聊城大学东昌学院本科毕业论文（设计）
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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