电火花线切割数控回转台的设计及应用技术研究

摘要

随着机械加工行业的快速发展，制造业对电火花线切割机床及加工技术的要求不断提高，对电火花线切割加工技术的依赖程度越来越大。尤其对模具、航海航天、特种材料加工等领域中加工批量不大、精度要求高的复杂直纹曲面工件，仅依靠传统的切削、磨削等方法很难实现零件的加工。针对这一加工制造难题，通过研发高速走丝电火花线切割机床的多轴联动数控回转台，使工件实现转、摆联动，这是实现加工复杂直纹曲面的有效方法之一。利用数控回转台建立的复杂曲面加工系统，可以很好的从根本上解决高速走丝线切割加工复杂直纹曲面零件的问题，扩大线切割机床的加工范围和应用价值。本课题对复杂曲面线切割加工技术及方法进行了深入研究，主要研究内容有以下几个方面：
　　(1)依据空间解析几何的原理，建立复杂直纹曲面线切割的数学模型，为线切割加工奠定理论基础。设计与改进数控回转台，针对加工试验中数控回转台出现的传动不精确、工件装夹繁琐、摆动冲击较大及回转台结构比较笨重等问题，从消除齿轮间隙、改进夹具、重力静平衡和整体结构等方面改进，保证其加工精度和运动稳定性。
　　(2)利用 UG软件对数控回转台进行三维建模、装配及运动分析，验证数控回转台两个转向的360?运动。利用ABAQUS软件对回转台设计中关键零部件横轴和弹簧摆块齿轮消隙机构进行了有限元分析，分析其节点受力和位移情况，从而改进结构设计使其满足回转台结构设计的合理性。
　　(3)完善复杂曲面线切割加工仿真软件系统，仿真部分典型三维复杂直纹曲面零件，通过仿真软件获得理想的复杂直纹型面。完成对数控回转台加工系统的搭建及调试，加工典型曲面零件并分析影响线切割加工误差的因素。

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 电火花线切割国内外研究与应用现状

1.3 复杂曲面电火花线切割加工技术的研究现状及发展趋势

1.4 课题研究的主要内容

第2章 复杂曲面线切割数学模型的建立及数控回转台的设计

2.1 复杂曲面线切割数学模型的建立

2.2 数控回转台的设计

2.3 数控回转台存在的问题分析

2.4 本章小结

第3章 数控回转台结构的改进设计

3.1 齿轮间隙消除方法的研究综述

3.2 数控回转台齿轮消隙机构的设计

3.3 数控回转台的静平衡和夹具设计

3.4 本章小结

第4章数控回转台的运动仿真及有限元分析

4.1 数控回转台的运动仿真及分析

4.2 数控回转台结构的有限元分析

4.3 本章小结

第5章 四轴联动线切割加工系统的仿真及应用技术研究

5.1 复杂曲面线切割加工仿真系统的实现

5.2 基于数控回转台的复杂曲面线切割加工实验研究

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录

攻读学位期间发表的学术成果