石墨电极的微铣削/微细电火花成形组合加工工艺研究

发布时间：2023-02-27 20:55

　　随着航空航天、生物医疗、电子及通信工程等学科领域的不断发展,具有低能耗、多功能性、高精度和高可靠性的智能化微型器件得到了更广泛的应用,针对微小零件和微结构的加工成为国内外学者关注的焦点。硅基MEMS技术、LIGA技术、微铣削加工技术和微细特种加工技术等单一方法受加工材料、加工成本、复杂微结构适应性等影响,极大的限制了其应用。因此,为拓展单一工艺的适用性,开展了对于石墨电极的微铣削/微细电火花成形组合加工工艺方面的研究。根据材料的固有特性分别得到无氧铜的JC本构方程和石墨材料的JH2本构方程,并利用有限元仿真软件建立了石墨和无氧铜材料的微铣削加工过程有限元仿真模型。选用L₁₆(4³)正交表进行了主轴转速、每齿进给量和轴向切深对微铣削力和加工表面质量影响规律的正交实验仿真,仿真结果表明,较高的转速、较低的每齿进给量和铣削深度可以有效的减小微铣削力的大小和毛刺高度;石墨材料的平均微铣削力远小于铜材料,且石墨微铣削过程仿真得到的微表面结构边缘基本无毛刺。微铣削力仿真结果与理论公式计算结果的对比显示,仿真结果与理论计算公式重合度较高,无氧铜和石墨的微铣...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 微铣削加工技术的研究现状
        1.2.2 微细电火花加工技术的研究现状
        1.2.3 微铣削和微细电火花组合加工技术的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 微铣削加工过程有限元仿真
    2.1 微铣削加工过程有限元仿真模型的建立
        2.1.1 工件及刀具的材料特性
        2.1.2 材料的本构关系建模及切屑分离原则
        2.1.3 刀具的参数化建模
        2.1.4 边界条件及网格划分
    2.2 微铣削加工过程仿真
        2.2.1 实验方案及结果
        2.2.2 正交仿真实验结果的直观分析
    2.3 微铣削力仿真结果的验证
        2.3.1 加工参数对微铣削力作用关系分析
        2.3.2 微铣削力仿真结果的可靠性分析
    2.4 本章小结
第3章 微铣削基础工艺实验研究
    3.1 实验装置及方案
        3.1.1 实验装置及材料
        3.1.2 实验方案
    3.2 微铣削沟槽单因素实验结果与分析
        3.2.1 实验结果
        3.2.2 主轴转速对精度和表面质量的影响
        3.2.3 进给速度对精度和表面质量的影响
        3.2.4 轴向切深对精度和表面质量的影响
        3.2.5 成形电极材料的选定
    3.3 微结构成形电极的微铣削加工工艺验证
        3.3.1 加工参数的选定
        3.3.2 微结构成形电极的参数化建模及加工轨迹规划
        3.3.3 微结构成形电极的加工结果
    3.4 本章小结
第4章 成形电极的制备及其微细电火花成形加工工艺
    4.1 实验装置及方案
        4.1.1 实验装置及材料
        4.1.2 实验方案
    4.2 单个成形电极的制备及其微细电火花成形加工
        4.2.1 单个成形电极的制备
        4.2.2 单个成形电极的微细电火花成形加工
        4.2.3 实验结果与分析
    4.3 工艺的改进
        4.3.1 成组成形电极的在线制备
        4.3.2 成组成形电极的微细电火花成形加工
        4.3.3 实验结果与分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3751429