检索结果-南通市图书馆

作者：刘羽卓哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来，航空航天、精密仪器、生物医药、电子信息等各个领域对高精度微细机械零件、复杂微细三维结构的需求不断增加，机电系统的微型化已经成为现代世界技术进步的一个重要趋势。微细电火花线切割加工（Micro-WEDM）属于微细加工方法... 详细信息

近年来，航空航天、精密仪器、生物医药、电子信息等各个领域对高精度微细机械零件、复杂微细三维结构的需求不断增加，机电系统的微型化已经成为现代世界技术进步的一个重要趋势。微细电火花线切割加工（Micro-WEDM）属于微细加工方法之一，能够加工出微齿轮、微模具、微刀具等具有微细结构的微细零件，由于其通常使用煤油作为工作介质，容易造成污染与浪费，工作介质侧向浇注的供给形式导致电极丝振动更加严重，在加工过程中容易出现短路、拉弧、集中放电等不稳定现象引起频繁回退甚至断丝，因此本文提出在微细电火花线切割加工中实现工作介质可切换的同轴供给方式，探究微细电火花线切割加工在多介质中的工艺特点，以期改善加工间隙流场，提高工艺性能。　　本文搭建了气液可切换工作介质供给系统，实现多介质中的微细电火花线切割加工。通过FLUENT软件设计同轴射流装置内部流道，根据多介质射流流场仿真进行结构优化，选用30°出射角度实现多介质的同轴供给。为了后续评估流场排屑能力，基于FPGA设计并搭建了放电检测装置的软件、硬件、上位机等部分，对检测效果进行了实验验证，所设计的放电检测装置能够实时检测并显示加工过程中的放电状态。　　本文通过FLUENT软件对多介质中微细电火花线切割加工直缝的间隙流场进行仿真，分别探究在多介质中加工时间隙流场状态的特点。稳态仿真模型的结果说明底面出口流量随着厚度的增加而减小;电极丝回退的瞬态仿真模型的结果说明电极丝回退运动对于空气介质间隙流场流速的提升大于煤油介质;通过在加工间隙中加入电蚀产物颗粒进行离散相瞬态仿真，对比分析了使用多介质加工时的排屑机理，仿真结果表明使用空气介质时需要更短的时间将电蚀产物颗粒完全排出加工区域。在切缝加工过程中通过放电检测装置检测其放电状态，实验结果表明使用空气介质时放电率高而连续，电极丝回退减少，间接验证了仿真模型的准确性。　　本文通过螺旋槽切缝加工实验证明了工作介质的同轴供给方式能够有效地提高加工效率与缝宽一致性。通过电容、电阻、脉宽等电参数的单因素工艺实验探究电参数对工艺性能的影响规律，实验结果表明使用空气介质进行加工时在相同电参数下材料去除率提高25%以上且表面粗糙度更小。为了进行以微齿轮为代表的微零件加工，本文提出在原位使用空气介质进行双边大余量去除，使用煤油介质进行单边微结构成型的组合工艺方法，使用优化后的电参数进行微齿轮的加工，验证了该方法的能够在文中实验条件下将微齿轮的加工效率提高28%。

关键词：微细电火花线切割同轴供给间隙流场仿真放电检测放电状态

内冲液电火花加工间隙流场电蚀产物分布对间隙电场影响研究

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内冲液电火花加工间隙流场电蚀产物分布对间隙电场影响研究

旋转内冲液微小孔电火花/电解组合加工技术研究

第18届全国特种加工学术会议

作者：刘洋郭永丰张延勇哈尔滨工业大学机电工程学院

内冲液式电火花加工小孔过程中,利用管电极内高压内冲液加速放电间隙内电蚀产物的排出,可以有效缩短电蚀产物在加工间隙内的平均滞留时间,降低加工间隙的电蚀产物浓度,进而减少因电蚀产物聚集导致的短路、拉弧及集中放电现象,有利于维... 详细信息

内冲液式电火花加工小孔过程中,利用管电极内高压内冲液加速放电间隙内电蚀产物的排出,可以有效缩短电蚀产物在加工间隙内的平均滞留时间,降低加工间隙的电蚀产物浓度,进而减少因电蚀产物聚集导致的短路、拉弧及集中放电现象,有利于维持火花放电的稳定,提高加工效率。然而实际加工中由于放电过程迅速,放电间隙狭小,难以对间隙流场内电蚀产物分布状态进行直接观测,影响电蚀产物运动和极间电场关系的进一步研究。因此有必要建立内冲液电火花加工间隙流场仿真模型,分析内冲液压力、放电间隙大小对流场特性参数的影响规律,研究电蚀产物在流场中的分布规律和电蚀产物分布对极间电场的影响。基于流场仿真软件Fluent对内冲液式电火花加工高温合金间隙流场进行建模仿真,分析内冲液压力对流场特性的影响,研究电蚀产物在流场中的分布规律以及不同材料电蚀产物对极间电场的影响。基于雷诺平均模拟法k-ε模型建立间隙流场几何模型,将电火花加工间隙流场视为固液两相耦合,因此在运用欧拉方程进行连续相煤油工作液的计算基础上,使用拉格朗日方程计算颗粒相电蚀产物在加工间隙中的运动轨迹。首先对内冲液电火花加工间隙流场进行了分析。仿真结果表明,在极间间隙40μm、冲液压力3MPa时,间隙流场内存在负压区域和压降区域,各区域内流速明显不同。随后进行了间隙流场对电蚀产物分布的影响研究。在达到稳定状态的流场内,同时释放铜和高温合金两种不同材质,Φ2、Φ5、Φ8三种不同直径的电蚀产物颗粒,研究颗粒的运动及分布状况。仿真结果表明:由于释放位置的不同,铜颗粒在负压区域产生了回旋运动并在此处聚集,在一定时间后,颗粒从负压区域逃离并沿着高温合金颗粒的运动轨迹向小孔内壁移动;当颗粒运动到小孔内壁和小孔底面的交界处时,在低压和低流速的共同作用下,直径小的铜颗粒在此处堆积难以随冲液排出,可能导致该处产生集中放电现象。最后,为了研究间隙流场内电蚀产物的分布对极间电场的影响,在流场仿真结果的基础上进行了电场仿真研究。仿真结果表明:悬浮颗粒的有无影响着极间电场的分布;低压、低流速区域的颗粒堆积造成工件所带电荷向堆积颗粒转移分散,致使场强发生变化,并且当堆积的颗粒为导体时,颗粒的材料变化对极间电场没有影响。

关键词：电火花加工内冲液电蚀产物间隙流场仿真

来源： cnki会议评论

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旋转内冲液微小孔电火花/电解组合加工技术研究

作者：张世浩哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着机械结构微型化的不断发展,具有高深径比的微小孔在航空航天、电子工业及小型医疗设备等各个领域有着广泛的应用前景。这些微小孔零部件通常采用难加工材料如不锈钢、硬质合金和陶瓷等,往往需要具有较大的深径比,同时为了保证其使... 详细信息

随着机械结构微型化的不断发展,具有高深径比的微小孔在航空航天、电子工业及小型医疗设备等各个领域有着广泛的应用前景。这些微小孔零部件通常采用难加工材料如不锈钢、硬质合金和陶瓷等,往往需要具有较大的深径比,同时为了保证其使用性能,微小孔还要兼顾精度与表面质量。然而,作为微小孔加工常用的加工方法如微细电火花(micro-EDM)与微细电解加工(micro-ECM),很难实现所有的工艺要求。微细电火花加工微小孔具有较高的加工效率和深径比,但所得微小孔表面存在重铸层缺陷,且具有一定的锥度;微细电解加工微小孔可以获得较高的表面质量,但加工效率偏低,且无法达到较大的加工深度。因此,结合微细电火花与电解加工的优势,开展微小孔的电火花电解组合加工技术研究对提高微小孔性能具有重要意义。本文采用高速旋转内冲液电极进行微小孔的电火花电解组合加工技术研究,以实现微小孔加工兼顾高效率、大深径比和高表面质量。本文对内冲液微小孔电火花电解组合加工工艺进行了简要的分析并选择了合适的工艺方法,同时按照工艺需求在同一机床上完成了组合加工平台的搭建。为了提高微小孔加工效率,进行了电火花电解复合脉冲电源的研制。最后通过内冲液微小孔电火花加工的基础实验,分析电流和电容等电参数对加工效率和电极损耗的影响规律,确定最佳的电流和电容加工参数,并得到在该参数下所得微小孔的单边加工间隙等数据,为后续组合加工去除重铸层提供了实验基础。同时,利用计算流体力学软件对内冲液微小孔电火花加工间隙流场进行仿真,分析冲液压力、电极转速和加工深度等因素对间隙内流场速度分布与蚀除颗粒积累浓度的影响。在此基础上,分别改变冲液压力、电极转速和加工深度进行内冲液微小孔电火花加工实验,分析其对加工效率以及电极损耗的影响,进而对仿真结果加以验证。通过仿真与实验分析,增大冲液压力可以明显提高间隙流场工作液速度并提高加高加工效率及降低电极损耗。而电极转速间隙流场影响并不显著,但通过实验发现,提高电极转速可以改善间隙内放电状态从而提高微小孔加工效率并有利于降低电极损耗。加工深度的增加虽然会使间隙蚀除产物浓度有略微的上升,但内冲液的方式可以使加工过程中间隙流场始终具有较高的速度以利于蚀除产物的持续排出,从而保证在较大深度下微小孔加工的正常进行。根据以上仿真与实验的基础,确定了内冲液微小孔电火花加工的最佳加工参数。为了电火花电解组合加工的顺利进行,选择并配制了以NaClO3+EDTA-2Na为电解质的中性电解液。通过微小孔的内冲液电火花加工与组合加工对比实验,发现组合加工使微小孔表面重铸层基本被去除,同时锥度也得到明显改善,证明了组合加工的实际可行性。在此基础上,以5mm的304不锈钢为工件分析了电解加工时间与电解质浓度对微小孔重铸层的去除情况,得到了去除重铸层所需的合适时间和电解质浓度。最后,分别选用3mm、5mm和7mm的工件进行组合加工实验,得到不同深度下电解加工去除重铸层所需的适宜时间。

关键词：微小孔电火花电解组合加工内冲液间隙流场仿真深径比重铸层

超声振动辅助电火花加工SiCp/Al复合材料技术研究

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超声振动辅助电火花加工SiCp/Al复合材料技术研究

作者：李聚才山东大学

学位级别：硕士

碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料在比强度、比刚度、密度、可焊性、研磨性以及导热性等方面有着显著的竞争优势,在航空航天、汽车制造以及电子科技等行业得到了广泛的运用。由于此材料富含高硬度SiC陶瓷增强体,当使用传统机加工... 详细信息

碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料在比强度、比刚度、密度、可焊性、研磨性以及导热性等方面有着显著的竞争优势,在航空航天、汽车制造以及电子科技等行业得到了广泛的运用。由于此材料富含高硬度SiC陶瓷增强体,当使用传统机加工对其加工时,SiC颗粒强力刻划刀片具表面会使得刀具磨损严重,加工成本较高,成型精度较差。相对于传统的机械加工,电火花加工具有无宏观切削力、适用范围广、易获得微小材料去除量等优点,且不受材料的硬度和强度影响,因此采用电火花加工方法对SiCp/Al复合材料进行加工是一种有效途径。电火花加工SiCp/Al复合材料过程中,由于蚀除的基体铝和脱落的SiC增强颗粒滞留于两极放电区域,不利于稳定放电,影响加工效率和加工精度,制约着其在相关领域的广泛应用。本文基于电火花加工技术开展超声复合加工研究,以期解决电火花成型孔加工SiCp/Al复合材料中加工效率和加工精度低的问题。本文首先对常规电火花加工SiCp/Al复合材料的去除机理进行了理论分析,在此基础上分析工具电极附加超声振动后对电火花加工中放电通道、放电间隙、蚀除物排出和加工表面的影响。依托课题组现有的电火花成型加工机床,基于压电效应理论和有限元方法,结合WORKBENCH有限元仿真软件设计搭建了超声振动装置系统,并对搭建的装置系统进行阻抗和振幅的测试,实现了工具电极轴向稳定的超声振动。基于CFD理论对工具电极超声振动作用下的加工间隙流场进行了理论分析及仿真计算,探索了工具电极超声振动对加工间隙流场速度变化和蚀除物颗粒排出规律的影响。分析结果表明:工具电极超声振动能够加快加工间隙内工作液介质的流动,促进蚀除物颗粒排出两极间隙。在工具电极附加超声振动的试验平台上进行SiCp/Al复合材料的电火花成型孔加工单因素试验,探索了在此平台下峰值电流、基准电压、脉间和脉宽对工件材料去除率、表面粗糙度、宽度过切量和电极相对损耗率的影响规律。研究结果表明:随着峰值电流增大,基准电压和脉间减小时,工件材料去除率、表面粗糙度和宽度过切量增大;随着脉宽的增大,工件材料去除率先增大后减小,表面粗糙度和宽度过切量逐渐增大;电极相对损耗率随着峰值电流和基准电压的增大逐渐增大,随着脉宽的增大先减小后增大。在单因素试验基础上,进行电火花加工SiCp/Al复合材料成型孔的正交试验,结合灰关联法得到使加工指标综合性能达到最优的参数组合。研究成果为SiCp/Al复合材料电火花成型孔加工的实际工程应用提供了技术支撑。

关键词： SiCp/Al复合材料电火花成型孔加工超声振动间隙流场仿真工艺试验

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微细电火花深小孔加工及表面完整性研究

微细电火花深小孔加工及表面完整性研究

作者：田博宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着航空领域装备的不断发展,大深径比的微孔加工工艺得到了更加广泛的应用。微细电火花加工工艺因采用非接触式加工,具备无明显作用力、加工精度高、可加工难切削导电材料等优势,在微细深小孔加工过程中表现优越。但微细电火花深小孔... 详细信息

随着航空领域装备的不断发展,大深径比的微孔加工工艺得到了更加广泛的应用。微细电火花加工工艺因采用非接触式加工,具备无明显作用力、加工精度高、可加工难切削导电材料等优势,在微细深小孔加工过程中表现优越。但微细电火花深小孔加工过程中加工参数的选取对加工性能有着极大的影响,且加工后工件的表面完整性也制约着其使用性能。因此,开展微细电火花深小孔加工及表面完整性的研究,对提高微细电火花深小孔加工性能和避免加工缺陷具有重要意义。为分析微细电火花深小孔加工过程中间隙流场的变化情况和放电碎屑的排出情况,建立了对应的间隙流场仿真模型和放电碎屑运动仿真模型。分析了冲液条件及电极形状对间隙流场分布的影响及差异。随后,研究得到在圆电极和削边电极条件下电极转速、冲液速度、加工深度、电极摇动半径、抬刀高度等因素对流场流速的影响规律。为探究加工参数对微细电火花深小孔加工性能的影响规律,基于晶体管微能脉冲电源,通过单因素实验,得到不同电参数及电极摇动半径对加工时间、电极损耗、放电间隙和孔口质量的影响规律,并通过正交实验选出针对特定加工指标的最佳加工参数组合方案。在此基础上通过实验分析,得到抬刀高度、抬刀频率和削边电极对加工性能的影响规律。为开展微细电火花加工表面完整性的研究,在微细电火花深小孔加工和平面铣削条件下,得到两者加工表面粗糙度之间的差异和其随电参数的变化规律。之后利用单脉冲放电实验并结合放电过程中的典型波形,分析得到放电凹坑的形貌演变规律及影响因素,并进一步诠释了表面粗糙度的形成过程。最后通过对放电能量的控制,分析了加工后表面微观形貌及成分变化和重熔层产生的原因。

关键词：微细电火花加工深小孔加工间隙流场仿真表面完整性

电火花加工微小孔的电化学机械复合光整加工技术研究

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电火花加工微小孔的电化学机械复合光整加工技术研究

作者：刘琳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

机电系统与结构的微型化已经成为机械行业发展的一个主流趋势。微小孔零件作为微机电系统中最基本的零件之一,广泛应用在航天发动机、人造血管支架、燃油喷嘴等方面。由于微小孔零件尺寸小、所能承受的载荷低,其表面质量的好坏往往决定... 详细信息

机电系统与结构的微型化已经成为机械行业发展的一个主流趋势。微小孔零件作为微机电系统中最基本的零件之一,广泛应用在航天发动机、人造血管支架、燃油喷嘴等方面。由于微小孔零件尺寸小、所能承受的载荷低,其表面质量的好坏往往决定了微小孔零件的性能,所以对其表面质量展开研究具有重要的意义。微细电火花加工是目前微小孔加工中较常使用的方法之一,但其所加工出来的微小孔存在重铸层、裂纹、毛刺等表面缺陷且表面粗糙度、锥度较大。针对这一问题,本文提出利用电化学机械复合光整加工的方法对电火花加工出的微小孔进行光整,以实现在较高效率的基础上极大的提高零件的表面质量。本文在分析了微小孔组合加工所需工艺条件的基础上,搭建了集成块电极电火花磨削、电火花加工和电化学机械复合光整加工于一体的组合加工平台。并在该加工平台上进行了电火花与电化学机械复合光整组合加工技术的基础实验研究。包括制备出Φ120μm的微细电极;选择出合适的电压、电流、电容、脉宽等电火花加工组合参数;对比了电火花与组合加工后微小孔的表面质量以及选择出了电化学机械复合光整加工微小孔合适的加工时间为90s左右等。对电化学机械复合光整加工微小孔的间隙流场进行了仿真,分析了在不同电极进给速度以及颗粒质量浓度的条件下间隙流场的速度分布、颗粒的浓度分布以及运动轨迹等。在此基础上研究了加工电压、脉宽、电极进给速度以及颗粒质量浓度对电化学机械复合光整加工微小孔表面质量与加工效率的影响并对仿真结果加以验证。得到了电化学机械复合光整加工微小孔合理的加工参数范围:加工电压10-20V、脉宽0.5-1.5μs、电极进给速度0.4-1.2mm/s、颗粒质量浓度3-9wt%。基于以上的工作基础,采用中心组合实验方法对工艺实验进行规划。利用响应曲面法建立了加工电压、脉宽、电极进给速度、颗粒质量浓度与微小孔表面粗糙度间的数学模型。基于该模型采用粒子群优化算法对加工参数进行了优化,得到了最佳工艺参数组合与最低表面粗糙度的理论值。通过实验对优化结果进行验证,其误差不超过10%,成功加工出了孔径为200μm,深径比为1:3,表面粗糙度为36nm的微小孔。

关键词：微小孔电火花加工电化学机械复合光整加工间隙流场仿真表面粗糙度

基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术研究

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基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术研究

作者：张明方山东大学

学位级别：硕士

随着现代工业的发展,微细电火花加工技术广泛应用在微机电系统、航空航天和医疗器械等众多领域的设备零件之中。目前微细电火花加工设备普遍使用单电极进行电火花放电逐孔依次加工多微细孔工件,加工用时较长,加工效率较低。为了提升多... 详细信息

随着现代工业的发展,微细电火花加工技术广泛应用在微机电系统、航空航天和医疗器械等众多领域的设备零件之中。目前微细电火花加工设备普遍使用单电极进行电火花放电逐孔依次加工多微细孔工件,加工用时较长,加工效率较低。为了提升多微细孔工件的加工效率,各国相继探究利用阵列电极加工多微细孔工件的技术。虽然阵列电极加工技术提升了微细电火花加工效率,但仍存在阵列电极易快速烧蚀且损耗较快、阵列电极无法旋转和阵列电极制备困难等不足之处。针对微细电火花加工技术的发展现状,为了提升微细电火花加工质量和加工效率,本文提出一种基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术。为了说明在微细电火花加工中加工电极附加低频振动和旋转运动的作用,解释了电极附加低频振动和旋转运动对微细电火花加工的影响机理。并阐述了对微细电火花加工中的间隙流场进行仿真求解的重要性,同时介绍了间隙流场仿真求解的理论依据和仿真求解步骤。基于微细电火花加工过程,使用所选的仿真求解软件建立间隙流场三维模型并对其进行网格划分。分别进行电极只附加低频振动、电极只附加旋转运动和电极同时附加低频振动和旋转运动的间隙流场仿真求解并保存仿真求解结果。并对得到的仿真求解结果进行处理得到对应的压力分布图、速度分布图和电蚀产物分布图,并进行对比和分析。为了验证间隙流场仿真求解的结果和基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术的优缺点,搭建电火花同步复合加工实验装置。实验装置包括电极旋转结构、电极低频振动结构和电极进给回退结构等机械结构,结合装置的硬件电路可以实现多电极同步复合微细电火花加工。实验装置的硬件电路由独立脉冲电源和运动控制系统两部分构成。独立脉冲电源通过对输入和输出的脉冲能量的精确控制实现设定充电电容充电电压阈值和控制充电电容进行充放电过程,从而实现多电极间互相独立的脉冲放电。运动控制系统通过信号处理实现电极的旋转运动、低频振动和进给回退运动等运动,同时可以调节电极转速、电极振幅和电极位置等加工参数。对电火花同步复合加工实验装置进行空载测试和加工测试,实验装置的功能达到预期效果,无异常情况且稳定性良好。通过单因素变量实验验证电火花加工中各个加工参数的影响,并设计三因素三水平加工正交实验探究最佳加工参数。同时进行单电极阵列孔加工和多电极阵列孔加工实验并记录加工时间验证电火花加工效率的提升。

关键词：微细电火花加工间隙流场仿真低频振动旋转同步加工