电火花机床说明书

电火花机床说明书（精选6篇）

电火花机床说明书 篇1

第六章

数控电火花机床操作加工

一、概述

电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺，基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电，产生局部、瞬时高温，把金属材料逐步腐蚀，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。

二、电火花成形加工 1.电火花加工机床

常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。

（1）机床主体：包括床身、工作台、立柱、主轴头及润滑系统。用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位置，并实现电极在加工过程中的稳定进给运动。

（1）脉冲电源：把工频的交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。（2）伺服进给系统：使主轴作伺服运动。

（3）工作液循环过滤系统：提供清洁的、有一定压力的工作

2．电火花成形加工的原理

电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。要达到这一目的，必须创造下列条件：

（1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。一般为0.01～0.1mm左右。

（2）脉冲波形是单向的，如图所示。

（3）放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。

（4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。如图，自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上。当电压升高到间隙中介质的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。

一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成 极性效应

（1）什么是极性效应？

在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀。但正、负两极的蚀除速度不同，这种两极蚀除速度不同的现象称为极性效应。

（2）为什么会有极性效应？ 产生极性效应的基本原因是由于

电子的质量小，其惯性也小，在电场力作用下容易在短时间内获得较大的运动速度，即使采用较短的脉冲进行加工也能大量、迅速地到达阳极，轰击阳极表面。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同时间内所获得的速度远小于电子。

①当采用短脉冲进行加工时，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲便已结束，所以负极的蚀除量小于正极。这时工件接正极，称为“正极性加工”。

②当用较长的脉冲加工时，正离子可以有足够的时间加速，获得较大的运动速度，并有足够的时间到达负极表面，加上它的质量大，因而正离子对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量则大于正极。这时工件接负极，称为“负极性加工”。

（3）极性效应在电火花加工过程中的作用

在电火花加工过程中，工件加工得快，电极损耗小是最好的，所以极性效应愈显著愈好，3．电火花加工的特点及应用 1)电火花加工的特点

数控机床与编程

130(1）优点

① 适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金 ②可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件，如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件，小孔、深孔、窄缝等。(2)缺点

①只能加工导电工件;②加工速度慢;③由于存在电极损耗，加工精度受限制。2）电火花成形加工的应用

电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。

电火花穿孔加工主要用于加工冲模和异形孔，电火花型腔加工主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。

型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。

4．影响电火花成形加工因素 1）影响加工速度的因素

（1）加工速度以mm3 /min表示。（2）增加矩形脉冲的峰值电流和脉冲宽度；减小脉间；合理选择工件材料、工作液，改善工作液循环等能提高加工速度。

2）影响加工精度的因素

工件的加工精度除受机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度影响之外，主要受放电间隙和电极损耗的影响。

(1)电极损耗对加工精度的影响 在电火花加工过程中，电极会受到电腐蚀而损耗，电极的不同部位，其损耗不同。

（2）放电间隙对加工精度的影响

①由于放电间隙的存在，使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和电极尺寸相比，沿加工轮廓要相差一个放电间隙(单边间隙)；

②实际加工过程中放电间隙是变化的，加工精度因此受到一定程度的影响。3）影响表面质量的因素

脉冲宽度、峰值电流大，表面粗糙度值大。5.电火花成形加工工艺

1）电火花冷冲模穿孔加工工艺方法

(1）直接法 直接法是用加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除。凸、凹模的配合间隙靠控制脉冲放电间隙来保证。

(2）混合法 凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求。

2）电火花型腔加工工艺方法

(1）单电极加工方法 单电极加工法是指用一个电极加工出所需型腔。用于下列几种情况：

①用于加工形状简单、精度要求不高的型腔，加工经过预加工的型腔。

②用机床摇动加工型腔。首先采用低损耗、高生产率的粗规准进行加工，然后利用摇动按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准、加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和表面微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，完成整个型腔模的加工。

数控机床与编程

131(2）多电极加工法 多电极加工法是用多个电极，依次更换加工同一个型腔。每个电极都要对型腔的整个被加工表面进行加工。用多电极加工法加工的型腔精度高，尤其适用于加工尖角、窄缝多的型腔。

(3）分解电极法 分解电极法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极分别制造。

3）电极材料

(1)常用电极材料的种类和性能见表。(2）电极材料的选用

①电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。

②型腔加工常用电极材料主要是石墨和紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电极容易成形，密度小，宜作大、中型电极。4）电规准的选择与转换

(1)什么是电规准？电火花加工中所选用的一组电脉冲参数称为电规准。(2)电规准的选择

在生产中主要通过工艺试验确定电规准。通常要用几个规准才能完成凹模型孔加工的全过程。电规准分为粗、中、精三种。从—个规准调整到另一个规准称为电规准的转换。

①粗规准 主要用于粗加工。对它的要求是生产率高，工具电极损耗小。被加工表面的粗糙度Ra＞12．5µm。采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度(ti＝20～60µs)。

②中规准 是粗、精加工间过度性加工所采用的电规准，③精规准 用来进行精加工，要求在保证冲模各项技术要求（如配合间隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下尽可能提高生产率。小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度(ti＝2～6µs)。被加工表面粗糙度可达Ra =1.6～0.8µm。

5）电极的装夹与校正

在电火花加工中，机床主轴进给方向都应该垂直于工作台。因此工具电极的工艺基准必须平行于机床主轴头的垂直坐标。即工具电极的装夹与校正必须保证工具电极进给加工方向垂直于工作台平面。

(1)工具电极的装夹

由于在实际加工中碰到的电极形状各不相同，加工要求也不一样。常用的电极夹具有如图几种。

(2)工具电极的校正

工具电极的校正方式有自然校正和人工校正两种: ①自然校正就是利用电极在电极柄和机床主轴上的正确定位来保证电极与机床的正确关系；

②人工校正一般以工作台面x、y水平方向为基准，用百分表、千分表、块规或角尺在电极横、纵(即x、y方向)两个方向作垂直校正和水平校正，保证电极轴线与主轴进给轴线一致，保证电极工艺基准与工作台面x、y基准平行。

6）课堂讨论已知零件是电机风叶塑料模，电火花加工如图电机风叶塑料模型腔，已知材料为45号钢，型腔表面粗糙度Ra＝2.5μm，讨论以下问题：

 分析零件图；  选择电极的材料；  选择加工方式；

 加工中应注意的其它问题。

数控机床与编程 132

电火花机床说明书 篇2

数控实训是一门实践性很强的课程,目的在于提高学生的实际操作能力。通过“211”工程建设,我校工程训练中心购置了数控线切割、数控电火花机床等先进设备,为学生数控实训提供了物质基础。但数控电火花机床实训中存在以下问题:1)实训时间短,数控线切割及数控电火花加工只有一天时间。并且学习理论知识的时间比较多,几乎占总课时的百分之七十,而试验、实际操作的时间仅占了百分之三十。2)数控设备相对较少。3)学生在机床上加工时,设备容易出现故障,例如断丝。4)实习消耗过大:传统的实习模式,要求学校提供充足的资金来保障实习工位和材料消耗,但实习消耗过大,一直是困扰学校实习教学的因素之一。怎样在时间紧、培训内容多、设备少、故障多的情况下,快速维修、提高实训效果、培养学生的动手能力,是数控实训中急需解决的问题。

目前数控电火花机床发生故障时,大多数情况下是请生产厂家派维修人员来现场维修,待机时间长,费用高,所以我们应提高自修能力,尤其应训练学生修理简单故障的能力。虽然生产厂家为我们提供了一些技术资料,如说明书、维护手册、技术图纸、故障手册等,但这些技术资料大多是纸质手册或是较简单的PDF电子文档。这些手册在实际使用中存在着携带不方便、难于查找,且查资料必须中断维修行为,更新困难、时效性差,媒体种类少,不易于理解等诸多问题,所以急需一种能够进行现场维修快速指导、快速培训的技术信息资源。

交互式电子技术手册(IETM)是一个可用于装备操作、维修、训练且能够为电子显示系统的终端用户提供精心设计的、规格化的交互式视频显示内容的信息包[3]。这种手册的应用将会提高数控电火花机床的维修效率,减少停机时间,提供给学生更多的训练时间,提高学生的实操水平。

本文采用交互式电子技术手册(IETM)技术设计数控电火花机床IETM系统,创建IETM的结构框架,提出数控电火花机床IETM的设计方法,来消除传统数控实训教学中存在的弊端,促使实践教学进行一系列的改革,使课程安排更合理,教学方法更科学,提高机床利用率。

1 数控电火花机床IETM系统的特点

作为交互式电子显示系统,数控电火花机床IETM系统具备以下几个特征[4]:

1)形象性。采用多种格式显示技术信息,易于学生操作,提高学生对知识的理解能力。由于线切割加工时间较长,学习实习已结束而工件还未加工出来。现在通过数控电火花机床IETM系统进行实训能创造一个与实际近乎相同的特性环境,学生可以从任意角度观察数控电火花机床加工过程,毛坯变为成品的过程形象生动,并且节约了大量的时间。

2)交互性。以往的电化教学学生是被动式、单向式,虽然直观但不具备交互性。采用数控电火花机床IETM系统,技术信息的元素之间相互关联,学生可通过多种途径访问到自己所请求的信息,具有交互的信息支持和操作向导,能引导学生熟悉数据传输的过程及数控机床的操作步骤。在此过程中学生可以独立操作模拟机床,出现问题,可以快速查询IETM,找到解决方法,培养他们的动手能力,而不必担心学生的安全。

3)安全性。采用数控电火花机床IETM系统进行模拟实训不会因为学生操作失误,对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害,如撞刀、毛坯报废等;更不会对学生造成人身危害。而且,IETM中集成多媒体信息,多媒体中的声、光、文字警报,完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正。

4)方便性。IETM可存储于光碟或硬盘上,减少了技术资料的存放空间,提高了携带的便利性。IETM能够通过无线电、网络等通信媒介进行传递,使技术资料的更新、运输和分发更加容易和快捷,并可以实现数控电火花机床的远程技术培训。

5)高效性。IETM可代替一些过去需要在院校课堂培训的有关数控火花机床原理、使用、维修的内容。由于IETM技术提供的信息快捷、准确、针对性强,即使是缺乏专门经验和技能的人员也能在其引导下完成复杂机床的某些操作和维修任务,完成的效率远高于使用纸张型技术手册且经验丰富的技术人员,从而可缩短整个培训周期,缩减培训机构的数量和规模,并且可以在很大程度上消除地理区域上的培训约束,可以边工作边进行训练。

以上这5个特征都是纸质技术手册在信息化时代无法实现的。同样,IETM的这些特征也构成了它在数控电火花机床数字化实训与维修中的发展空间。

2 数控电火花机床IETM的设计方法研究

根据数控电火花机床实训的特点,数控电火花机床IETM的设计采取标准化、互操作性、模块化设计方法,这是现代产品设计的特点和发展方向。

2.1 IETM的设计标准

IETM的核心问题是实现信息共享和产品数据的互操作,而标准是实现信息共享的前提和基本保障。所以,IETM的开发工作必须在相关标准的严格指导下才能进行。如果自己随意设计开发IETM,则易形成信息孤岛,无互操作性和共享性[5]。

2007年7月,欧洲宇航与防务工业协会与美国航天工业协会、美国航空运输协会联合发布了S1000D规范的最新版本3.0版。S1000D规范采用了ISO国际标准和CALS及W3C的标准,内部信息以中立格式(XML)产生,使用模块化概念,通用性强,适用于所有武器装备和民用装备用户技术资料的出版活动,支持以纸型和电子格式(如IETM)出版发布。该规范已在欧美众多海、陆、空等武器装备以及核电站、民用航空等领域的技术支持与服务中得到了应用。由于国内还没有IETM方面的标准,所以本文在设计数控电火花机床的IETM时,将按照S1000D规范3.0版的要求,采用标准的数据格式实现数据互操作性和共享性。

S1000D规范的重要特征是为IETM制作提供了一个开放系统描述方法,以数据模块(DM)和通用源数据库(CSDB)共同组织管理数据信息。CSDB和DM作为S1000D中的两个核心概念,用来保证IETM实例间的信息共享和交换。

2.2 数据模块的设计

模块化的设计思想贯穿于现代产品制造和产品数据管理,S1000D中数据模块化理念也是在模块化思想驱动下应对现代复杂装备信息管理的一种有效解决方案。S1000D使用数据模块的概念,能从不同的方面来节省费用,并能缩短IETM制作完成时间。首先DM的重用能够降低技术手册的生成费用,传统上,重用的概念局限于文档级上,而S1000D强调的重点是独立的部件和零件,它能在零部件级的DM上进行重用,这样DM可以从一个项目复用到另一个项目中去,即在DM全部制作完成之前,已经有大量的可用DM存在。当装备保障需求改变时,仅修改其中一个DM,即可影响到生成的技术文档,这正符合了CALS战略中“一次创建,多次使用”思想。其次,文档的共享交换费用也能够被降低到最低,因为文档的交换能够在零件级上以DM交换的方式进行,而不是在整个产品级上交换整个技术文档。

根据结构决定功能的原则,以实现技术信息交互、共享、中性为目标,设计了数据模块的二维结构。DM在使用过程中要能够实现下面的功能要求:一是DM能够便于数据库管理;二是便于信息内容的检索与查找;三是能够被赋予变量来增强适用性;四是体现装备保障主题的组合与排列。这些要求的实现必须使DM具备自我描述的能力。所以,每个数据模块包含两部分结构:

第一部分为标识状态段,包含了DM的元数据信息,即DM的标识信息(如编号、标题、发行号、发行日期、所用语言等)和状态信息(如保密等级、适用性、质量保证状态、更新原因等)。这些数据可以用于文档类型管理、适用性管理、质量控制程序管理、检索和查询管理等。在向用户提供技术信息时,这部分内容并不显示。

第二部分为内容段,包含了要显示给用户的文本信息,是文档内容的主体。S1000D3.0版根据文档中所描述的信息内容,将数据模块分为13个类型,并为每个类型分别定义了DTD和Schema。

设计数控电火花机床IETM数据模块时结合数控电火花机床实训的需要,以及考虑S1000D规范在我国的适用性,有选择地采用了七类数据模块,分别是描述信息、人员信息、故障信息、程序信息、零部件信息、维修计划、过程信息。不同类型的数据模块拥有不同结构的内容段,但拥有相同结构的标识状态段,数据模块的结构如图1所示。各个数据模块之间使用数据模块编码(DMC)相互区分,可利用DMC管理整个产品的数据模块。

2.3 CSDB数据库的设计

所有的数据模块均存储在后台数据库中,数控电火花机床IETM系统的后台数据库采用通用源数据库(CSDB)。S1000D规范中通用源数据库是技术信息存储与管理工具,它也被用于媒体输出,用于生成纸质或电子格式的出版物,它是实现信息“一次创作,多次使用”的核心基础。CSDB存储的信息对象主要包括:数据模块(DM)、图形与多媒体模块、信息集与出版物模块(PM)、配置与管理数据等。

本文使用Microsoft SQL Server 2000作为CSDB数据库管理系统。它具有强大的XML数据操作能力,使用OPENXML语言解析XML文档中的数据,自动将其存入数据库中,也可以从数据库中检索XML元素,并重新组合为XML文档。多个用户都可以使用通用源数据库,可以对CSDB中存放的产品技术信息进行添加、删减或修改,这样既满足了用户多样化的需求,又保证了数据来源的惟一性。

XML数据模块存入CSDB,存储规范,统计、并发事务处理技术成熟,但需要对XML文档的数据进行重新组织,主要是通过增加一个映射层来管理XML数据的存储,它是XML与数据库之间转换的桥梁。本文设计的数据库部分实体及联系如图2所示。

2.4 数控电火花机床IETM用户界面设计

用户界面借鉴成熟的显示软件,采用文字、表格、图形、声音、视频、动画及虚拟现实技术等多种形式显示相关信息。界面采用左侧目录树,右侧对应相应的显示内容方式,实现出版物模块或数据模块与相应内容的一一对应,同时结合显示要求,实现上下步导航、数据显示隐藏、超链接等功能。依托web页面灵活显示技术信息,以此增强IETM技术信息的理解和交互能力。本文设计的数控电火花机床交互式电子技术手册系统界面如图3所示。

3 结论

数控电火花机床IETM系统可以作为图文并茂、声像俱全的维修支持系统和进行虚拟维修教学的交互式机床维修培训系统,用于现场维修的指导和操作与维修人员的培训,可使数控电火花机床的操作过程更加直观、通俗,提高维修效率与质量、培训效果与质量,缩短维修与培训时间;IETM体积小、重量轻、便于携带,也可以通过无线电、网络等通信媒介进行传递,实现数控电火花机床维修的远程技术支持。数控电火花机床IETM的应用对于提高数控电火花机床实训水平具有重大意义。

参考文献

[1]朱森第.加速制造业的自动化进程,努力提升制造业的竞争力[J].制造业自动化,2000,22(3):1-4.

[2]苏德清.可靠性技术标准手册.北京:中国标准出版社,1994.

[3]陈信钦.交互式电子技术手册(IETM)的技术研究[D].武汉:海军工程大学,2003:13-14.

[4]杜晓明,王丹,常雷.集成化的交互式电子技术手册技术研究[J].装备指挥技术学院学报,2006,6.

电火花机床发展趋向分析 篇3

【关键词】EDM；中高档机型；CNC；人工智能

0.引言

电火花加工作为一种特种加工工艺，在复杂形状工件、难加工材料如高硬度材料等方面以其独到的优点而得到了广泛的应用，特别是在航空航天领域及模具行业中，它更加是一种独领风骚的姿态。就是因为其不可动摇的地位，电火花技术虽然只经过了短短几十年的发展，但由于许多国家投入大量的人力物力进行研究，其技术已日臻完善。目前，电火花加工技术正朝着集成化、智能化、柔性化及数字化方向快速发展，如在线切割机床上电脑基本上代替了以前的单板机，使功能更加完善，人机对话界面简单明了，彻底把人从复杂的编程工作中解脱出来。就目前的机床消费，低档产品已经趋向饱和，并已出现了供过于求的迹象，主要原因是此类机床对部分加工要求高的零件并不具有较强的适应性。高档机床目前以进口为主，由于其价格居高不下，一时还不能适应国内的市场，但它必将成为电加工机床的主流产品。而中档机由于其良好的性能价格比，以及能满足大多数产品的加工要求，因此，该产品有很大的市场潜力。在国内，只有为数不多的厂家在生产这种机型，因而目前还不能满足用户的需求。

1.数控电火花加工技术发展的基本现状

数控电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。如今新型数控电火花机床层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等机床在这方面技术都有了全面的提高。

1.1精密化

电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。时下数控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。从总体来看，现代模具企业在先进数控电火花机床的应用上，还没能很好地挖掘出机床的精密加工性能。因此有必要全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。

1.2智能化

智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。新型数控电火花机床采用了智能控制技术。专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，就可自动推算并配置最佳加工条件。模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件；自动监控加工过程，实现最稳定的加工过程的控制技术。专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

1.3自动化

目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。普及机床的自动化程度是当前数控电火花机床行业的发展趋势之一。

1.4高效化

现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求将大面积（例如100×100mm）工件的放电时间大幅缩短，同时又要降低粗糙度。从原来的Ra0.8μm改进到Ra0.25μm，使放电后不必再进行手工抛光处理。这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。另外减少辅助时间（如编程时间、电极与工件定位时间等），这就需要增强机床的自动编程功能，配置电极与工件定位的夹具、装置。若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。最佳的加工模式是企业扩大市场空间、提升市场竞争力的资本，其开发而成的新产品、新技术亦愈受欢迎。

数控电火花加工为保证极高的重复定位精度且不降低加工效率，采用快速装夹的标准化夹具。目前有瑞士的EROWA和瑞典的3R装置可实现快速精密定位。这类装置的原理是电极在制造时，是集电极与夹具为一体的组件在装有同数控电火花机床上配备的工艺定位基准附件相同的加工设备上完成的。工艺定位基准附件都统一同心、同位，并且各数控机床都有坐标原点。因此电极在制造完成后，直接取下电极和夹具的组件，装入数控电火花机床的基准附件上，无需再进行纠正调节。加工过程中如需插入一“急件”加工，同样可以将正在加工的半成品卸下，待急件加工完后再继续快速装夹加工。标准化夹具，是一种快速精密定位的工艺方法，它的使用大大减少了数控电火花加工过程中的装夹定位时间，有效地提升了企业的竞争力。

2.数控电火花加工技术的发展趋势

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，提高加工性能，同时考虑降低机床制造的成本。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。总之，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。

3.结论

在模具工业技术快速发展的新形势下，数控电火花加工技术已取得了突破性的进展，其不仅在过去及和现在的模具制造中被广泛应用，相信在今后的模具加工中其也必将发挥重要作用。

【参考文献】

[1]张潮.电火花机床侧向加工装置[J].新技术新工艺，1992（02）.

[2]DM7140（HY-02A出口型）电火花加工成型机床[J].电加工与模具，1988（06）.

电火花机床说明书 篇4

摘 要

通过《机床夹具设计》课的课堂学习，我们初步掌握了夹具设计基本理论知识。本课程设计即为了给我们创造一个运用课堂理论知识，解决较复杂问题的平台，锻炼我们综合利用所学知识的能力，初步接触一下“设计”的味道。课程设计的主要内容和要求主要是完成所给两个零件所需工序的夹具设计（钻模夹具和铣床夹具）。根据设计任务书完成根据给定条件分析零件的工序基准，确定定位方案；确定定位元件，布置引导元件；夹紧装置，并根据加工精度要求，合理设计分度装置，最终设计出夹具体，并进行尺寸标注。

关键字：

机床夹具设计

定位元件

夹紧装置

定位误差

I

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

目录

摘 要...................................................................................................................................I 1设计任务................................................................................................................................1 2 零件的装夹..........................................................................................................................3

2.1零件的工艺和精度分析...............................................3 2.2 定位设计...........................................................3 2.3对刀引导装置.......................................................5 2.4夹紧方案...........................................................5 2.5 分度对定机构设计...................................................6

3夹具加工精度分析.............................................................................................................6

3.1 定位精度...........................................................6 3.2 对刀精度...........................................................6 3.3安装精度...........................................................6 3.4夹具精度...........................................................7

总 结......................................................................................................................................8 参考文献...................................................................................................................................9

II

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

1设计任务

本次设计夹具分为钻床夹具和铣床夹具两个内容具体如下：

0.1钻床夹具如图1-1所示，本工序需钻M10螺纹底孔8.4mm，孔15.81F8、槽14.20mm0.1和拨叉510mm在前面工序已完成。工件材料为45钢，毛坯为锻件。成批生产，所用设备为Z525立式钻床。设计8.4mm孔夹具。

图 1-1 拨叉钻孔工序图

铣床夹具设计如图1-2所示，需在零件上铣宽12mm的槽，孔11H7、15.81F8在前面工序已经完成。工件材料为铸钢ZG310-570(GB/T 11352-1989),成批生产,所用设备为X62W,设计铣12mm夹具。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

图 1-2 铣槽工序图

图 1-3菱形销

《 机床夹具设计课程设计 》说明书 零件的装夹

2.1零件的工艺和加工精度分析

拨叉零件（零件一）毛坯材料为锻件形状不规则，基本工序：铣15.81F孔的左右

0.1端面，钻15.81F8孔并铰孔保证粗糙度和位置度，右端忽沉孔；铣510mm槽，铣0.1mm槽。钻8.4mm孔、攻10mm螺纹孔；检验。本次夹具设计为钻8.4mm孔设计14.20夹具有一定对称度和位置度要求。

第二个零件（零件二）毛坯材料为铸钢，基本加工工序：铣削零件的左右平面保证0.03260.03mm；钻24H8孔，扩孔、铰孔，同样钻11H7孔，并扩孔铰孔达到要求，保证两0孔R140-0.08、R18-0.08位置精度；铣12mm槽，有对称度要求。6销孔配作要求。

2.2 定位设计

零件一【1】：为保证8.4mm孔对基准孔15.81F8垂直并对孔中心线的对称度要求，应当限制工件的斜，应当限制位通孔

三个自由度；为保证孔8.4mm处于拨叉的对称面内且不发生扭

0.1自由度；为保证孔对槽的位置尺寸3.10.1mm，还应该限制

自由度。孔移动不限制，因此，本夹具限制5个自由度。

定位方案：工件上孔15.81F8精加工过，作为主要定位基准可满足基准重合，采用心轴定位可限制

四个自由度。心轴水平放置并保证与钻床主轴垂直共面，可保证所钻孔与基准孔之间的垂直度对称对要求，由于成批生产，精度要求不是很高，采用间隙配合，定位精度取决于孔与心轴的间隙配合误差。

为限制

0.1的转动在拨叉槽口510mm为定位基准。槽口两侧面放置一菱形销，采用配合为51H8g6。为限制

0.1的移动以14.20mm的两侧面为定位基准，考虑到拨叉的结

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

构，采用有对称斜面的偏心轮定位，定位的同时并进行夹紧。定位间隙可消除。

定位元件：孔15.81F8采用中间对应孔8.4mm的位置钻11mm排屑孔的心轴，配合采用F8/h7。菱形销为标准件选用直径51mmB型固定式菱形销。（心轴直径d≤35mm，用T8A钢制造，热处理硬度为58～64HRC，定位销>16mm,20钢渗碳深0.8～1.2mm淬火53～58HRC）。

0.1定位误差分析：在Y方向上，加工8.4mm孔，定位基准为孔轴线，工序基准是14.20槽的对称平面，基准不重合，存在基准不重合误差，定位尺寸

ΔB=0.2mm【2】 ΔY=0

l0.1为3.10.1。d ΔD=ΔY+ΔB=0.2mm(1-1)0.11加工尺寸3.10.1公差T=0.2，ΔD<3×0.2 定位方案满足工件本工序加工要求。对于

X方向上，采用心轴定位，定位基准工序基准同为心轴轴线，基准重合，孔15.81F8【3】0.043（）公差T=0.027,轴15.81h7（0，公差T=0.018.0.0160.018）

ΔB=0 ΔY=(δD+δd+Xmin)/2(1-2)=（0.018+0.027+0.016）/2=0.0305mm

ΔD=ΔY+ΔB=0.0305mm 加工孔对称度为0.2mm，ΔD<1×0.2 所以，定位方案满足工件本工序加工要求。

3零件二：为保证12mm槽的关于基准A的对称度要求，应限制0.232-0.2mm应限制，为保证槽深自由度，在方向上不限制，所以本工序限制5个自由度。

定位方案：工件孔11H7已经精加工配合精度要求高且表面粗糙度高，选作定位基准，采用销定位，限制了工件的制工件

两个个自由度，另一孔24H8采用短菱形销定位限（削边方向应垂直于销与心轴的连心线）。在一侧端面定位时，由于工件端面，不至于产生过定位现象。面加工精度不高，所以两销采用阶梯面同时限制工件心轴水平放置，两销中心线与主轴平行。中批生产，且精度要求不高，采用间隙配合。

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定位元件：孔11H7采用直径11mm短圆柱销定位,圆柱销为非标准件,需在A型【4】固定式圆柱销的基础上增加一直径30mm阶梯环面（图 1-3），孔与心轴间隙配合，采用H7/f6。菱形销与孔24H8同样采用间隙配合，采用H8/f7。菱形销为非标准件,需在B型可换式菱形销的基础上增加一直径40mm阶梯环面，两阶梯面在机床主轴方向共面。（定位菱形销>16mm,20钢渗碳深0.8～1.2mm淬火53～58HRC，圆柱销淬火53～58HRC）

0.2定位误差分析：尺寸320.2mm，其工序基准为零件圆弧表面母线，定位基准为11f60.0210.016短销轴线，基准不重合，孔11H7（0）,短销 11f6（--0.027）

ΔB=0.08mm

ΔY=(δD+δd+Xmin)/2

=（0.021+0.011+0.016）/2 =0.024mm ΔD=ΔY+ΔB=0.104mm 0.21加工尺寸320.2公差T=0.4，ΔD<3×0.4，定位方案满足工件本工序加工要求

对于槽12mm有对称度要求，定位基准为工件的右端面，工序基准为工件X方向的对称平面，基准不重合。

ΔB=0.06/2=0.03mm ΔY=0

ΔD=ΔY+ΔB=0.03mm 加工槽对称度为0.1mm，ΔD<1×0.1 所以，定位方案满足工件本工序加工要求。

32.3对刀引导装置

零件一：采用钻套定位，由于本工序是为下面攻丝钻孔，且在工序集中一起，所以采用快换钻钻套，（钻套孔径d≤26mm，用T10A钢制造，热处理硬度为58～64HRC）。

零件二：采用直角对刀块对刀，同时能对XZ方向进行对刀，使用对刀块对刀时，在刀具和对刀块之间用塞尺进行调整，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损。2.4夹紧方案

零件一：在槽14.2mm处采用对称斜面的偏心轮进行定位夹紧，当偏心轮转动时，《 机床夹具设计课程设计 》说明书

使斜面与槽贴紧，使工件在心轴方向被固定，定位同时起到夹紧的作用。钻孔切削力不大，故工作可靠。零件二;采用螺旋压板夹紧机构对工件的左端面进行夹紧。2.5夹具体设计

零件一：考虑到拨叉的结构及定位夹紧方案，夹具体结构采用铸造件，心轴与夹具体使用过度配合，销钉为过度来配合（用限位螺钉紧固）。采用铰链式可翻转式钻模板，且钻模板用支撑钉保证钻模板的位置。

零件二：夹具体结构比较简单，使用型材类材料。心轴、销钉与夹具体使用过度配合，销钉用限位螺钉紧固。

3夹具加工精度分析

3.1 定位精度

对于零件一影响工件定位精度的尺寸公差包括：工件内孔与心轴的配合尺寸零件二影响工件定位精度的尺寸公差包括:大孔与心轴的配15.81F8h7和挡销的尺寸。合尺寸24H8f7,小孔与菱形销的配合尺寸11H7f6，以及两个销的阶梯面的位置度。

3.2 对刀精度

对于零件一对刀误差主要钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。对于零件二对刀误差主要是对刀是的人为误差。

3.3安装精度

零件一体积比较小为移动式夹具，无安装精度。零件二影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

3.4夹具精度

零件一：影响夹具精度的尺寸和公差为定位心轴与安装平面的平行度，影响对称度

0.10．2 mm的夹具误差为菱形销对定位心轴的对称度。影响14.20的夹具误差为定位面到导向孔轴线的尺寸公差。及导向孔对安装基面的垂直度。

0。20.02零件二：影响尺寸32影响对称度0.2精度的夹具误差为两销的位置尺寸公差420.02。0.1mm的夹具误差为对刀块的位置误差。

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总 结

本次夹具设计关于第一个拨叉夹具设计主要特点是使用对称斜面的偏心轮进行定位夹紧，定位夹紧同时进行提高了加工效率，并且使用快换的钻套可以同时进行两步工序，保证了加工孔的精度，并提高了效率，同时对于夹具体的材料选用铸铁，节约了成本。本夹具主要还有一下缺点需要今后进行改正，心轴定位处的排屑不好，在加工完成后把工件从心轴取出是容易划伤已经精加工过的内孔，同时使用翻转式钻模，精度不高，磨损严重。有待以后改正。

第二个铣床计夹具特点是限制工件沿销移动时采用了阶梯式销定位，在保证夹紧同时减少了定位元件的数量，防止了工件的过定位发生。使用了精加工过的孔定位提高了槽的加工精度。缺点是夹紧部位处的强度较低容易影响加工精度。有待以后改正。

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参考文献

[1] 李存霞、姬瑞海．机床夹具设计与应用【M】．第3版．北京：清华大学出版社，2011．P226-P228 [2] 李存霞、姬瑞海．机床夹具设计与应用【M】．第3版．北京：清华大学出版社，2011．P50-P58 [3] 周兆元、李翔英编.互换性与测量技术基础【M】．第3版．北京：机械工业出版社，2011．

电火花机床说明书 篇5

精密电火花成型机床的机械系统各个组成部件设计中, 主轴支承系统是一个极其重要的部件, 它的动态力学性能直接影响主轴电极头的加工精度。支承系统结构的设计尺寸和布局形式, 决定了其本身的各个动态特性。往往由于结构设计不合理, 导致支承系统强度、刚度不足, 产生各种变形、振动, 加工时电极头与工件间产生相对变形和振动, 使零件加工精度降低。因此, 在设计主轴支承系统时, 考虑其动态性能显得尤为重要。

1 电火花成型机床主轴支承方案

主轴箱的支承结构如图1所示。主轴箱与溜板联接, 溜板通过2根直线滚动导轨支承在龙门上, X轴的伺服电机固定在龙门上, 通过同步带驱动X轴滚珠丝杠转动, 从而驱动主轴箱沿龙门作X方向的运动。

龙门是本电火花成型机床主轴部件的基础支承结构件, 它的力学性能好坏将直接影响到机床主轴的加工精度, 本文将着重对其进行动态力学性能分析。

2 主轴的运动学仿真

电火花成型机床主轴Z向往复运动是造成主轴支承结构动态变形的主要因素。因此首先模拟主轴Z向运动, 检验主轴运动参数 (速度、加速度和行程) 是否符合设计要求。另外通过仿真后得到主轴运动加速度, 可以得到惯性力, 为动态性能分析提供计算条件。

2.1 仿真模型的建立

综合考虑后面计算精度的影响及有限元模型的计算规模, 根据圣维南原理, 对部分特征如倒 (圆) 角、小凸台、小螺钉孔、螺纹等进行了适当简化[1]。在UG中建立龙门及其他部件的简化模型, 龙门三维模型如图2所示, 龙门三视图如图3所示。并将三维模型以Parasolid格式导入ADAMS/View中进行运动学仿真分析, 导入ADAMS中的运动学仿真分析模型如图4所示。

进行运动学仿真时, 将研究对象定义为多刚体系统。并根据研究目的将构件定义成物体, 将物体间的运动约束定义为铰接。运动学仿真分析时, 不考虑外力的作用。

2.2 仿真结果分析

通过仿真分析, 得到主轴Z向运动加速度曲线、速度曲线和运动行程曲线如图5~图7所示。

由图5可以看出, 主轴在0~0.16 s作变加速运动, 加速度曲线成正弦函数形状, 启动加速度为0, 理论上不存在冲击。在0.16~3.5 s主轴作匀速运动。在3.5~3.66 s作变加速运动, 加速度曲线成正弦函数形状, 缓冲后在3.66 s时停止运动。主轴的最大运动加速度可达747.452 6 mm/s2。

由图6可以看出, 在t=0~0.16s内, 速度由0增至80mm/s;在0.16~3.5 s范围内, 速度保持在80 mm/s不变;在3.5~3.66 s内, 速度由80 mm/s减至0, 速度最大值为80 mm/s。一般电火花机床主轴运动的最快速度为60~90 mm/s, 因此, 设计基本符合快速进给要求。

由图7可以看出, 主轴Z向的行程为:

S=390.902 9-111.645 6=279.257 3 mm, 一般电火花机床主轴行程在250~350 mm之间, 因此设计基本符合电火花机床行程要求。

3 主轴电极的流固耦合分析

电火花成型机床主轴电极在抬刀或加工完退回, 直至离开工作液的整个过程中, 将受到工作液对其表面的阻力。整个过程的受力分析, 是属于流固耦合问题。研究主轴电极的受力对主轴支承件———龙门的动态性能分析具有重要指导意义。

3.1 耦合模型的建立

常用通用电极有圆柱体和长方体两种形状。考虑到电极实际模型与煤油的耦合面积和接触时间, 通过计算后以一个半径为0.03 m、高度为0.1 m的圆柱体和一个长、宽、高分别为0.05 m×0.05 m×0.1 m的长方体表示为电极头简化几何模型进行比较分析。现以圆柱体电极头为例, 考虑到实际工作液煤油的较大体积容量, 因此提取能包容电极头的部分煤油分析。现以0.3 m×0.3 m×0.15 m的长方体作为煤油的分析模型。

对电极和煤油划分网格, 定义单元边长分别为5 mm和15 mm。电极的单元总数:2 800, 节点总数:3 381;煤油单元总数:4 000, 节点总数:6 034。

定义电极材料为紫铜, 材料为各向同性、介质均匀。取其弹性模量为E=118 GPa;泊松比μ=0.35;密度为ρ=8.9 g/cm3。煤油密度为0.8×103 kg/m3, 体积模量Bulk Modulus=1.7GPa, 黏性系数0.004。

将电极头网格定义为拉格朗日体单元 (Lagrangian Solid) 。将煤油网格定义为欧拉体单元 (Eulerian Solid) , 材料为单种非理想流体Hydro (PEULER1) 。

在电极头刚体6个运动自由度中, 限制3个旋转自由度和X、Y轴2个移动自由度。定义电极沿Z轴正向, 以定义的速度场 (如图8所示) 脱离煤油。速度场是主轴在ADAMS里的仿真速度曲线导入Patran得到的。

在欧拉初始条件中, 定义煤油初始形状、初始值 (包括速度、密度、黏性系数等) 和前者参数的作用域。

为了使模型的欧拉和拉格朗日部分 (即煤油网格和电极头网格) 发生耦合, 首先要做的是在拉格朗日网格上创建一个封闭的“面”。这个面用来在欧拉域和拉格朗日域之间传递力, 所以定义两者的耦合面为电极表面单元面与煤油单元网格接触面, 也是煤油材料的流场边界。

定义重力方向沿Z轴负方向。分析总时间为1.4 s, 每0.01 s输出结果。输出内容为耦合面的Z向受力, 以时间历程文件格式输出。

3.2 耦合结果分析

圆柱体电极头受煤油阻力大小变化如图9所示。

分析图9曲线变化可以得知:圆柱体电极最大受力是在0.53 s时, 沿Z轴负向受力47.263 N。另外在0.73 s时, 受Z轴负向力21.545 N;在1.09 s时, 受Z轴负向力27.529 N, 对电极也有较大影响。这3个瞬间时刻, 电极运动速度都为80 mm/s。

同理通过Dytran计算得到长方体电极受煤油阻力大小变化如图10所示。

分析图10曲线变化可以得知:长方体电极最大受力是在0.72 s时, 沿Z轴负向受力12.597 N。另外在0.75 s时, 沿Z轴负向受力9.482 N对电极也有较大影响。这二个瞬间时刻, 电极运动速度都为80 mm/s。

通过耦合计算分析, 得到如下结论:

1) 电火花机床主轴支承部件的设计中, 支承部件动态的受力分析除了考虑主轴部件的重力和运动产生的惯性力外, 工作液 (煤油) 对主轴电极的阻力将对支承部件的受力产生一定影响, 几个瞬间时刻更是不容忽视。通过对常用两种电极头形状受力求解分析后, 圆柱体电极在几个瞬间受力比长方体电极受力大, 在下阶段的有限元分析和优化设计中, 采用圆柱体电极受到的阻力做分析。

2) 通过比较两种电极受力情况, 可以得到影响耦合力大小的三大主要因素:电极形状、电极和煤油耦合面积、电极运动速度场。

4 龙门的优化设计

本文设计了4种结构的龙门, 如图11所示。图11A为带开口的封闭结构, 图11B~D为带筋板的开式结构。

对于主轴支承件龙门结构, 其动刚度与结构有很大关系。各阶固有频率与结构系统单位质量的刚度平方根成正比, 固有频率高, 说明单位质量的刚度高, 可作为结构动态设计的一个优化目标[2]。

由于龙门低阶模态对加工过程稳定性及加工精度影响较大, 因此, 提取前4阶模态进行分析。几种结构龙门的前4阶固有频率如表2所示。计算结果表明带开口的封闭结构的低阶固有频率最高, 其余三种结构的低阶固有频率比较接近。

由于加工过程中, 电极往复运动的频率为40~60 Hz, 理论上4种结构龙门其固有频率都能避开共振。但龙门的第一阶频率越高, 引起共振的可能性就越小。另外, 考虑到图11中A方案所示的龙门结构便于X、Y轴伺服电机的安装, 因此, 本文将选择图11中A方案所示的龙门结构。

A方案龙门的前4阶振型如图12~图15所示, 振型分析如表3所示。

5龙门的动态分析

动态分析的目的是为了验证主轴在工作液里运动时, 主轴支承件龙门的受力强度及变形是否符合设计要求。

如图16所示, 根据GB/T 19362.1-2003标准, 龙门式机床X轴线和Y轴线的平行度匀差是在2 000 mm测量长度内为0.02 mm, 测量长度每增加1 000 mm, 公差增加0.005 mm[3,4]。

主轴在工作液里的一个运动周期 (如图17所示, 定义加速度、速度向上为正) , 龙门呈现4种受力状态, 如表4 所示。从表4中可以看出, 龙门所受最大合力时是同时受竖直向下重力、惯性力和耦合力作用, 即主轴运动状态3这种情况。下面对龙门在这种极限运动状态情况下的各向变形进行求解。

结合上面所求的主轴惯性力和液体对主轴的耦合力, 龙门的各向变形如表5所示。

通过对龙门极限状态的动态性能进行分析, 各向变形均符合设计要求, 外框封闭的龙门结构设计合理。

6 结语

1) 本文对主轴支承件动态分析中, 充分考虑了引起动态变形的两个因素———惯性力和耦合力, 为支承件设计提供了更为坚实的理论基础。

2) 通过方案比较的优化设计方法和动态分析结果, 证实了采用带开口的封闭支承结构相对其他方案是最为合理的, 是符合国家设计标准的。

3) 本文只对支承件动态强度方面进行了分析, 如要设计出成熟的产品, 还需进一步结合有限元方法进行可靠性分析、疲劳分析, 提高理论分析精度。

参考文献

[1]章正伟.XK717数控铣床结构件动态分析及优化[D].杭州:浙江工业大学, 2004.

[2]张宪栋, 徐燕审, 林汉元.基于FEM的数控机床结构部件静动态设计[J].机械设计, 2005, 22 (5) :46-48.

[3]机床设计手册编写组.机床设计手册:第3册[M].北京:机械工业出版社, 1986.

电火花机床说明书 篇6

“篮球架模型的制作”项目在数控电火花线切割实训教学中的作用和地位

数控电火花线切割机床操作是我校机加工专业学生必须掌握的一项技能, 要让学生充分融入到学习中, 选择一个好的项目是关键。中职学生好动、好玩, 充满了生机和活力, 篮球架是他们生活中最熟悉不过的东西, 让他们利用现有的机床加工出他们喜欢的产品, 可以很好地提高学生学习的兴趣。项目是教师教学所采取的手段, 而使学生掌握技能才是我们的目的。

数控电火花线切割加工技能中, 如何保证加工的精度, 是此项技能的核心部分。通过完成“篮球架模型项目”, 让学生带着任务、带着兴趣, 掌握这一重要技能。

教学目标设计

教学目标分为三个层面的设计:知识目标、能力目标、职业素养目标。知识目标关注学生的长远发展, 能力目标关注学生的技能进步, 职业素养目标关注学生的职业道德、职业习惯的养成。由于职业素养的形成具有隐性的特点, 所以在教学过程中表现为逐渐渗透。

(一) 知识目标分析

理解线切割间隙补偿的分析与计算此项目标中, 要求学生理解间隙补偿值的计算过程。具体的数值计算形式上比较简单, 但如果学生不能理解其计算涉及的因素, 同样也会造成学生不能适应生产过程中的变化。具体体现在如果电参数及电极丝直径发生变化时, 如何调整各计算参数等。所以, 在此目标实施过程中, 应重视对计算原理的讲解, 将分析影响其因素的变量作为重点目标。

正确设置间隙补偿设置间隙补偿是线切割机床操作必须掌握的技能之一, 加工符合图纸要求的零件是机械制造行业的核心行为。如果能正确掌握此项技能, 就能为今后的加工操作奠定基础, 提高加工效率。

(二) 能力目标分析

在教学过程中, 通过分析实际产生的问题并寻求解决的办法, 能够提升学生分析能力和解决问题的能力。在教学过程中, 需要引导学生积极参与, 培养学生解决问题的能力。掌握零件的加工精度控制方法也是该专业必须掌握的技能之一。

(三) 职业素养目标分析

职业素养是职业技能训练的重要内容, 应渗透在整个教学活动过程中, 不断潜移默化地影响学生、塑造学生, 让学生养成良好的职业素质和职业道德。

(四) 教学条件分析

第一, 环境因素。本节教学活动在实训楼B201线切割模块教室进行, 属于理论实践一体化教学模式。第二, 人的因素。机电0704班, 共20人, 分5个小组进行。第三, 设施因素。场内共配置线切割机床5台、钻床1台、电脑10台、辅助工具若干。第四, 信息因素。每组一张零件图纸、每人操作的数据及反馈表一份。第五, 时间因素。本节课的“篮球架模型项目”由小组合做, 每组产生一件产品, 每位学生的加工练习在后面的三节课中完成。

学生情况分析

机电0704班学生为20人, 他们已通过了三个模块的考核 (普车、数控车、CAD) , 现已基本适应项目教学法的学习流程。学生学习主动性一般, 已掌握基本零件图的识读, 具备一定的数控加工基础。

线切割技能方面, 学生已掌握线切割加工原理、机床的基本结构, 简单的工件装夹、找正, 基本的机床加工操作以及直线编程的方法。

学习内容分析

教学重点:采用间隙补偿控制零件的加工精度。

教学难点:间隙补偿的分析计算及间隙补偿的设置方法。

(一) 分析本节教学重点

间隙补偿控制零件精度在线切割技能中属于核心能力。学生掌握了此项技能就完成了本节课教学的中心任务和今后的“篮球架模型”项目。

(二) 分析本节教学难点

间隙补偿的分析方法, 对学生今后适应不同的生产条件有非常重要的作用, 但是鉴于学生的实际认知水平, 大部分学生完全掌握这一知识点有一定的难度, 本节要突破的是学生理解间隙补偿的功能及其设置方法。间隙补偿的设置方法, 需要学生操作“单板机”来完成, 此项操作的动作技能要求较高, 学生对单板机的操作要达到一定的水平, 才能流畅地进行操作, 即使学生对此项技能的掌握达不到预期的效果, 在后面的实训中, 学生还会多次遇到同一问题, 最终大部分学生是可以掌握此项技能的。

教学策略的选择

分析本节课的实质, 是采用项目教学法的思想, 但项目教学法中对学生的初始技能有一定的要求, 而学生此时尚未形成一定的技能, 所以本节课教学采用的方式是:引出问题、理论分析、实践验证、总结, 基本上符合“布卢姆掌握学习教学策略”, 通过评价学生技能掌握情况, 引起学生学习动机;对出现的问题进行理论分析;以小组的形式完成实践验证;进行补救教学, 提供二次学习机会;总结后再次进行实践验证;学生进行技术总结。要注意的问题是:由于实施这些过程需要的时间较长, 尤其是实践验证的时间很难控制, 所以后面的步骤将在下一节课再继续进行。

教学媒体选择

教学中适当选择多媒体教学, 主要目的是:以一种信息为主, 其余的一种或两种信息配合, 对可能忽视的内容加以强化。

本节课中, 选择多媒体的意图是, 通过多媒体展示的图片, 激发学生的学习兴趣;通过屏幕的使用, 减少图纸发放、绘制的时间;间隙补偿的教学内容, 由于涉及的情况较抽象, 不容易通过观察得到经验, 如果把多媒体的优势与教师讲解结合起来, 有利于学生记忆和应用。笔者根据上述的情况选择使用多媒体教学, 确定多媒体的内容。

教学过程设计模型

评价方案

在本节课中, 评价学生的方法从三个方面体现:

一对一评价在学生技能操作过程中, 教师对学生进行巡回指导, 学生在技能操作过程中的表现, 由该组组长来评价。

小组评价主要针对小组完成的工作质量, 教师对每组给予定性的评价。

教学反馈教师跟踪学生的学习情况和学生群体性的学习问题, 据此调整后续的实训教学。

教学反思

教法分析根据本节课的特点, 采用引导发现和归纳概括相结合的教学方法, 通过提出问题、思考问题、解决问题等教学过程, 观察对比、概括归纳、小组合作学习等方法完成间隙补偿的分析计算和间隙补偿的设置方法。在整个教学过程中, 充分调动学生的主体能动性, 让每一个学生充分地参与到学习活动中来。

学法分析学生在教师创设的问题情境中, 通过观察、类比、思考、探究、概括、归纳及动手尝试来解决问题, 体现了学生的主体地位, 培养了学生由具体到抽象、由特殊到一般的思维能力, 形成了实事求是的科学态度, 增强了操作动手能力, 以形成良好的职业素养。

需改进之处第一, 教师在讲述概念时应积极调动学生的想象力, 随时关注学生的反应, 鼓励学生表达自己的想法, 调动学生的思维能力;第二, 学生在操作时, 教师应加强巡回指导, 对个别学生提出的具体问题应点到为止, 给学生留有思考的余地;第三, 在教学过程中, 教师应进一步提高教学技巧, 加强应变能力, 及时发现学生的闪光点, 让每一个学生都能找到自己的位置, 从而提高学习的积极性。

参考文献

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