多功能微细电火花线切割加工系统及其应用研究
发布时间：2021-04-22 02:50
随着微机电系统和微系统技术的快速发展和实用化进程的推进,对复杂微零部件的高性能加工提出了更高要求。微细电火花线切割加工技术作为一种常用的微细加工手段,具有加工精度高、成本低、不存在宏观作用力和加工材料广泛等优点,并且通过改变微细电极丝走丝方案以及与工件之间相对运动方式,可具备较高加工灵活性,在实现复杂微零部件的加工中展现出一定潜力。而当前微细电火花线切割机床存在功能单一、加工稳定性较差以及加工效率偏低等问题,这限制了其进一步应用。基于以上问题,本文以自主研发的微细电火花线切割机床为本体进行多功能微细电火花线切割加工系统的研制,并开展相关工艺规律和应用技术的研究。通过增加分度回转主轴模块、反拷加工模块、卧式加工模块以及研制恒张力控制系统实现了多功能微细电火花线切割加工系统的构建,可以实现微阵列电极、微回转结构和大厚度工件的微细电火花线切割精密、稳定加工,可实现作为辅助加工的微细电火花块、刃电极磨削加工以及卧式微细电火花周铣加工等多种加工工艺。多功能微细电火花线切割加工系统拓展了当前微细电火花线切割机床的加工能力,为复杂微零部件的加工提供了一种有效解决方案。为保证多功能微细电火花线切割加工...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究的目的和意义
1.2 多功能微细电火花加工系统研究现状
1.3 微细电火花线切割加工技术应用现状
1.3.1 高长径比微阵列微细电火花线切割加工技术
1.3.2 微回转结构微细电火花线切割加工技术
1.3.3 微齿轮微细电火花线切割加工技术
1.4 电极丝振动特性研究现状
1.5 电极丝张力控制研究现状
1.5.1 往复走丝电火花线切割张力控制
1.5.2 单向走丝电火花线切割张力控制
1.5.3 微细电火花线切割张力控制
1.6 目前研究中存在的问题分析
1.7 课题主要研究内容
第2章 多功能微细电火花线切割加工系统研制
2.1 引言
2.2 多功能微细电火花线切割加工系统总体方案
2.3 微细电火花线切割功能模块拓展
2.3.1 分度回转主轴模块设计
2.3.2 反拷加工模块设计
2.3.3 卧式加工模块设计
2.4 微细电极丝走丝系统的改进
2.4.1 微细电极丝张力变化原因分析
2.4.2 对称式微细电极丝走丝系统设计
2.5 微细电极丝恒张力控制系统的研制
2.5.1 微细电极丝恒张力控制原理
2.5.2 张力检测与执行装置设计
2.5.3 微细电极丝恒张力控制系统模型分析
2.5.4 微细电极丝恒张力控制系统设计
2.5.5 微细电极丝恒张力控制系统性能检验
2.6 本章小结
第3章 微细电火花线切割电极丝振动特性研究
3.1 引言
3.2 基于高速摄像技术的微细电极丝振动观测与提取
3.2.1 微细电极丝振动观测平台的搭建
3.2.2 微细电极丝振动位移的提取
3.3 微细电极丝振动影响因素分析
3.3.1 走丝系统引起的微细电极丝振动
3.3.2 工作液冲击力引起的微细电极丝振动
3.3.3 张力对微细电极丝振动的影响
3.3.4 放电力引起的微细电极丝振动
3.4 放电力对微细电极丝振动特性的影响
3.4.1 微细电极丝振动力学模型建立
3.4.2 脉冲放电力表达
3.4.3 放电频率和放电力对微细电极丝振幅的影响
3.4.4 微细电极丝振幅影响规律的实验验证
3.5 本章小结
第4章 阵列与回转微结构微细电火花线切割加工技术
4.1 引言
4.2 高长径比微阵列电极微细电火花线切割加工
4.2.1 高长径比微阵列电极的尺寸设计与工艺流程
4.2.2 切割厚度对高长径比微阵列电极加工的影响
4.2.3 高长径比微阵列电极加工结果分析
4.3 微回转结构微细电火花线切割加工实验
4.3.1 微回转结构微细电火花线切割加工参数优化
4.3.2 微回转结构微细电火花线切割多次切割试验
4.4 微细盘状电极的微细电火花线切割制备与原位周铣加工
4.4.1 微细盘状电极的制备与原位应用工艺流程
4.4.2 微细盘状电极的微细电火花线切割制备
4.4.3 微细盘状电极的微细电火花原位周铣加工实验
4.5 本章小结
第5章 面向微齿轮批量制造的微细电火花线切割加工技术研究
5.1 引言
5.2 微齿轮批量制造工艺流程
5.3 微齿轮模具材料与尺寸设计
5.4 微齿轮模具微细电火花线切割加工基础实验
5.4.1 对比实验分析
5.4.2 中心组合实验设计
5.4.3 响应变量模型建立与分析
5.4.4 工艺参数优化
5.5 微齿轮凸模微细电火花线切割加工
5.5.1 微齿轮凸模加工轨迹规划
5.5.2 微齿轮凸模齿廓加工缺陷解决方案
5.5.3 微齿轮凸模加工误差分析
5.5.4 微齿轮凸模加工结果分析
5.6 微齿轮凹模微细电火花线切割加工
5.6.1 微齿轮凹模加工条件
5.6.2 微齿轮凹模加工结果分析
5.6.3 微齿轮模具装配结果分析
5.7 微齿轮精密锻压成形加工
5.7.1 锻压行程对微齿轮成形质量的影响
5.7.2 微齿轮成形质量分析
5.8 本章小结
第6章 多线微细电火花线切割加工技术研究
6.1 引言
6.2 多线微细电火花线切割走丝系统分析与设计
6.2.1 对称式走丝系统多自由度振动模型建立
6.2.2 对称式走丝系统固有频率模拟分析
6.2.3 绕线方式对微细电极丝张力动态特性的影响
6.2.4 多线微细电火花线切割加工装置设计
6.3 多线微细电火花线切割加工基础实验
6.3.1 多线微细电火花线切割加工可行性分析
6.3.2 多线与单线微细电火花线切割加工效率对比
6.3.3 多线与单线微细电火花线切割加工精度对比
6.3.4 加工参数对多线微细电火花线切割加工性能的影响
6.4 微型继电器的多线微细电火花线切割加工
6.4.1 微型继电器尺寸设计与加工轨迹规划
6.4.2 微型继电器加工参数
6.4.3 微型继电器加工结果分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]往复走丝电火花线切割机床电极丝恒张力装置性能研究[J]. 丁成才,黄晓华,邱明波,李伟. 电加工与模具. 2018(01)
[2]微细电火花线切割走丝系统的设计[J]. 杨业成,郭钟宁. 机电工程技术. 2017(09)
[3]往复走丝电火花线切割机床恒张力机构的形式及发展趋势[J]. 饶佩明,李浩洲. 电加工与模具. 2017(03)
[4]慢走丝线切割电极丝横向振动研究[J]. 张臻,李贺,张国军. 机电工程技术. 2014(05)
[5]单向走丝电火花线切割机床微细丝运丝张力系统的研究[J]. 许庆平,朱宁,陆晓淳,周明,李丹. 电加工与模具. 2012(05)
[6]桌面式水平走丝微细电火花线切割机床的研制[J]. 王佑,奚学程,赵万生,豆尚成,赵福春. 电加工与模具. 2012(04)
[7]基于ADAMS的线切割机床双走丝机构的运动仿真[J]. 张娟飞,李文斌. 机械工程与自动化. 2011(04)
[8]新型慢走丝恒张力控制系统仿真设计[J]. 丁曙光,宋祥双,桂贵生. 组合机床与自动化加工技术. 2010(11)
[9]快走丝线切割机床恒张力复合运丝机构研究[J]. 王少华,李文斌. 机械工程与自动化. 2009(03)
[10]电火花线切割加工双贮丝筒恒张力控制的研究[J]. 姜坤,贾志新,滕向阳. 电加工与模具. 2007(05)
博士论文
[1]往复走丝电火花线切割恒张力控制及工件厚度识别的研究[D]. 李强.哈尔滨工业大学 2017
[2]微细电火花集成加工技术的研究[D]. 禇旭阳.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]DK7732Z型快走丝电火花线切割机床电极丝恒张力控制研究[D]. 刘扬开.华南理工大学 2018
[2]微细线切割往复走丝机构的设计及控制系统的研究[D]. 吴洪亮.哈尔滨工业大学 2008
[3]低速走丝线切割机床电极丝恒速恒张力控制[D]. 孙英杰.哈尔滨工业大学 2007
[4]慢走丝电火花线切割机床走丝系统的研究[D]. 董晓东.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3153008
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究的目的和意义
1.2 多功能微细电火花加工系统研究现状
1.3 微细电火花线切割加工技术应用现状
1.3.1 高长径比微阵列微细电火花线切割加工技术
1.3.2 微回转结构微细电火花线切割加工技术
1.3.3 微齿轮微细电火花线切割加工技术
1.4 电极丝振动特性研究现状
1.5 电极丝张力控制研究现状
1.5.1 往复走丝电火花线切割张力控制
1.5.2 单向走丝电火花线切割张力控制
1.5.3 微细电火花线切割张力控制
1.6 目前研究中存在的问题分析
1.7 课题主要研究内容
第2章 多功能微细电火花线切割加工系统研制
2.1 引言
2.2 多功能微细电火花线切割加工系统总体方案
2.3 微细电火花线切割功能模块拓展
2.3.1 分度回转主轴模块设计
2.3.2 反拷加工模块设计
2.3.3 卧式加工模块设计
2.4 微细电极丝走丝系统的改进
2.4.1 微细电极丝张力变化原因分析
2.4.2 对称式微细电极丝走丝系统设计
2.5 微细电极丝恒张力控制系统的研制
2.5.1 微细电极丝恒张力控制原理
2.5.2 张力检测与执行装置设计
2.5.3 微细电极丝恒张力控制系统模型分析
2.5.4 微细电极丝恒张力控制系统设计
2.5.5 微细电极丝恒张力控制系统性能检验
2.6 本章小结
第3章 微细电火花线切割电极丝振动特性研究
3.1 引言
3.2 基于高速摄像技术的微细电极丝振动观测与提取
3.2.1 微细电极丝振动观测平台的搭建
3.2.2 微细电极丝振动位移的提取
3.3 微细电极丝振动影响因素分析
3.3.1 走丝系统引起的微细电极丝振动
3.3.2 工作液冲击力引起的微细电极丝振动
3.3.3 张力对微细电极丝振动的影响
3.3.4 放电力引起的微细电极丝振动
3.4 放电力对微细电极丝振动特性的影响
3.4.1 微细电极丝振动力学模型建立
3.4.2 脉冲放电力表达
3.4.3 放电频率和放电力对微细电极丝振幅的影响
3.4.4 微细电极丝振幅影响规律的实验验证
3.5 本章小结
第4章 阵列与回转微结构微细电火花线切割加工技术
4.1 引言
4.2 高长径比微阵列电极微细电火花线切割加工
4.2.1 高长径比微阵列电极的尺寸设计与工艺流程
4.2.2 切割厚度对高长径比微阵列电极加工的影响
4.2.3 高长径比微阵列电极加工结果分析
4.3 微回转结构微细电火花线切割加工实验
4.3.1 微回转结构微细电火花线切割加工参数优化
4.3.2 微回转结构微细电火花线切割多次切割试验
4.4 微细盘状电极的微细电火花线切割制备与原位周铣加工
4.4.1 微细盘状电极的制备与原位应用工艺流程
4.4.2 微细盘状电极的微细电火花线切割制备
4.4.3 微细盘状电极的微细电火花原位周铣加工实验
4.5 本章小结
第5章 面向微齿轮批量制造的微细电火花线切割加工技术研究
5.1 引言
5.2 微齿轮批量制造工艺流程
5.3 微齿轮模具材料与尺寸设计
5.4 微齿轮模具微细电火花线切割加工基础实验
5.4.1 对比实验分析
5.4.2 中心组合实验设计
5.4.3 响应变量模型建立与分析
5.4.4 工艺参数优化
5.5 微齿轮凸模微细电火花线切割加工
5.5.1 微齿轮凸模加工轨迹规划
5.5.2 微齿轮凸模齿廓加工缺陷解决方案
5.5.3 微齿轮凸模加工误差分析
5.5.4 微齿轮凸模加工结果分析
5.6 微齿轮凹模微细电火花线切割加工
5.6.1 微齿轮凹模加工条件
5.6.2 微齿轮凹模加工结果分析
5.6.3 微齿轮模具装配结果分析
5.7 微齿轮精密锻压成形加工
5.7.1 锻压行程对微齿轮成形质量的影响
5.7.2 微齿轮成形质量分析
5.8 本章小结
第6章 多线微细电火花线切割加工技术研究
6.1 引言
6.2 多线微细电火花线切割走丝系统分析与设计
6.2.1 对称式走丝系统多自由度振动模型建立
6.2.2 对称式走丝系统固有频率模拟分析
6.2.3 绕线方式对微细电极丝张力动态特性的影响
6.2.4 多线微细电火花线切割加工装置设计
6.3 多线微细电火花线切割加工基础实验
6.3.1 多线微细电火花线切割加工可行性分析
6.3.2 多线与单线微细电火花线切割加工效率对比
6.3.3 多线与单线微细电火花线切割加工精度对比
6.3.4 加工参数对多线微细电火花线切割加工性能的影响
6.4 微型继电器的多线微细电火花线切割加工
6.4.1 微型继电器尺寸设计与加工轨迹规划
6.4.2 微型继电器加工参数
6.4.3 微型继电器加工结果分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]往复走丝电火花线切割机床电极丝恒张力装置性能研究[J]. 丁成才,黄晓华,邱明波,李伟. 电加工与模具. 2018(01)
[2]微细电火花线切割走丝系统的设计[J]. 杨业成,郭钟宁. 机电工程技术. 2017(09)
[3]往复走丝电火花线切割机床恒张力机构的形式及发展趋势[J]. 饶佩明,李浩洲. 电加工与模具. 2017(03)
[4]慢走丝线切割电极丝横向振动研究[J]. 张臻,李贺,张国军. 机电工程技术. 2014(05)
[5]单向走丝电火花线切割机床微细丝运丝张力系统的研究[J]. 许庆平,朱宁,陆晓淳,周明,李丹. 电加工与模具. 2012(05)
[6]桌面式水平走丝微细电火花线切割机床的研制[J]. 王佑,奚学程,赵万生,豆尚成,赵福春. 电加工与模具. 2012(04)
[7]基于ADAMS的线切割机床双走丝机构的运动仿真[J]. 张娟飞,李文斌. 机械工程与自动化. 2011(04)
[8]新型慢走丝恒张力控制系统仿真设计[J]. 丁曙光,宋祥双,桂贵生. 组合机床与自动化加工技术. 2010(11)
[9]快走丝线切割机床恒张力复合运丝机构研究[J]. 王少华,李文斌. 机械工程与自动化. 2009(03)
[10]电火花线切割加工双贮丝筒恒张力控制的研究[J]. 姜坤,贾志新,滕向阳. 电加工与模具. 2007(05)
博士论文
[1]往复走丝电火花线切割恒张力控制及工件厚度识别的研究[D]. 李强.哈尔滨工业大学 2017
[2]微细电火花集成加工技术的研究[D]. 禇旭阳.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]DK7732Z型快走丝电火花线切割机床电极丝恒张力控制研究[D]. 刘扬开.华南理工大学 2018
[2]微细线切割往复走丝机构的设计及控制系统的研究[D]. 吴洪亮.哈尔滨工业大学 2008
[3]低速走丝线切割机床电极丝恒速恒张力控制[D]. 孙英杰.哈尔滨工业大学 2007
[4]慢走丝电火花线切割机床走丝系统的研究[D]. 董晓东.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3153008
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