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摘 要

如今，通过在摩擦副的表面加工出微细表面组织结构从而减少摩擦损耗的方法已经普遍运用在机械行业中，通过模板电解，可以取得质量较好的微坑阵列，且加工的效率相较于其它加工方法更为高效。

模板电解是在电解加工的基础上，将加工范围限制在提前制造好的模板区域内，可以取得较好的加工效率和加工质量。但是，对于大面积金属阵列结构的制造上，加工水平还处于较低的水平。

本文通过改善加工过程与加工方式使得模板电解的加工变得更加的简洁、高效和高质量，根据预设的各轴行程，将龙门式铣床加以简化改造，在满足加工的同时，更加高效高质量的完成模板电解加工任务。针对大面积阵列结构设计相应的模板电解加工工艺系统，主要完成了以下内容：

1. 设计了机床本体的机械结构，包括运动部件、传动部件、承载部件等；
2. 对机床传动系统的各个部件进行选型与校核；
3. 完成龙门机床的装配图。

关键词：大面积阵列结构；模板电解；龙门式铣床；机床本体

Design of ECM process system for large area array structure template

ABSTRACT

Nowadays, the method of reducing friction loss by machining micro surface structure on the surface of friction pair has been widely used in the mechanical industry. Through template electrolysis, we can obtain a better quality micro pit array, and the machining efficiency is more efficient than other machining methods.

Template electrolysis is based on ECM, which limits the processing range to the template area manufactured in advance, and can achieve better processing efficiency and quality. However, the manufacturing of large area metal array structure is still at a low level.

In this paper, by improving the processing process and processing mode, the template electrochemical processing becomes more concise, efficient and high-quality. According to the preset stroke of each axis, the gantry milling machine is simplified and transformed to meet the requirements of processing, while completing the template electrochemical processing task with higher efficiency and quality. In view of the large area array structure, the corresponding ECM process system is designed, which mainly completes the following contents:

(1) The mechanical structure of the machine body is designed, including moving parts, transmission parts, load-bearing parts, etc;

(2) Select and check all parts of the transmission system of the machine tool;

(3) Complete the assembly drawing of gantry machine tool.

Key words: Large area array structure; Template electrolysis; Gantry type milling machine; Machine tool Ontology

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究意义 1

1.2 表面组织结构加工技术的发展现状 2

1.3 本文主要研究内容 5

第二章 机床的主要形式 6

2.1电解加工的原理 6

2.2 电解加工的特点 6

2.3 机床形式及其优缺点 7

2.4本章小结 10

第三章 龙门式数控机床零部件的设计 11

3.1机床机械部分设计 11

3.2滚珠丝杠的设计 12

3.3导轨的设计 13

3.4伺服电机的选择 14

3.5 联轴器的选择 15

3.6本章小结 15

第四章 三轴进给传动系统的设计 16

4.1驱动源的选择 16

4.2 X轴方向上导轨和滚珠丝杠的具体设计与计算 16

4.3 Y轴方向上导轨和滚珠丝杠的具体设计与计算 21

4.4 Z轴方向上导轨和滚珠丝杠的具体设计与计算 25

4.5 本章小结 30

第五章 经济性分析 31

5.1 数控龙门机床的经济性分析 31

5.2龙门机床设计总结 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1研究意义

随着科技的高速发展，人类生存的环境也变得愈加恶劣，改善人与自然的关系，形成人与自然的可持续发展已经是人类要解决问题中的重中之重。而现如今全球消耗的能源当中数一数二的当属石油资源，在石油大量消耗的同时不可避免的产生了浪费，石油作为国家的战略储备能源其价值非常重要，因此寻找能够节约稀有能源的方法已是迫在眉睫。通过在机器部件的表面上加工出大面积阵列结构，这种金属阵列结构可以起到存储润滑油的作用，它可以显著减少摩擦机构之间因为摩擦而产生的能源消耗。随着我国经济总量的不断飞跃，拥有私家车的家庭已经越来越多，与此同时，关于能耗的问题不免成了大众普遍关心的问题。据相关数据统计，在汽车发动机的所消耗的能量中因摩擦而损失的能量占据了总能量的很大一部分，资源得不到有效利用^[1]。通过在汽车发动机的一些结构中增加表面储油机构可以起到降低摩擦、改善润滑条件的功能，这种结构可以有效地节约了润滑油的消耗。研究表明，改善工件的材料和改善材料的表面组织结构可以提高机械类设备的耐磨、抗磨性，而在摩擦副表面通过特种加工工艺加工出的金属阵列结构对于抗摩减摩性能有更为显著的提升。表面组织结构就是通过在机械机构的表面利用加工机床等一些特别设备来加工出规则形状的图形，这些规则的图形可以暂存润滑油，当机械机构开始运行时，由于在机构的表面存在润滑油的缘故，可以在很大程度上节约因摩擦而损耗的能源 ^[2]。使用特定的机器在摩擦机构的表面加工出这些规则的图形往往可以起到事半功倍的效果。在实际应用这些阵列时，很明显地改善机构的润滑特性，润滑油每次都可以得到少量的积累，这样积少成多从而可以节省一笔巨大的珍贵能源。

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