出口产品。最近几年，这些国家包装和食品机械设备发展呈现出新的趋势。

德国包装机械设计的新趋势

德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。在包装机械设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。德国包装机械的设计是依据市场调研及市场分析结果进行的，其，目标是努力为客户，尤其是为大型企业服务。为满足客户要求，德国包装机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施：

(1)工艺流程自动化程度越来越高，以提高生产率和设备的柔性及灵活性。采用机械手完成复杂的动作。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。

(2)提高生产效率，降低生产成本，最大限度地满足生产要求。德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。其饮料灌装速度高达12万瓶/h，小袋包装机的包装速度高达900袋／min。

(3)使产品机械和包装机械一体化。许多产品要求生产之后直接进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。

(4)适应产制品变化，具有良好的柔性和灵活性。由于市场的激烈竞争，产品更新换代的周期越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因此要求包装机械具有良好的柔性和灵活性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性的要求。

(5)普遍使用计算机仿真设计技术。随着新产品开发速度不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

包装机械设计不仅要重视其能力和效率，还要注重其经济性。所谓经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6％～8％，其他的就是运转成本。

1.3国内包装机发展现状及趋势

我国包装机械行业起步于20世纪70年代，在80年代末和90年代中得到迅速发展。已成为机械工业中的10大行业之一，无论是产量，还是品种上，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的保障。目前，我国已成为世界包装机械工业生产和消费大国之一。

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包装机械作为一种产品，它的含义不仅仅是产品本身的物质意义，而是包括形式产品、隐形产品及延伸产品3层含义。形式产品是指包装机本身的具体形态和基本功能；隐形产品是指包装机给用户提供的实际效用；延伸产品是指包装机的质量保证、使用指导和售后服务等。所以包装机的设计应该包括：市场调研、原理图设计、结构设计、施工图设计、使用说明书编写及售后服务预案等。

包装机械设计的类别主要有：测绘仿制设计、开发性设计、改进性设计、系列化设计。如啤酒灌装生产线生产能力为1．6～4万瓶/h，其中灌装机的灌装阀工位数从48个、60个、90个到120个就属于系列化设计。

由普通啤酒灌装生产线到纯生啤酒灌装生产线的设计就属于改进、开发性设计。对于中低速运行的包装机，目前我们基本上可以进行自主设计。而高速运行的包装机，特别是一些先进机型，大多是测绘、仿制国外的同类机型，进行国产化设计和系列化设计。其主要的原因是：(1)大多数设计人员还没有真正掌握先进的设计方法，如高速包装机械的动力学设计理论和方法等，对高速工况下机构的动态精度分析等问题还不能模拟解决；(2)产、学、研结合不够紧密，理论上的科研成果不能及时地在实际设计中运用，设计人员缺乏及时的技术培训；(3)整个行业缺乏宏观调控的力度，优势资源不能得到合理的配置与调整。

在包装机械设计领域，绝大多数设计人员仍沿用以前的设计方法：(1)根据设计任务书寻找同类机型作为样机；(2)参考样机制定各项技术性能指标及使用范围；(3)设计工作原理图、传动系统图；(4)设计关键零件，部件；(5)设计总装图方案和动作循环图；(6)设计部件图、总装图和零件图；(7)对主要部件中的关键零件进行强度、刚度校核；(8)设计控制原理图、施工图等。

而今，国内一些大学的设计软件，可以对包装机中常用机构进行有限元分析和优化设计，其开发的凸轮连杆机构CAD／CAM软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力，但在实际包装机械的设计中应用还不普遍。

新型包装机械往往是机、电、气一体化的设备。充分利用信息产品的最新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大大缩短，结构大为简化，工作精度和速度大大提高。其中的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步控制技术。其实掌握这种技术并不很难，只是一些设计人员不了解包装机械的这一发展趋势。如果说以前我国包装机械设计是仿制、学习阶段，那么现在我们应该有创新设计的意识

我国包装业技术与机械近些年所取得的成绩是显著的，其起步于20世纪70年代末，刚起步时年产值仅七、八千万元，产品品种仅100 余种，技术水平也较低。在20纪80年代中期至20世纪年代中期十余年的时间里，才得到快速发展，年增长率达到20%—30% ，到1999年底食品和包装机械达40 大类，品种达1700种，到2000

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年产值增加到300亿元，且技术水平也上了个台阶，开始出现了规模化、自动化趋势，传动复杂、技术含量高的设备也开始出现，许多包装机械如液体食品灌装机等设备已开始成套出口。

1.4我国包装技术与国外先进包装技术的差距

虽然我们食品包装技术与机械在近年来取得骄人的成绩，但同国外比较，技术上仍存在二十年的差距，其具体表现在： 1）产品品种单调，成套设备少

到2000年为止,国外食品包装机械达2300余种，且大多配套生产；国内食品包装机械只有1700余种，且多以单机为主。 2）技术水平低

主要表现在产品可靠性差，技术更新速度慢，新技术、新工艺、新料材应用少，单机多，成套机少，技术含量低的产品多，高技术含量的产品少，智能化的设备还处于研制阶段。 3）产品质量低

主要表现在稳定性可靠性差，造型落后，外观粗糙，且大多数产品还无可靠标准。 4）开发能力不足

主要表现是我们还在仿制、测绘或稍加国产化的改进，更谈不上系统的开发研究。

1.5本设计的内容与目标

粒状巧克力糖包装机采用厚度为0.008mm的金色铝箔卷筒纸包装尺寸为Φ17mm×Φ24mm×12mm的圆台形粒状巧克力糖，机器由钳糖机械手、剪纸机构、拨糖机构等组成。过去一直用手工包装，产量低，质量不一，影响了销售额的扩大。为了提高产量和质量，减轻工人劳动强度，设计了粒状巧克力包装机经过不断改进，生产率为每分钟包装10~130件，包装后外形美观、挺括、铝箔纸无明显损伤、撕裂、褶皱，结构简单，工作可靠、稳定，操作方便、安全，维修容易，造价低

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2 粒状巧克力包装工艺分析

一般说来进行工艺分析，首先要对被包装物体的特性、包装材料和包装过程作详细的分析、研究。然后对手工包装动作进行分解，综合，使其符合机器包装的特点，对关键的动作，有时还要做工艺试验。最后，在对几种不同方案对比的基础上，得出最佳的工艺方案。

巧克力包装机的工艺分析过程如下：

2.1 被包装物体的特性

圆台形粒状巧克力轮廓清楚，但质地松软．容易碰坏。因此考虑机械动作时无论是进出料、夹紧力和包装速度等方面，都必须注意到巧克力在包装过程中被碰伤的可能。如果采用振动式、推板式或抓取等形式送料，都是容易碰环的，因此宜采用人工推进到传进带上进行送料。如果把进料系统直接放置在制造巧克力机器的出料口后面(即连成生产自动线形式)由传送带送出，经过自动排队装置进入包装机进行包装，就更为理想。

2.2 包装纸张的要求

包装纸的选择在包装机设计中也是很重要的，塑料包装的问世，引起了包装机的革命，他包装工艺和包装技术发生了巨大变化。如塑料包装，可以采用高频加热热封包装，或电热丝脉冲热封包装。目前食品行业采用聚乙烯薄膜包装是很广泛的， 如袋装花生巧克力糖，味精的包装等等。最近还采用了纸张经涂塑后的复台材料包装。

这台粒状巧克力包装机采用厚度0．008mm的金色铝箔纸，纸张薄而脆，拉力较小容易破裂．也容易皱褶。因此，在设计结构时，无论是卷纸供送，或是纸张的夹紧力和包装的速度等方面均要注意到这一特点。一般说来，包装的速度越高，纸越容易被拉断，如果包装纸的拉力强度不够，势必影响包装速度的提高。因此，进一步捉高包装纸的质量是十分必要的。

2.3包装工艺方案拟定

2.3.1人工包装动作顺序

人工包装动作顺序如下：

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图2.1巧克力糖包装顺序

(1)将面积为64×64mm2、厚0．008mm的金色铝箔覆盖在巧克力糖?l7mm小端的中央。如图2.1（a）。

(2)使铝箔纸沿着圆锥面强迫成形。如图2.1（b）。

(3)将多余部分的铝箔纸向?24mm大端面上褶去．即左右两边依次推褶，迫使其最后全部紧贴巧克力糖。如图2.1（c）、（d）。

包装过程中不要碰伤巧克力糖表面，包装纸要紧贴巧克力糖．而且小端?l7和同锥面上的铝箔纸要平整，光滑美观，不准有大的皱褶。 2.3.2包装工艺方案的拟定

分析的手工包装工艺过程，机器怎样实现?经过调查研究及参考国内外类似的机器，初步确定工艺方案，方案确定后，没有把握的关键动作需做工艺试验，以检验其效果。现将方案试验结果说明如下：

第一种方案试验

采用锥形模子(见图2.2)。用手推动顶糖杆将巧克力糖与其上面覆盖的铝纸一起往上送入模子之圆锥形腔室内．使其强迫成形但由于在制作巧克力糖时外形尺寸公差较大，加以糖纸又薄又脆，在强迫成形时纸张被拉伸过程中，常常在腔室的转角处造成纸张被拉破的现象。这是因为糖与模子之间间隙太小使纸张在包装成形过程中没有足够的变形间隙而造成的。如果间隙过大，则包装纸在糖粒表面会不平整。此外，试验中发现糖常常贴在腔室内不易自由落下，有时在顶糖杆上顶时还要碰坏巧克力糖。这说明这种方案不适合实际巧克力产品的特点，易造成废品，因此不宜采用。

图2.2第一种包装工艺方案试验

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1——模子

2——包装纸 3——顶糖杆

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第二种方案试验

图2.3 第二种包装工艺方案试验

1-转轴 2-转盘 3-弹簧 4-接糖杆 5-钳糖机械手(共6组) 6-糖块 7-顶糖杆 8-铝箔纸 9-环行托板 10-折边器

第二种方案是在第一种方案基础上提出来的，将锥形腔改成左右可松紧活动的机械手，如图2.3所示。机械手夹子的夹紧力由弹簧力产生．夹紧力不宜太大，否则要夹坏巧克力糖，但夹紧力太小又夹不住。为了解决这一矛盾。在机械手下方设有托板，使包装过程中始终有托板托住巧克力，机械手夹子仅起到定位作用，夹紧不是主要的。如不加托板，糖可能要下落。包装纸的强迫成形过程是这样的。当顶糖杆将向上送糖时，机械手在松开状态，接糖杆此时压住包装纸，如图所示。然后接糖杆与顶糖杆同步一起上升．上升将要结束时，机械手夹子夹紧，使铝箔纸强迫成形．如图所示。再用一抄纸板使其由右向左运动，将右边多余铝箔纸紧贴在巧克力?24的大端面上。最后机械手夹住糖粒顺时针旋转，在旋转途中经过固定托板，使左边的铝箔纸也完全覆盖紧贴在巧克力的底面上。

第二种方案试验获得了初步成功，铝箔纸未发生撕破现象，糖也没有碰伤。但包装质量还没有完全达到要求，包装表面不平整，有皱褶现象。经过多次摸索试验，发现铝箔纸只要用软性物体轻轻一抹就很平整地紧贴在巧克力表面，既平整又美观。因此，专门设计了一个带有锥形体的毛刷圈(尼龙丝制)，见图2.4。在顶糖过程中，让糖与铝箔纸均通过这个毛刷圈，最后迫使包装纸成形，光滑平整地紧贴巧克力表面，质量完全达到包装要求，因此这个方案试验成功。在机械手夹紧过程中，有时还存在巧克力粘在夹，上不易落下，故增添了一个拨糖杆．把糖拨下。这样．经过试验确实可行的工艺方案确定下来了，下一步就可以根据工艺方案进行包装机整体设计。

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图2.4 巧克力糖包装成型机构

1-左抄板纸 2-钳糖机械手 3-接糖杆 4-右抄板纸 5-锥形尼龙丝圈 6-铝箔纸 7-糖块 8-顶糖杆

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3 粒装巧克力包装机的总体布局

包装工艺确定以后，就要考虑如何实现这种包装动作。因此要求选择合适的传动操作和执行机构。这些机构组成若干个部件，这些部件相互位置怎样安排?它们又是怎样联系和形成一个完整的总体?这就是包装机总体设汁的任务。

包装机的传动与控制机构，采用机械、液压，或是气动，应根据产品的特点、年产量、使用厂的具体条件以及机器动作的复杂程度而定，糖果包装机，一般包装速度均在140粒／min以上，高的可达1200粒／min。要实现这样高的包装速度，而且要保证动作的相互协调和工作可靠稳定，用液压或气动控制机构尚有困难．因为油液和气体有可缩性，而且油液的粘度大，高速换向运动时惯性冲击大，发热高。液压还会因温度升高而使粘度变化，影响动作的准确性．所以一般只用于活塞往复动作在40次／min左右的机械，目前国内外糖果包装机大多采用机械传动方式。因为连杆，凸轮机构一经调整后，就能严格保证动作的可靠性，并且能实现比较复杂的动作。有些国家的包装机中采用电子技术和计算机系统，以利进一步提高生产率。

3.1机型选择

由于大批量生产，所以选择全自动机型。

根据前述工艺过程，选择回转式工艺路线的多工位自动机型。

根据工艺路线分析，实际上需要两个工位，一个是进料、成型、折边工位另一个是出料工位。自动机采用六槽槽轮机构作工件步进传送。

3.2自动机的执行机构

根据巧克力糖包装工艺，确定自动机由下列执行机构组成： （1）剪纸机构； （2）供纸机构； （3）接糖和顶糖机构； （4）折纸机构； （5）拨糖机构；

（6）钳糖机械手的开合机构； （7）送糖盘转位机构； （8）机械手转位：

下面是主要执行机构的结构和工作原理。图3.1为钳糖机械手、进出糖机构结构图。送糖盘4与机械手作同步间歇回转，逐一将糖块送至包装工位Ⅰ。

机械手的开合动作，由固定的凸轮8控制，凸轮8的廓线是由两个半径不同的圆

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弧组成，当从动滚子在大半径弧上，机械手就张开；从动滚子在小半径弧上，机械手靠弹簧6闭合。

图7为接糖和顶糖机构示意图。接糖杆和顶糖杆的运动，不仅具有时间上的顺序关系，而且具有空间上的相互干涉关系，因此它们的运动循环必须遵循空间同步化的原则设计，并在结构上应予以重视。

接糖杆和顶糖杆夹住糖块和包装纸同步上升时，夹紧力不能太大，以免损伤糖块。同时应使夹紧力保持稳定，因此在接糖杆的头部采用如橡皮类的弹性件。

图3.1 钳糖机械手及进出糖块机构

1-输送带 2-糖块 3-托盘 4-送糖机构 5-钳糖机械手 6-弹簧 7-托板 8-凸轮 9-包装后成品 10-输料带

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4 粒状巧克力糖包装机的传动系统

传动系统是机器的重要组成部分，由它驱动各执行部件按工艺要求完成各种动作，传动系统的传动精度将直接影响机器的加工质量．传动系统的振动、噪音是机器振动、噪音的主要来源，传动系统直接影响机器结构的复杂程度，所以传动系统关系到机器的结构和性能轻工自动机的传动系统一般都比较复杂，其影响更大．所以设计时须十分重视。

4.1设计传动系统时应注意的问题

包装机的传动系统设计，必须满足如下要求：

(1)传动链应力求简短，传动件数少，以使传动精度和传动效率高。

(2)传动链精度保持性好，因此必须合理选择传动件的制造和装配精度，同时正确选择传动件的材料及热外理，并尽量采用磨损补偿或可调结构等措施。

(3)具有无级调速的功能，以适应轻工自动机最佳工作状态的需要。这是由于影响自动机的因素很多，设计者很难在试车前。确定最佳工作状态的工作速度。对高速的自动机，为防止产生“飞车”现象，总是以慢速启动，逐渐加速．使自动机能正常工作。

(4)传动系统中应有过载保护装置，在分配轴上设有盘车手轮，以便调整机器时用手慢速动作。

(5)由于轻工自动机传动功率小，有时为了简化机构，常采用低效率的蜗轮副传动。

4.2确定传动系统的有关参数

传动系统的有关参数包括：分配轴的转速与调速范围送纸机构每次的送纸长度L

送纸

(mm／次)以及输送带上送糖和出糖的线位移L送糖(mm／次)。 1、分配轴的转速和调速范围

分配轴的转速n是根据实践经验和国内外同类机器的生产特点，以及巧克力本身

质地较松软的性质确定的，如巧克力包装机的生产能力为120(粒／min)，所以本机采用的无级调速范围为70～130(r/min)．即分配轴转速为n=70~130 （ r／min)

2、每次进纸长度L送纸

为了简化传动机构，利用槽轮机构传动。拨销轴每转一转槽轮转过一个槽，即完成一只巧克力的包装。在槽轮转动时，同时驱动送纸机构，出糖与进糖传送带以及拨糖盘动作。根据包装的要求，每次的送纸长度L送纸=64mm

3、每次输送带送糖长度L送糖

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为了保证每次都能供料．其输送带的位移量能保证超过圆台形巧克力的底径?24mm的50％以上。取L送糖=44m／次。

4.3几个主要传动尺寸的计算

1、皮带传动尺寸计算

本传动系统由电动机到分配轴采用二级减速，第二级采用链传动其传动比19/48≈0.4, 而第一级采用变速皮带传动，其传动比为i皮。在分配轴的转速n为70～130（r／min）无级变速时，i皮的调速范围应为：

当n=70时．其传动平衡方程为：70=n电·i’皮·i链=1440 i’皮×19/48 ∴i’皮=0.123

当n=130时．其传动平衡方程为：130=n电·i’皮·i链=1440 i’皮×19/48 ∴i’皮=0.228 故i皮=0.123~0.228

若将大皮带轮做成固定直径，由于空间的限制，取大皮带轮直径为?330mm，则小皮带轮的直径变化极限范围为

当i皮=0.123时，dmin/330=0.123, dmin =40.59 取dmin =40mm

当i皮=0.228时，dmax/330=0.228，dmax =70.24 取dmax =70mm

式中、dmin、dmax分别为小带轮的有效最小及最大直径，螺旋齿轮副1、2、3的传动比i1=i2=i3=1,直齿标准齿轮副的传动比i=1.67。

2、供糖部分传动尺寸计算

供糖部分的传动路线为：槽轮→齿轮Z1/Z2→链轮Z7/Z8→传送带轮

供糖传送带每次移动44mm，槽轮每次转1/6转，设传送带辊轮直径为D辊，于是得传动平衡方程式为

1/6×Z1/Z2×Z7/Z8∏D辊=44 即 1/6×60/30×12/18∏D辊=44 解得D辊=63mm

4.4功率计算和零件尺寸计算

4.4.1电动机功率的选择

包装机的电动机功率，首先取决于各工作机构在完成包装工作中消耗的有效功率，其次取决于传动系统中消耗在摩擦上的功率．最后还取决于克服各种机构惯性而消耗的功率，这些功率一般无法进行准确的计算，主要根据包装物的重量以及类比法，或实测法决定，其中类比法用得较多。根据初步调查，糖果 、食品等一类包装机，

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电动机的功率一般均在1 kw以下。当包装机上要完成类似切削动作时(如辗辊传动和连续切糖成形)才选用较大电动机。但一般性糖果，食品包装机功率均在0.5kW左右。这台包装机，巧克力小，重量轻，传动结构简单，凸轮不多，又不采用蜗轮蜗杆传动．因此动力很小，选用0 35kW已足有余。如果采用实测法，即机器造好后，在正常工作条件下测量它的实际使用功率．然后加适当的安全系数，就能比较准确地选择电动机的功率。

查《机械工程手册》第31篇传动系统31-12的表31.2-5机械传动的特点和性能：η带为0.90～0.94，η链为0.95～0.97，ηη带为0.92，η链为0.96，η

槽轮

槽轮

为0.88～0.98η

螺旋齿轮

为0.96～0.99；取

为0.90，η

螺旋齿轮

为0.97。所以P要=0.96W

查不到功率为0.4KW,转速为1440r/min的电机，查《产品样本》电机（1）P133，选的电机功率为0.4KW,转速为1400r/min。其型号为AZ3-7114P。 4.4.2齿轮模数m的选择

包装机因受力较小，强度计算是次要的。根据使用经验，一般取m=1～2.5mm在传动链后部低速级扭矩较大时，选用模数大一些。如分配轴上的螺旋齿轮取m=2．5mm。为了提高强度，还可以将轮齿部份高频淬火。

对于卷纸部分齿轮的模数，一般取m=l～l 5mm，本机选用m=l.5mm。齿轮取m=2mm。总之，设计包装机时，参考了同类型包装机上所采用的齿轮模数大小进行分析比较后选择。

本机器用经验法选取了相应模数的齿轮，并根据所选用电动机功率逐级进行了强度计算，但要为了加工方便，本台机器上的齿轮模数不取得种类太多。 4.4.3传动轴直径的确定

包装机上所采用的轴径一般在?20～?35mm之间，个别场合，如采用2 kw左右的电动机才选用?40～?5Omm之间的轴径。

也可以根据已选定的电动机功率，用轴的刚度和强度估算方法计算。

如本机电动机功率N=0.35kW。分配轴的最低速为n=70r/min，按轴的扭转强度估算公式确定分配轴的直径为

式中 N——分配轴传递功率（kW） n——分配轴转速（r/min） A——系数，可查表4.1

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表4.1 估算轴径用系数A值 轴 材 系 数 料 A3.20 A5.35 45 40Cr 1Cr13 2Cr13 1Cr18Ni9Ti A 15.9~13.5 13.5~11.8 11.8~10.7 10.7~9.8 14~12.7 10.7~10 10.9~12.6 分配轴的材料为45钢，根据表3.1选A=10 则，通过计算得出d=17mm A值在轴受弯矩较大时取大值。 如果按轴的扭转刚度计算。

B为系数，可以查表4.2 表4.2

工 作 系 要 求 数 精密稳定的传动 一般传动 精度要求不高的传动 B 12.9~10.9 10.9~9.1 9.1~7.7 取B=10 则 根据公式d=26.5mm 现在实际使用25mm，因此强度是足足有余。

在包装机中由于生产能力不断提高，转速也相应提高冲击振动，机构运动的不稳定性显得很突出。因此，有时刚度比强度更为重要．从强度来看机构是安全的，但往往刚度不够而引起零件不规则的颤动，严重影响包装质量．因此刚度不应忽视。由于本机速度不高，因而对刚度的要求并不太严格。

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5 粒装巧克力包装机的的工作循环图

5.1 分析各执行机构的传动系统图

图 5.1 粒状巧克力糖包装机传动系统

1-电动机 2-带式无级变速机构 3-链轮幅 4-盘车手轮 5-顶糖杆凸轮 6-剪纸导凸轮 7-拨糖杆凸轮 8-抄纸板凸轮 9-接糖杆凸轮 10-钳糖机械手 11-拨糖杆 12-槽轮机构 13-接糖杆 14-顶躺杆 5-送糖盘 16-齿轮副 17-供纸部件链轮 18-输送带链轮 19-螺旋齿轮副 20-分配轴

5.1.1 确定各机构的运动循环

已知

QTTp

＝86件/mn，则分配轴的转速为

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n=86(r/min)

分配轴每转的时间就是该机的工作循环，即等于各个执行机构的运动循环，所以

Tp＝60/n=60/86=0.69（s）

5.1.2 确定各机构运动循环的组成区段

拨糖机、送料辊轮和机械手转位都是间歇运动机构，它们的运动循环由两个区段组成：

TK1

To1——拨糖机、送料辊轮和机械手转位等三个机构的转位运动时间；

——拨糖机、送料辊轮和机械手转位等三个机构的的停歇时间。

因此，应有 Tp＝TK1＋To1 (5.1) 相应的分配轴转角为 ?p1??k1??o1 (5.2)

剪刀机构8的运动循环可分为三个区段： Tk8——剪刀机构的剪切工作行程时间； Td8——剪刀机构的返回行程时间； To8——剪刀机构在初始位置的停留时间。 因此，应有

Tp8＝Tk8＋Td8＋To8 (5.3)

相应的分配轴转角为

?p8??k8??d8??o8 (5.4)

顶糖杆机构5的运动循环的组成区段为： Tk5——顶糖杆机构的顶糖工作行程时间； Ts5——顶糖杆机构在工作位置的停留时间 Td5 ——顶糖杆机构的返回行程时间； To5——顶糖杆机构在初始位置的停留时间。 因此，应有

Tp5?Tk5?Ts5?Td5?To5 (5.5)

相应的分配轴转角为

?p5??k5??s5??d5??o5 (5.6)

活动折纸板机构6的运动循环也可以分为四个区段： Tk6——活动折纸板机构的折纸工作行程时间；

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Ts6Td6To6——活动折纸板机构在工作位置的停留实际； ——活动折纸板机构的返回行程时间； ——活动折纸板机构在初始位置的停留时间；

因此，应有

Tp6?Tk6?Ts6?Td6?To6 (5.7)

相应的分配轴转角为

?p6??k6??s6??d6??o6 (5.8)

5.1.3 确定各机构运动循环内各区段的时间及分配轴转角

由于粒状巧克力自动包装机的工作循环是从送料开始的，因此以送料辊轮机构的工作起点为基准进行同步化设计，拨糖盘和机械手转位两个机构与之相同。 a.送料辊轮机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取送料

12时间TK1＝s，则停歇时间为To1＝s，相应的分配轴转角为

55T ?k1=360°×k1=360°×1/5/0.69＝104.34°

Tp ?o1=360°×

To1=360°×2/5/0.69＝208.69° Tpb．剪刀机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取剪切工

2作行程时间Tk8＝s，则相应的分配轴转角分别为：

45 ?k8＝360°×

Tk8＝360°2/45/0.69＝21.13° Tp初定Td8＝

134s，则To8＝s，则相应的分配轴转角分别为：

2754 ?d8＝360°×

Td8＝360°×4/45/0.69＝42.27° TpTo8＝360°×13/27/0.69＝251.20° Tp ?o8＝360°×

c.顶糖杆机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取工作位

2置停留时间Ts5＝s，则相应的分配轴转角为：

135 ?s5＝360°×

Ts5＝360°×2/135/0.69＝7.72° Tp18

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初定Tk5＝

41453s，Td5＝s，则To5＝s，相应的分配轴转角分别为： 45135135 ?k5＝360°×

Tk5＝360°×4/135/0.69＝15.45° TpTd5＝360°×14/135/0.69＝54.10° TpTo5＝360°×53/135/0.69＝204.82° Tp ?d5＝360°×

?o5＝360°×

d．活动折纸板机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取

4T折纸工作行程时间k6＝65s，则相应的分配轴转角为：

?k6＝360°×

Tk6＝360°×4/65/0.69＝32.10° Tp31682TTT初定s6＝65s，d6＝195s，则o6＝195s，相应的分配轴转角分别为：

Ts6＝360°×2/65/0.69＝16.05° TpTd6＝360°×31/195/0.69＝82.94° TpTo6＝360°×68/195/0.69＝181.93° Tp ?s6＝360°×

?d6＝360°×

?o6＝360°×

5.2 各执行机构运动循环的时间同步化设计

5.2.1 确定粒状巧克力自动包装机最短的工作循环

Tpmin

Tpmin?Tk1?Tk2?Tk3?Tk4?Ts4?Td4 (5.9) ＝

124423138?????＝（s） 545456565195655.2.2 确定粒状巧克力自动包装机的工作循环

Tp

令上述三对同步点的错移量分别为△t1、△t2和△t3，若取

△t1=△t2=△t3=1/195（s）

则其在分配轴上相应的转角为

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??1???2???3??t1?360??3.1? Tp粒状巧克力自动包装机的工作循环应为

TP?TPmin381113??t1??t2??t3?????s

6519519519555.3 绘制粒状巧克力自动包装机的工作循环(如图5.2)

(图5.2)

5.4 修正自动包装机的工作循环图

实际上,粒状巧克力自动包装机要求每转生产一个产品,即要求,因此应对图进行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循环图截短后各动区段的分配轴转角若将修正前各机构运动循环各区段对应的分配轴转角按比例放大,则有

''?式中, x----修正后各机构运动循环各区段对应的分配轴转角。

TP??'??x'

TP''x

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6 粒状巧克力糖包装机的齿轮设计

6.1 斜齿轮副1、2、3的设计计算表

表6.1

项目 1．选齿轮精度等级 2.材料选择 计算（或选择）依据 Z1?(20~40) 计算过程 单位 计算结果 级 7 45#钢 3.选择齿数Z Z2?iZ1 U?Z2 Z1Z1=28 Z2=1×28 个 28 28 4.选取螺旋角β 5.齿宽系数Фd 6.选取模数mn 一般取（8-20）度 查标准模数系列表 12 d1?z1mn cos?度 12 0.6 2 mm 7.计算齿轮的 分度圆直径d 8.计算齿轮宽 度B

d?zmn cos?d2?57.25 mm z2mn cos? 57.25 圆整后取： b = φdd1 B1 =57.25×0.6=35 mm B2 =57.25×0.6=35 35 35 21

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6.2 标准直齿齿轮副16的设计计算表

表6.2

项目 1.选齿轮精度等级 2.材料选择 Z1?(20~40) 计算（或选择）依据 计算过程 单位 计算（或确定）结果 级 7 45#钢 3.选择齿数Z Z2?iZ1 Z1=32 Z2=1.67×32 32 个 54 ZU?2Z1 4.齿宽系数Фd m5.选取模数n 查标准模数系列表 圆整后取： mm 0.5 2 64 6.计算齿轮的 分度圆直径d mm 108 7.计算齿轮宽度B

b = φdd1 B1 = 32 B2 = 54 mm 32 54 22

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7 粒状巧克力糖包装机的机械手设计

7.1 机械手松紧机构设计

为机械手松紧机构的结构图。在转盘上装有六对机械手1, 在每对机械手上装有一对三牙的扇形小齿轮2及3，保证巧克力糖的中心位置不变。机械手的闭合靠弹簧，张开依靠上部的松紧凸轮的摆动，通过滚子和松紧驱动臂4来实现。其动作顺序是，工位“Ⅰ”进糖。然后机械手夹紧。在“Ⅰ”工位到“Ⅱ”工位的回转过程中进行裹包；在“Ⅰ”工位上由顶糖杆把巧克力糖上面的铝箔纸压贴在糖的顶面；在“IV”工位，首先松开机械手，然后敲糖杆下降进行卸糖所以要求“Ⅱ” 。“Ⅲ”工位的机械手处于夹紧状态， “Ⅴ”、“Ⅵ” 工位的机械手处于放松状态。“I”工位的机械手由松变紧，“Ⅳ”工位的机械手由紧变松。机械手松紧凸轮见上节图7.1所示。当转盘转位结束时“Ⅴ”。“Ⅵ”。“I”工位放松，“Ⅱ”、“Ⅲ”、“Ⅳ”工位夹紧。然后偏心机构推动凸轮逆时针旋转，使“I”工位的机械手由送变紧， “Ⅳ”工位的机械手由紧变松，当转盘顺时针转位时，凸轮也顺时针旋转。因此滚轮并没有改变位置，机械手保持原状，只有在逆时针摆动时机械手才功作，这就完全满足了包装工艺的要求。

图5.1钳糖手结构图

1——机械手，2，3——扇形小齿轮，4——松紧驱动臂，5——销子

7.2 机械手松紧机构凸轮设计

根据前面的工艺原理，六个机械手安置在转盘的六个工位上 “Ⅱ”、“Ⅲ”工位的机械手始终处于夹紧状态，“Ⅴ”、“Ⅵ”工位的机械手始终处于放松状态，只有“Ⅰ”、

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“Ⅳ”工位的两只机械手才有松、紧动作。“Ⅰ”、“Ⅳ”工位的两只机械手，其相位角始终相差180度．其中一只手松开，则另一只手夹紧，处于两种不同的状态。根据循环图给定的条件只有当分配轴转到250度时，“Ⅳ”工位的机械手逐渐由紧变松；当分配轴转到300度时，“I”工位的机械手由松逐渐夹紧。因此在250度～300度之间，“Ⅰ”、“Ⅳ”工位两机械手的属松开状态。此时，“Ⅰ”工位的顶糖杆把糖顶入机械手，进行糖纸强迫成形的裹包动作，“Ⅳ”工位则完成敲糖动作。

上述动作要求可采用摆动凸轮，它控制机械手的摆动杠杆来获得松、紧动作如图5.2所示。机械手的夹紧依靠弹簧力。而松开则依靠凸轮上升曲线．

从图中可以看出．此时凸轮恰好沿逆时针方向摆动，“Ⅳ”工位机械手到达夹紧时的极限位置，即将由紧变松。当凸轮摆动了10度(相当于分配轴由250度转到300度)以后，机械手完全放松．此时，“Ⅰ”工位机械手将由松变紧，当凸轮继续摆动l0度(分配轴由300度转到350度)以后，“Ⅰ”工位完全夹紧，完成这二个动作，凸轮逆时针方向摆动20度，此时，相应的分配轴转过了将近100度。

当转盘沿顺时针方向转位时，摆动凸轮也顺时针方向摆回，因而各工位机械手的松紧状态保持不变。

根据结构，机械手杠杆的杆长54mm和30mm，当杠杆上的滚轮与凸轮R=42mm的轮廓接触时，机械手呈松开状态，而与R=46mm轮廓接触时．呈夹紧状态，所以半只机械手松开的距离S为。S=64/30×(46 42)=7．2(mm)

机械手具体的结构见图5.1

图5.2分配轴转至250度时各机械手状态示意图 1——滚轮，2——凸轮，

3——机械手

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8 顶糖、接糖、拨糖机构凸轮设计

8.1顶糖凸轮设计

在整个包装机中,顶糖机构起运送糖块到指定位置的作用,其机构示意图如图8.1。如图8.1所示,此包装机的顶糖机构运动过程为:顶糖杆3以平面槽凸轮4为原动件,在导轨间作上下的往复运动,将糖块送至指定位置;其循环过程为先上升再停止后下降,因此平面槽凸轮的从动件滚子的运动规律为升→停→降→停。

图8.1顶糖机构示意图

1——接糖杆；2——糖块；3——顶糖杆；平面槽凸轮

顶糖机构主要使用的是对心平底直动从动件盘形凸轮机构，主要作用是将糖块从模具中顶出以便卸糖机构将其送上传送带。由于设计凸轮机构的偏心距e=0，基圆半径r=30，推程h=15，近休角90°，推程角135°，等加速、等减速运动规律，远休角45°，回程角90°简谐运动规律。

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8．1．1 凸轮机构轮廓曲线设计结构示意图

图8.2

8.1.2顶糖凸轮机构平底从动件位移曲线图

图8.3

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8.2 拨糖凸轮设计

拨糖凸轮与顶糖凸轮的形态类似，仅仅连接杆及拨糖杆有异，故不详细介绍，请参考8.1内容

8.3 接糖凸轮设计

凸轮机构，大都采用摆动从动件，其允许的压力角较直动式大，（a）≥45度，不容易自锁，而且可以根据具体传动结构配置其适当位置，杠杆比的大小和具体尺寸，视结构尺寸而定，对于工作行程精度要求高的，宜采用缩小杠杆比，即把凸轮尺寸放大，便于使凸轮廓线制造精确。而这台包装机其凸轮升程曲线不特殊精度要求，因此杠杆比一般均采用放大式，即将凸轮尺寸缩小，以减少结构尺寸，接糖杆凸轮上升时转角为105度。凸轮下降时的转角为150度。凸轮空行程的转角105度。杠杆比为3：1，最大行程为51mm，则，凸轮的升值h为51×1/6=17mm.

图8.4接糖机构凸轮结构示意图

8.4 凸轮材料选择

凸轮和从动件的材料，应保证其工作表面有一定的耐磨性，并能承受较大的动载荷。所以一般较重要的凸轮材料多用优质碳素钢或者合金结构钢制造。如45号刚、50号钢、20Cr钢或40Cr钢等。

在此均选取20Cr钢。

20Cr钢经表面渗碳后淬硬并回火，其硬度HRC=60~62

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结 论

本设计是对包装机械进行的一次有效的理论讨论。通过对包装机各级传动比的分配研究计算，了解了包装机实现夹取，间歇运动及送料这一完整的过程。这为进一步了解包装的其他功能和发展要求打下了一定的基础。对包装机进行有效的理论分析，不仅有一定的使用价值，更有较高的理论参考价值，这有利于我们技术人员消化吸收国外先进技术，缩小与发达国家包装业的差距。

在设计中，我通过分析研究包装机的功能和各级传动比，提出了设计槽轮机构来实现包装机的有效间歇动作来完成包装机的功能要求。并对机械手机构和部分凸轮机构进行了设计和讨论。

CAD技术虽然三维绘图功能没有UG强大，但是二维绘图能力是不可被取代的，特别是在画工程图上，虽然是用UG转过来的，但是部分还是要靠在CAD里修改完成，这样比在UG里修改方便的多。可见CAD的二维绘图功能还是非常强大的。通过这次的毕业设计，使我对机械设计的有了更进一步的认识，从拿到图纸到设计完成，以及整个机械动作过程有了深入的理解，也大大提高了我对于机械设计的兴趣。

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附录一：英文资料

Nontraditional Manufacturing Processes

Abrasive Jet Machining (AJM)

AJM removes material through the mechanical action of a focused stream of abrasive laden gas. An abrasive jet is formed when microabrasive particles are entrained by an inert gas and propelled through a small nozzle at pressures of up to 0.7MPa the resulting jet of abrasive particles travels at a velocity of approximately 300m / sec. When directed at a workpiece, material removal occurs as a result of a chipping action. AJM is therefore most effective on hard, brittle materials such as glass, silicon, tungsten, and ceramics. Soft, resilient materials such as rubber, copper, and some plastics, resist the chipping action and cannot be processed effectively by AJM.

This process is well suited for performing intricate cutting, drilling, and etching operations on extremely delicate workpieces because the relatively low overall force of the abrasive jet loads the workpiece in such a manner that no vibration or chatter results. The process is limited, however, to drilling and cutting metal foils and thin sections of ceramics and glass.

AJM systems consist of four subsystems: a gas propulsion system, a metering system, a delivery system, and a collection system. The elements of these subsystems are depicted. A complete manual AJM workstation can be obtained for as little as $5 000- 15 000. The consumables associated with this process are the gas, abrasive media, and nozzles.

The clean, dry supply of gas required for AJM can be provided by an air compressor with the appropriate line filters, or by bottled gases such as nitrogen or carbon dioxide. The gas consumption rate is quite low. typically less than 10 liters/hr.

The most commonly used abrasives are aluminum oxide, silicon carbide, or sodium bicarbonate in sizes from 10 - 50|xm. Although the abrasives are not reused because of possible nozzle clogging from contamination by workpiece material \Schematic diagram of AJM systems showing how gas propellant and abrasive powder are combined and delivered to the headpiece associated with abrasives ranges from $0. 90 ~ 6 per hour.

Nozzles are made of either tungsten carbide or sapphire and cost from $10 — 80 each. Although nozzle life is influenced by the type of abrasive being used and by the gas

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pressure, the less expensive tungsten carbide nozzles last an average of 30hr., while the 9 most expensive sapphire nozzles last as long as 300hr.

The four major process variables affecting AJM removal rates are nozzle-to-workpiece distance, abrasive flow rate, gas pressure, and the type of abrasive being used.

As a cutting or drilling process, AJM material removal rates are considered low, only 0. 016cm3 / min. This can be equated to cutting a 0. 45mm slot through 0. 5mm thick material at a linear rate of only 76mrn /min. Slots and holes as small as 0.12 - 0. 25mm can be produced when the proper attention is given to parameters. Tolerances of ±0.12mm are common, as are surface finishes ranging from 0. 25 -1.25μm. The practical limits of material thickness for AJM cutting are 1. 5mm for steel and 6.3mm for glass. Taper is always present, although to a greater degree as material thickness increases. Of all the nontraditional manufacturing processes, AJM is the least expensive in terms of both operating and acquisition costs. The low, limited removal rate offered by AJM limits its utility for cutting and drilling applications; therefore future growth for this process will probably be centered on micro-blasting applications such as deburring deflashirig, cleaning, and polishing.

Ultrasonic Machining (USM)

USM is a mechanical material removal process which is used to generate holes and cavities in hard or brittle workpieces. The USM process, which is depicted schematically, combines high-frequency mechanical motion, shaped tools, and abrasive slurry to effectively machine all materials harder than HRc 40.

A brass, copper, or stainless steel tool, which is shaped converse to that of the desired hole or cavity, is positioned so that a small cutting gap is formed. Material remove occurs when the abrasive particles, while suspended in the slurry-filled gap, are struck any propelled into the work piece by the rapidly vibrating tool. If the workpiece material it brittle, tiny craters will be formed at each abrasive particle impact site. This slow-erosion mechanism is used to generate finely finished small holes and complex shapes in difficult-to-machine materials. In addition, USM produces extremely high quality surface finishes and does not usually degrade material properties.

The ultrasonic motion of the shaped tool in USM is created through the use of a power supply and an ultrasonic transducer. In operation, the power supply generates the high-power sine wave which is used to cause the transducer, and ultimately, the tool to vibrate.

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Whenever possible, tools are constructed from easily obtained materials such as music wire, hypodermic needles, or stainless steel tubing. Several shapes can be machined simultaneously by installing multiple tools to a single tool holder.

USM tools must be periodically replaced or dressed because of the abrasive wear to which they are subjected. Workpiece-to-tool wear ratios range from 1: 1 to 100:1 and are influenced by the type of abrasives being used for the particular application.

The most widely used abrasives are boron carbide, silicon carbide, and aluminum oxide. Hardness, usable life, and cost are the determining factors for abrasive selection. The abrasives are typically mixed with water to obtain a concentration of 30% -- 60 % wt. The abrasive slurry is reused, but has a lifetime limit of 60 -- 200 machining hours.

The major USM process parameters affecting the size of the tool that can be used and the surface finish that will result are, respectively, the power and abrasive grit size. The removal rate is determined by both the tool amplitude and the frequency.

Although the material removal rate for this process is usually less than 1.5cm3 /min, USM is a valuable process for the precision machining of hard, brittle materials. Holes can be drilled as small as 0.076mm. Using the proper parameters, USM is capable of routinely obtaining tolerances of ±0.025mm and surface finishes of 0. 75um. Machining depths of more than 50mm are within the capabilities of USM; however, reduced machining efficiency limits most applications to depths less than 5mm.

Electrochemical Machining (ECM)

ECM is a process that removes material through the principle of electrolysis. More specifically, when a dc current is applied to two electrically conductive materials that are separated by a liquid electrolyte (a conductive material}, a plating action will occur, removing material from the positive pole (anode) and depositing it to the negative pole (cathode).

In ECM, a high-current, low-voltage dc power supply is connected so that an electrically conductive shaped tool becomes the cathode and the work-piece becomes the anode. An electrolyte is forced at high pressure through a small gap that is maintained between the tool and workpiece, thus providing the necessary path for electrolysis. Because the direction of electron flow is from the workpiece to the tool, material is removed from the workpiece in an area conforming to the shape of the tool.

The fast-moving electrolyte removes the deplated material while it is still in solution and before it can become plated to the tool. When the proper parameters are utilized, the tool experiences no plating buildup or wear.

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ECM is most often used when machining either shaped holes or cavities into electrically conductive materials which exhibit poor machinability by conventional processes. Machining is accomplished by simply feeding the tool into the workpiece at the rate that matches the electrochemical penetration rate. Although the process can produce complex, shaped cavities in a single tool pass, its use is generally limited to mass production because of high tooling and setup costs.

The major subsystems are the power supply, electrolyte system, and tool. ECM power supplies provide dc electricity at voltages ranging from 4 — 30 v. Power supplies capable of delivering up to 40000a are available for applications involving very large ECM tool areas.

The electrolyte system functions by collecting, cleaning, and recirculation fresh electrolyte to the cutting gap. ECM electrolytes consist of water mixed with inorganic salts such as sodium chloride, potassium chloride, and sodium nitrate. The corrosive nature of these salt electrolytes necessitates that anything coming in contact with them be made of materials such as stainless steel, plastic, or ceramic. Care must be taken when planning the installation of an ECM machine so as to avoid possible electrolyte corrosion of nearby machine tools.

ECM tools are constructed of materials that are not only resistant to the electrolyte but are also easily machinable. Commonly used materials are brass, copper, stainless steel, titanium, and recently, carbon. Tool design is largely empirical, although all tools must allow for an overcut of approximately 0.050mrn on all cutting surfaces. Most important, ECM tools must be designed for efficient electrolyte flow through the cutting gap. If areas of stagnation occur, surface finish will be poor and striations or ridges may be produced in the workpiece surface.

Although the ECM removal rate is rarely greater than 3.3cm3 /min per 1000a, the ability to generate complex shapes in difficult-to-machine metals with a single tool stroke often outweighs conventional approaches. With proper care, ECM is able to maintain production tolerances of ± 0.05mm. Surface finish is dependent on the workpiece material, electrolyte flow, and current density and can range from 0.1- 1.5um. All ECM-based processes leave the workpiece material unaltered with respect to thermal affects or microstructural changes. For this reason, ECM is often selected for high-stress or fatigue-sensitive applications in the defense and aerospace industries.

Electrochemical Grinding (EGG)

ECG is a specialized ECM process for grinding hard or fragile electrically conductive

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materials without generating burrs, heat, or stresses. Many similarities exist between ECG, conventional grinding, and ECM. The grinding wheels used for EGG resemble conventional wheels except that the ECG wheel bonding agent is an electrically conductive material such as copper, brass, nickel, or copper-impregnated resin. Aluminum oxide, borazon, or diamond-abrasive particles protruding from the conductive bond material establishes the cutting gap. Electrolyte is flooded onto the workpiece, where the rotational motion of the ECG wheel draws electrolyte into the cutting gap. A dc voltage is applied to the wheel and workpiece, which causes an electrolytic action .to occur on the surface of the workpiece. Approximately 90% of the workpiece material is removed by electrolytic action; the remaining 10% of the material is converted to a no reactive, soft oxide layer which is removed by the mechanical action of the abrasive wheel. Removal of this oxide layer facilitates continued material removal by exposing fresh metal to further electrolytic action.

Because so little work is actually performed by mechanical grinding, ECG wheel life is typically 10 times longer than conventional grinding wheels. In addition, contact forces between the ECG wheel and workpiece are negligible, thus allowing fragile or brittle workpieces to be ground. The electrochemical nature of the process assures the absence of scratches, wheel bums, and burrs.

Five different ECG methods can be performed with standard equipment. These five methods are face grinding, cylindrical grinding, surface grinding, internal grinding, and form grinding. Face grinding is the fastest of the five methods and utilizes as much of the wheel surface as possible so that maximum current and material removal rates can be obtained. Form grinding is the most costly of the five methods because special formed ECG wheels are used. However, the reduction in mechanical contact in ECG results in the need for wheel dressing to be performed one-tenth as often as with conventional grinding.

Because material is removed mostly by electrochemical action, applications that would conventionally require multipass grinding can be performed with a single ECG pass, up to a thickness limitation of 2.5mm. High-tolerance applications may require a second cleanup pass.

The material removal rate in ECG is determined by the current density. As with ECM, the higher the current density, the faster the material removal rate and the better the resulting surface finishes. Depending on the material being processed, current densities can range from 70- 650a / cm2.

ECG material removal rates are 10 times faster than with conventional grinding when

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applied to materials that are harder than HRc 60. Material removal rates average1.5cm3/min per 1000a of current. Although the material removal rates are compa-ratively high, ECG cannot obtain conventional grinding tolerances. The current ECG limits are ±0.025mm using standard techniques and ±0.012mm when special techniques are utilized.

To date, ECG is most often used for applications such as burr less sharpening of hypodermic needles, form grinding of fragile honeycomb seals, and grinding of hard ft carbide cutting tools.

Electron Beam Machining (EBM)

Basically, electron beam machining is also a thermal process. Here, a stream of high speed electrons impinges on the work surface whereby the kinetic energy, transferred to the work material, produces intense heating. Depending on the intensity of the heat thus generated, the material can melt or vaporize. The process of heating by an electron I beam can, depending on the intensity, be used for annealing, welding, or metal removal. Very high velocities can be obtained by using enough voltage: for example, an accelerating voltage of 150000v can produce an electron velocity of 228 478km / sec. Since an electron beam can be focused to a point with 10 --200um diameter, the power density can go up to 6 500 billion w / mm2. Such a power density can vaporize any substance immediately. Thus, EBM is nothing but a very precisely controlled vaporization process. EBM is a suitable process for drilling fine holes and cutting narrow slots. Holes with 25 ~ 125um diameter can be drilled almost instantaneously in sheets with thicknesses up to 1.25mm. The narrowest slot which can be cut by EBM has a width of 25um. Moreover, an electron beam can be maneuvered by the magnetic deflection coils, making the (machining of complex contours easy. However, to avoid a collision of the accelerating electrons with the air molecules, the process has to be conducted in vacuum (about 10-5 mm Hg); this makes the process unsuitable for very large workpieces. To indicate the wide range of applications of the electron beam, a plot of the power density versus the hot spot diameter is given. It is obvious that the range of the electron beam is the (largest. This is why the electron beam is used not only for machining but also for the other thermal processes.

The electrons are emitted from the cathode a hot tungsten filament, the beam is shaped by the grid cup, and the electrons are accelerated due to a large potential difference between the cathode and the anode. The beam is focused with the help of the electromagnetic lenses. The deflecting coils are used to control the beam movement in any required manner.

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In case of drilling holes the whole diameter depends on the beam diameter and the energy density. When the diameter of the required hole is larger than the beam diameter, the beam is deflected in a circular path with proper radius. Most holes drilled with EBM are characterized by a small crater on the beam incident side of the Work. The drilled holes also

Possess a little taper (2°~ 4°) when the sheet thickness is more than 0.1mm. Laser Beam Machining (LBM)

Hike a beam of high velocity electrons, a laser beam is also capable of producing very high power density. Laser is a highly coherent (In space and time) beam of electromagnetic radiation with wavelength varying operation from 0.1-0.7um. However, the power requirement for a machining operation restricts the effectively usable wavelength range to 0.4 -0.6um. Because of the fact that the rays of a laser beam are perfectly parallel and monochromatic, it can be focused to a very small diameter and can produce a power density as high as 107w/mm2. For developing a high power, normally a pulsed ruby laser is used. The continuous CO2-N2laser has also been successfully used in machining operations.

A coiled xenon flash tube is placed around the ruby rod and the internal surface of the container walls is made highly reflecting so that maximum light falls on the ruby rod for the pumping operation. The capacitor is charged and a very high voltage is applied to the triggering electrode for initiation of the flash. The emitted laser beam is focused by a lens system and the focused beam meets the work surface, removing a small portion of the material by vaporization and high speed ablation. A very small fraction of the molten metal is vaporized so quickly that a substantial mechanical impulse is generated, throwing out a large portion of the liquid metal. Since the energy released by the flash tube is much more than the energy emitted by the laser head in the form of a laser beam, the system must be properly cooled.

The efficiency of the LBM process is very low—about 0. 3% - 0.5%. The typical output energy of a laser is 20J with pulse duration of 1 millisecond. The peak power reaches a value 20000w. The divergence of the beam is around 2 x 10 -3 rad, and, using a lens with a focal length of 25mm, the spot diameter becomes about 50um.

Like the electron beam, the laser beam is also used for drilling micro holes and cutting very narrow slots. Holes up to 25um diameter can be easily drilled by a laser. The dimensional accuracy is around ±0. 025mm. When the workpiece thickness is more than 0.25mm, a taper of 0.05mm per mm is noticed.

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Chemical Processes

Chemical nontraditional machining processes are classified as those processes which employ chemical energy as the primary source of energy for material removal. The use of chemicals to remove metal is an old art. The industrial use of chemicals for metal removal, however, surfaced in a major way shortly after World War II when North American Aviation initiated a program using chemicals to remove unwanted metal from aircraft parts. Shortly thereafter, the company patented and licensed the Chem-Mill process which constituted the first volume production use of chemical material removal.

At about the same time, chemicals began to be used to remove unwanted copper from copper-insulator laminates in the field of printed circuits. The use of chemicals to \blank\functional parts from thin metal sheet, now called \machining\

Chemical Milling

Chemical milling is the process used to shape metals to an exacting tolerance by the chemical removal of metal, or deep etching of parts, rather than by conventional mechanical milling machining operations. The amount of metal removed, or depth of etch, is controlled by the amount of immersion time in the etching solution. Location of the unetched or unmilled areas on a part is controlled by masking or protecting these areas from the action of the etch ant solution. The process consists of five main steps: cleaning masking, scribing, etching, and damasking.

Applications In general, chemical milling is used to:

? Remove metal from a portion or the entire surface of formed or irregularly shaped parts such as forgings, castings, extrusions, or formed wrought stock.

? Reduce web thicknesses below practical machining, forging, casting, or forming limits.

? Taper sheets and preformed shapes.

? Produce stepped webs, resulting in consolidation of several details into one integral piece.

? Remove the decarburized layer from low-alloy steel forgings.

? Remove up to 3.2mm per surface of metal to remove decarb and also create finished dimensions of die forgings.

? Improve surface finish.

? Remove surface cracks, laps, and other defects of forgings. ? Remove alpha case from titanium forgings.

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? Improve surface finish and control dimensions of aluminum forgings.

Photochemical Machining

Photochemical machining or chemical blanking is the process of producing metallic and nonmetallic parts by chemical action. Basically, the process consists of placing a chemical-resistant image of the part on a sheet of metal and exposing the sheet to chemical action which dissolves all the metal except the desired part. Most parts produced in this way are similar to thin-gage stampings and are generally flat and of complex design.

Photochemical machining has a number of applications wherein it provides unique advantages. Some of these include:

1. Working on extremely thin materials when handling difficulties and die accuracies preclude the use of normal mechanical methods.

2. Working on hardened or brittle materials when mechanical action would cause breakage or stress-concentration points. Chemical blanking works well on spring materials and hardened materials which are relatively difficult to punch.

3. Production of parts which must be absolutely burr free.

4. Production of extremely complex parts for which die costs would be prohibitive. 5. Producing short-run parts for which the relatively low setup costs and short time from print to production offer advantages. This is especially important in research and development projects and in model shops.

The use of photochemical machining is generally limited to relatively thin materials, 0 from 0.003-1.27mm thick. The limit on material thickness is generally a function of the tolerance desired on finished parts. Common variables which affect the etching tolerances are type of metal being etched, size of panel, equipment being etched, equipment being used, and yield required. Other factors which affect tolerance are: (1) accuracy of initial artwork, (2) accuracy of photographic processing, (3) compensation of artwork for undercut, and (4) no uniformities in processing such as no uniform printing, developing, and etching.

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附录二：中文翻译 非传统加工

磨料喷射加工与超声波加工 磨料喷射加工（AJM)

AJM通过含有磨料的气体束流的机械作用去除材料。当微细磨粒由惰性气体带出并在高达0.7MPa的压力推进下穿过一个小喷嘴时就形成了磨料射流。产生的磨粒射流以近300M/sec的速度行进当将其指向工件时，作为剥落作用的结果，材料被去除。因此AJM对于硬脆材料如玻璃、硅、钨和陶瓷最为有效。柔软有弹性的材料如橡胶、铜和有些塑料抵抗剥落作用，不能通过AJM有效加工。

由于磨料射流的总力相对较低，因此它向工件所加载负荷不会引起振颤，因此这一工艺很适于在非常精密的工件上完成复杂的切削、钻削和蚀刻工序。但是，该工艺限于钻削和切削金属箔以及薄截面的玻璃和陶瓷。

AJM系统由四个子系统组成：气体推进系统、计量系统、分配系统和收集系统。整个手工操作的AJM工作站价格在5000-15000美元之间。与这一工艺相关的消耗品有气体、研磨介质和喷嘴。

AJM所需的清洁干燥的气源可以由带有适当的管路过滤器的空气压缩机或者通过由瓶装气体如氮或二氧化碳来提供。气体消耗率相当低，一般小于每小时10公升。

最常用的磨料是尺寸为10-50微米的氧化铝、金刚砂或小苏打。即使由于工件材料“切屑”的污染可能堵塞喷嘴，使磨料不能重复使用，然而与磨料有关的费用是每小时0.90-6美元。

喷嘴可由碳化钨也可由蓝宝石制造，每个成本10-80美元。虽然喷嘴寿命受所用磨料的类型和气体压力的影响，费用低的碳化钨喷嘴平均工作30小时，而极为昂贵的蓝宝石喷嘴工作长达300小时。

四个影响AJM切削速率的主要加工变量有喷嘴到工件的距离、磨料流动速率、气体压力和所用磨料的类型。

作为切削或钻削工艺，AJM材料切削率相当低，仅为0.016立方厘米／分钟。这等于在0.5mm厚的材料上切出一条0.45mm深的槽，线速仅为76毫米／分钟。适当控制参数时，可以加工到0.12-0.25mm的槽和孔。公差一般为±0. 12mm，而表面光

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洁度公差范围是0 25-1.25微米。对于AJM切削的实际材料厚度限制是，钢为1.5mm，玻璃为6. 3mm。虽然坡度随材料厚度的增加而增加，坡度总是存在的。

在所有的非传统加工工艺中，AJM就工作和需求成本两者而言是最便宜的。由AJM提供的低而且有限的切削率限制了它在切削和钻削方面的利用，因此这一工艺未来的发展可能集中于微观喷丸处理方面的应用如去毛刺、去毛边、清洗和抛光。

超声波加工(USM)

USM是一种机械材料切削工艺，用于在硬脆工件内产生型孔及型腔。USM工艺，

将高频机械运动、仿形刀其和磨料液组合在一起，用来有效地加工硬度超过HRC40的材料。

用做成与希望加工的型孔或型腔相反形状的黄铜，铜或不锈钢刀具，放在与被加

工件能形成小切缝的地方。当悬浮在充满浆液的间隙内的磨粒受到撞击并通过快速振动的刀具向工件内部推进时，就会形成材料切削。如果工件很脆，就会在每个磨粒冲击的地方形成小坑。这种缓慢冲蚀的装置用于在难于加工的材料内产生精细加工的小孔和复杂的形状。此外USM产生极高质量的表面光洁度而且不降低材料性能。

USM中仿形刀具的超声波运动是通过使用电源和超声波换能器而产生的。在操

作过程中，电源产生强力正弦波，用于引起换能器，最后是刀具的振动。

有可能时，刀具要由易于得到的材料，如乐弦、皮下注射器针头或不锈钢管材构

成。通过在单个刀夹上安装多个刀具可以同时加上出几种形状。

因为它们受到磨料磨损,USM刀具必须定期更换和磨光。工件与刀具的磨损比范

围从1:1到100:1，而且在具体应用中受磨料类型的影响。

使用最广的磨料是碳化硼、金刚砂和氧化铝。硬度、可用寿命和成本是选择磨料

的决定因素。有代表性的是磨料与水混合来获得30-60百分比重量的浓度。磨料液可以重复使用但使用期限为60-200个工时。

影响可用刀具尺寸和所加工的表面光洁度的主要的USM工艺参数是功率和磨料

砂粒大小。切削率由刀具振幅和频率两者来确定。

虽然这种工艺的材料切削率通常小于l.5立方厘米／分钟，USM仍然是一种颇有价值的硬脆材料的精密加工工艺。可以钻0.076mm那么小的孔.使用合适的参数, USM能够获得±0.025mm的公差和0. 75um的表面光洁度。大于50mm的加工深度仍在USM的能力之内；但是，加工效率的降低限制了大多数深度小于5mm的应用。

电化学加工与电化学磨削 电化学加工（ECM)

ECM是一种利用电解原理去除材料的工艺。更清楚地说，当直流电加载到两个

被电解液（一种导电材料）隔开的导电材料上时，就会发生电镀作用从正极（阳极）去除材料并将其沉积到负极(阴极）上。

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在ECM中，连接了一个大电流低电压的直流电源，使导电的仿形刀具成为阴极，

而工件成为阳极。电解液在高压下被强行通过保持在刀具与工件间的小间隙，这样就形成了必要的电解路径。由于电子流的方向是从工件到刀具，工件上与刀具形状相一致的区域上的材料被去除。

快速移动的电解液使除镀材料仍然在溶液中并且未镀到刀具上之前就将其带走。

当使用了适合的参数时，刀具不会有电镀层积聚或磨损。

ECM最常用于在导电材料内加工型孔或型腔，这种材料用传统工艺加工具有较

差的加工性。加工通过简单地以与电化学穿透速率相匹配的速率向工件内进给刀具来完成。虽然该工艺可以在一次通过中产生复杂的型腔，但是，由于刀具加工和调整费用高，它一般限于批量生产。

ECM系统主要的子系统有电源、电解液系统和刀具。ECM电源以4-30V的电压

范围提供直流电。电源能够输送高达40000A的电流供具有大型ECM刀具区域使用。

电解液系统通过收集、清洁和把新鲜电解液循环到切削间隙处来起作用。ECM电

解液由水和无机盐如氯化钠、氯化钾和硝酸钠混合而成。这些盐电解液的腐蚀性质使与之接触的任何东西必须由如不锈钢、塑料或陶瓷材料制成。当计划安装ECM机器时必须小心谨慎以避免电解液可能腐蚀附近的机床。

ECM刀具由不仅耐电解液腐蚀而且易于加工的材料制成。常用的材料有黄铜、

铜、不锈钢、钛以及近来用碳。刀具设计很大程度上靠经验，虽然所有刀具必须允许在切削面上有大约0.050mm的过度切割。最重要的是，ECM刀具设计必须让电解液有效流过切削间隙.如果有停滞区域，表面光洁度就会变差并且可能在工件表面产生条痕或皱纹。

虽然ECM切削率很少大于每1OOOA的3.3立方厘米／分钟，但与用单个刀具行程

在难于加工的金属内制成复杂形状的能力相比常常优于传统的方法。要适当注意，ECM能够保持±0.05mm的制造公差。表面光洁度与工件材料、电解液流动和电流密度有关，其范围可以从0.1～1. 5um就热影响和微观结构变化而言，所有ECM的工艺都不改变工件材料。因而在国防工业和航天工业中易产生应大力或对疲劳敏感的零件加工中经常选用ECM。 电化学磨削(ECG)

ECG是专用的ECM工艺用于磨削硬脆材料而不产生毛刺、热或应力。ECG与传

统磨削以及ECM之间存在许多类似之处。除了ECG砂轮粘接剂是导电材料如铜、黄铜、镍或铜浸渍树脂之外，用于ECG的砂轮与传统砂轮相象。氧化铝、氮化硼或金刚石磨粒从导电的粘接材料中伸出形成切削间隙。电解液流到工件上，利用ECG砂轮的旋转运动将电解液带入切削问隙内。直流电压加载于砂轮和工件之间，引起工件表面发生电解反应。将近90％的工件材料通过电解作用去除；剩余的10％的材料

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转换成不反应的软的氧化层，通过砂轮的机械作用去除。这一氧化层的去除有助于新鲜的金属暴露出来供进一步的电解作用而继续去除材料。

由于用机械磨削实际完成的工作很少，所以ECG砂轮寿命一般比传统的磨削砂

轮长10倍。此外，ECG砂轮与工件之间的接触力可以忽略不计，因而允许磨削易碎的或脆的工件。工艺的电化学性质可确保没有滑痕、砂轮烧伤和毛刺。

用标准设备可以完成五种不同的ECG方法、这5种ECG方法是：端面磨削、外圆磨削、表面磨削、内圆磨削和仿形磨削。端面磨削是5种方法中最快的方法并且使用尽可能多的砂轮表面以便获得最大的电流和材料切削率。因为使用了专用仿形ECG砂轮，所以仿形磨削是五种方法中成本最高的。但是，在ECG中机械接触的减少导致对砂轮进行修整的需要是传统磨削的十分之一。

由于材料大多是通过电化学作用去除的，按照惯例需要多次加工，但可以在一次ECG通过后完成但受2.5mm的厚度限制。高级公差的应用可能需要进行第二次清除 ECG的材料切削率由电流密度确定。与ECM一样，电流密度越大，材料切削率越快并且产生的表面光洁度越好。根据加工的材料，电流密度范围可以从70～650A/cm2 。当应用于硬度大于HRc 60的材料时，ECG的材料切削率比传统磨削快10倍。材料切削率平均是每1 OOOA电流1.5立方厘米／分钟虽然相比之下材料切削率较高，但ECG不能得到传统的磨削公差当使用标准技术时，当前的ECG极限为±10.025mm,而使用专用技术时为±0.012mm。

目前，ECG最常应用于注射针头的无毛刺锐化·易碎的多孔密封件的仿形磨削和坚硬的碳素钢刀具的磨削。

电子束加工(EBM)

基本上讲，电子束加工也是一种热工艺。它是利用一束高速电子撞击工作面，籍此产生的动能传递到加工材料而产生剧烈的热。根据所产生的热的强度，材料可以熔化或汽化。通过电子束加热的方法，根据热强度大小，可以用于退火、焊接或余属切削。利用足够的电压可以获得很高的速度：比如说，一个150 000V的加速电压可以产生228 478km/sec的电子速度。由于电子束可以聚焦于一个直径10-200um的点，功率密度可以高达6. 5万亿w/mm2，这样的功率密度可以立即汽化任何物质。因而,EBM只小过是一种非常精确控制的汽化工艺EBM是一种适于钻削细孔以及切屑窄槽的工艺。直径25-125um的孔儿乎可以在厚达1.25um的薄板上瞬时钻出。通过EBM切削的最窄的槽的宽度是25um。此外，电子束可以通过磁偏转线圈操纵使复杂廓形的加工容易进行。但是，为了避免加速电子与大气分子碰撞，该工艺必须在真空（约为0.00005mm Hg）中进行；这就使该工艺不适于很大的工件为了说明电子束的广泛应用，显而易见．电子束的范围最宽。这就是为什么电子束不用于加工而且用于其他热工艺的原因。

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电子束加工机的基本装备。电子从阴极（一根热钨丝）逸出，通过栅极座形成电子束，电子由于阴极和阳极间有较大的电势差而加速。电子束在电磁透镜的帮助下进行聚焦。偏转线圈用于控制电子束以任一所需方式运动。

在钻孔时，孔的直径取决于电子束直径和能量密度。当要求的孔的直径大于电子束直径时，电子束在一个具有合适的半径的圆形通道内偏转大多数用EBM钻的孔的特征是在工件的电子束人射一侧有一个放电痕当薄板的厚度大于0.1mm时，所钻的孔也会有锥度(2度-4度)

激光束加工（LBM )

像高速电子束一样，激光束也能产生很高的功率密度激光是一束高度一致（在空

间和时间上）的电磁辐射，波长变化范围是0.1 -0.7um。但是一道加工工序的功率需求所限制的有效可用波长范围是0.4-0. 6um。由于事实上激光束射出的光线是完全平行和单频的，它可以聚焦到一个非常小的直径上并且可以产生高达107w/mm2的功率密度。为了产生大功率，通常使用脉冲红宝石激光。连续的CO2-N2激光也已经成功用于加工工序中。

螺旋氙气闪光管绕红宝石棒放置，容器壁的内表面具有高折射性以便大部分光落

到红宝石棒上以进行抽吸工作电容器充上了电，而且在触发电极上施加了非常高的电压用来开始闪光。射出的激光束通过透镜系统聚焦，聚焦的激光束遇到工作面，通过汽化和高速切开来去除材料。很小一部分熔化的金属迅速汽化以致产生了实质上的机械脉冲，将一大块液态金属甩出。由于闪光管释放的能量远大于激光头以激光束的形式释放的能量，因此，系统必须适当冷却。

LBM工艺的效率很低—大约0.3%-0.5%。一束激光在1毫秒的脉冲持续时间内的

标准的能量输出是20焦耳。峰值功率达到2万瓦。激光束的偏差约为2 x 10-3拉德，

而且，当使用一个焦距25mm的透镜时，光点直径变成大约是50um。

象电子束一样，激光束也可用于钻细孔以及切很窄的槽。一束激光可以轻易钻出

直径达250um的孔。尺寸精度约为±0.025mm。当工件厚度大于0.25mm时，要注意每毫米有0. 05mm的锥度。

化学加工

化学非传统加工分属为那些使用化学能作为去除材料的主要能源的加工。使用化学制品去除金属是一门古老的技术。然而，在工业上使用化学制品去除金属是在二次世界大战后不久就大量地出现，当时北美航空公司发起一个用化学制品从飞机零件上去除多余金属的项目之后不久，该公司申请了化学铣削工艺的专利并获得了许可，首次形成了化学去除材料的批量生产。

大约在同一时间，化学制品开始在印刷电路领域用于从铜绝缘板上去除多余的

铜。使用化学制品从金属薄板上“化学造型”出功能部件是在同一段时间开始的，现

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在被称为“照相化学加工”。

化学铣削

化学铣削是用于通过化学方法去除金属或部件的深度蚀刻，而不是通过传统的机

械铣削加工工序将金属成形至某一严格公差的工艺。去除的金属量，或蚀刻深度，通过在蚀刻溶液中沉浸的时间来控制部件上不蚀刻或不铣切的表面位置是通过遮蔽或保护这些表面使其不受蚀刻剂的作用来控制的。该工艺主要由五个步骤组成：清洗、遮蔽、刻图、蚀刻和解蔽。应用化学铣削大体上用于

．从成形的或不规则形状的零件如锻件、铸件、挤压制品或成形的锻材的部分或

全部表面去除材料

．减小低于实际加工、锻造、铸造或成形限度的腹板的厚度 ．逐渐缩减板材及预制型材

．生产台阶状腹板，将几个零件合并成一个整体件 ．从低合金钢锻件上去除脱碳层

．从每个金属面上去除达3.2mm以去除脱碳层，也能得到最终尺寸的模锻件 ．提高表面光洁度。

．去除锻件的表面裂纹、折痕和其他缺陷 ．从钛锻件上去除a壳。

．提高表面光洁度并控制铝铸件的尺寸

照相化学加工

照相化学加工或化学造型是运用化学作用加工金属和非金属零件的工艺该工艺

基本组成是，将抗化学药品的零件图像置于金属薄板上并将薄板暴露进行化学反应，溶解掉除所需部分外的所有金属大多数以这种方式加工的零件类似于薄壁冲压件，而且一般是平的并具有复杂的图案。

应用照相化学加上有几种应用，在那里，它具有独一无二的优势。一些这类的应用包括；

I当处理难度大和模具的精度的限制不能使用正常机械方法时，用来加上极薄的

材料。

2当机械作用可能会引起断裂或应力集中点时，用来加工硬脆的材料。化学造型

对弹簧材料以及冲压相对困难的硬材料很适用。

3生产必须绝对没有毛刺的零件。

4生产极其复杂的零件，因为它的模具成本高昂

5加工小批量零件，其较低的设置成本以及从晒图到生产的时间短方面有优势。

这在研制与开发项目和样机车间内尤为重要

照相化学加工的使用一般限于较薄的材料，厚度从0.003～1.27mm。材料厚度极

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限一般是完成工件所需公差的函数。常见的影响蚀刻公差的变量有蚀刻的金属的类型。板的大小、被蚀刻的设备、所用的设备以及所需的产量其他影响公差尺寸的因素有：(1 )原图的精度，(2)照相化学加工的精度，(3)补偿原图切割的不足，以及(4)加工中的不均匀性如不均匀印像、显影和蚀刻。

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天津职业技术师范大学2012届本科生毕业设计

致 谢

毕业设计是对大学四年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的必经过程，也是一个重要的实践性教学环节。本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此，本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了拓宽。此外，本次设计在绘图的过程中，使用了AUTOCAD、PRO-E、等二维和三维绘图软件，并同时进行了手工绘图，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图识图的能力。

在本次毕业设计中，我得到刘瑛老师的耐心指导，细心教诲，并在设计过程中及时的给我解答疑难，让我在本次毕业设计中得到了自己能力上的长进和知识上的飞跃，这对我的将来都会有深远的影响。并且，在设计过程中还有同组同学的热忱帮助，在此表示由衷的感谢！

由于本人知识有限，实际经验更加不足，因此我的设计还存在着很多的不足之处，敬请各位老师指正，本人将不胜感激！

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致 谢

毕业设计是对大学四年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的必经过程，也是一个重要的实践性教学环节。本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此，本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了拓宽。此外，本次设计在绘图的过程中，使用了AUTOCAD、PRO-E、等二维和三维绘图软件，并同时进行了手工绘图，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图识图的能力。

在本次毕业设计中，我得到刘瑛老师的耐心指导，细心教诲，并在设计过程中及时的给我解答疑难，让我在本次毕业设计中得到了自己能力上的长进和知识上的飞跃，这对我的将来都会有深远的影响。并且，在设计过程中还有同组同学的热忱帮助，在此表示由衷的感谢！

由于本人知识有限，实际经验更加不足，因此我的设计还存在着很多的不足之处，敬请各位老师指正，本人将不胜感激！

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