工具电极材料及形状对短电弧铣削加工性能影响规律研究

发布时间：2021-04-24 15:27

　　短电弧铣削加工是依赖于电能和热能进行热侵蚀加工的新工艺,其基于非接触式极间不断产生持续的电弧等离子体高能束熔化或气化工件表面材料,并在水雾混合介质射流动力作用下完成剥离去除,属于非接触式放电加工,是特种加工技术的一种。基于非接触式加工机理,其中电极材料、形状及电参数的改变将直接对加工性能和表面完整性产生重要影响,因此持续加深对工具电极和电参数的研究是短电弧铣削加工的重点之一。本文通过加工特性实验深入分析了气液混合介质环境下的短电弧铣削加工机理。通过选用钨铜合金、石墨及紫铜材料电极开展短电弧铣削加工实验,表明钨铜电极和石墨电极能取得较好加工效果。通过中孔石墨及钨铜电极加工性能与表面完整性实验分析,选出适合短电弧铣削高效低损耗加工的电极材料。通过开展电参数加工效果影响实验,分析得出直接影响工艺指标的电参数,为后续电参数优化提供理论依据。为改善间隙冲刷效果,提高电蚀产物排除效率和表面质量,对短电弧铣削加工极间流场进行了理论和仿真分析。仿真并实验验证了电极直径对极间冲刷效果的影响。在现有电极结构基础上改进电极结构,通过仿真分析和实验研究得出中孔和环孔配合电极改善了极间冲液效果,提高了间隙放电稳... 

【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 放电加工技术研究现状
        1.2.1 放电加工方法研究现状
        1.2.2 短电弧加工技术研究现状
        1.2.3 放电加工工具电极研究现状
        1.2.4 放电加工微观现象仿真研究现状
        1.2.5 放电加工工艺实验研究现状
        1.2.6 其他复合加工
    1.3 课题研究目的及意义
    1.4 主要科研内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 本课题研究内容
第二章 短电弧铣削加工机理及实验系统
    2.1 引言
    2.2 短电弧铣削加工机理
        2.2.1 短电弧铣削加工方法
        2.2.2 短电弧铣削加工机理
    2.3 短电弧铣削加工实验系统
        2.3.1 数控短电弧铣削加工系统
        2.3.2 脉冲电源控制系统
        2.3.3 冲液循环系统
        2.3.4 波形采集系统
    2.4 短电弧铣削加工实验设计
        2.4.1 实验内容
        2.4.2 实验过程
        2.4.3 工件表面分析与测试
    2.5 本章小结
第三章 短电弧铣削加工工艺特性研究
    3.1 引言
    3.2 短电弧铣削加工的加工特性
        3.2.1 加工过程外在现象
        3.2.2 放电通道伏-安特性
    3.3 工具电极热物理性能分析
    3.4 短电弧铣削用工具电极加工特性
        3.4.1 工件宏观表面分析
        3.4.2 电极宏观表面分析
        3.4.3 电极材料对伏-安波形特性影响
        3.4.4 短电弧铣削用电极加工性能分析
    3.5 短电弧铣削加工工件表面完整性研究
        3.5.1 加工表面Ra对比
        3.5.2 显微表面形貌分析
        3.5.3 加工工件组织变化分析
        3.5.4 热影响层厚度分析
        3.5.5 工件加工表面材料组成变化分析
    3.6 电参数对加工性能影响
        3.6.1 脉冲电压对MRR、TWR及 Ra的影响
        3.6.2 脉冲频率对MRR、TWR及 Ra的影响
        3.6.3 占空比对MRR、TWR及 Ra的影响
    3.7 本章小结
第四章 短电弧铣削极间冲液效果仿真及实验研究
    4.1 引言
    4.2 短电弧铣削加工间隙流场
        4.2.1 间隙流场理论
        4.2.2 流场基本参数选择
        4.2.3 短电弧铣削加工极间流场几何模型
    4.3 短电弧铣削加工极间流场仿真
        4.3.1 极间速度场仿真
        4.3.2 极间压力场仿真
        4.3.3 电极直径对极间流场影响
    4.4 短电弧铣削加工极间流场改善
        4.4.1 改进结构电极三维建模
        4.4.2 不同形状电极冲液效果对比
    4.5 间隙流场对温度场影响仿真
        4.5.1 温度场模型
        4.5.2 极间温度场分布
        4.5.3 流速对极间温度场影响
    4.6不同结构电极对短电弧铣削加工效果影响工艺实验
        4.6.1 电极直径对MRR与 TWR的影响
        4.6.2 电极结构对MRR与表面质量的影响
        4.6.3 流速对极间温度分布影响
    4.7 本章小结
第五章 短电弧铣削加工电参数优化研究
    5.1 引言
    5.2 常见多目标优化方法
    5.3 短电弧铣削加工放电参数模型建立及测试
        5.3.1 BP神经网络概述
        5.3.2 数据处理与网络结构设计
        5.3.3 BP神经网络模型的建立
        5.3.4 短电弧铣削加工放电参数模型测试
    5.4 带精英策略的非支配排序遗传算法的设计
        5.4.1 NSGA-II理论基础概述
        5.4.2 基于NSGA-II算法的BP神经网络的设计
    5.5 优化参数的设置
    5.6 基于NSGA-II的 SEAM工艺参数预测
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]电极材料对GH4169短电弧铣削加工性能影响的实验研究[J]. 毛俊豪,周建平,许燕,胡国玉.  制造技术与机床. 2019(01)
[2]电火花机械复合磨削技术的研究进展[J]. 饶小双,张飞虎,李英杰.  工具技术. 2017(02)
[3]电火花机械复合磨削反应烧结SiC陶瓷的表面特征[J]. 饶小双,张飞虎,刘立飞,李琛.  光学精密工程. 2016(09)
[4]振动辅助电弧铣削加工技术实验研究[J]. 张敏,张勤河,朱光,王侃,董春杰.  电加工与模具. 2016(03)
[5]短电弧铣削工具电极材料的放电性能研究[J]. 汪兵兵,周建平,许燕,姜宏.  制造技术与机床. 2016(05)
[6]侧铣式高速电弧放电加工的极间流场仿真及加工试验[J]. 洪汉,顾琳,徐辉,赵万生.  机械工程学报. 2015(09)
[7]合金球面电火花机械磨削复合加工机理与实验研究[J]. 刘源添,郭钟宁,何建文.  制造业自动化. 2014(21)
[8]金属球阀合金球面电火花机械复合磨削加工新方法[J]. 刘源添,何建文,郭钟宁.  电加工与模具. 2014(05)
[9]镍基高温合金喷射液束电解—激光复合加工特性的试验研究[J]. 袁立新,徐家文,赵建社.  中国机械工程. 2013(03)
[10]喷雾电火花铣削加工的能量分配与材料蚀除模型[J]. 薛荣,顾琳,杨凯,张发旺.  机械工程学报. 2012(21)

博士论文
[1]放电铣削高效加工技术研究[D]. 郭成波.哈尔滨工业大学 2016
[2]电火花诱导烧蚀加工基础研究[D]. 王祥志.南京航空航天大学 2014
[3]集束电极电火花加工性能研究[D]. 李磊.上海交通大学 2011

硕士论文
[1]工艺参数对短电弧铣削加工性能影响规律研究[D]. 何巍杨.新疆大学 2018
[2]短电弧铣削过程中温度场与应力场的数值模拟研究[D]. 孙延龙.新疆大学 2018
[3]基于模糊PID短电弧铣削加工电极损耗研究与优化[D]. 柳雅琪.新疆大学 2017
[4]数控短电弧铣削加工工具电极损耗规律研究[D]. 王博.新疆大学 2017
[5]短电弧高速铣削加工工艺研究[D]. 王海蛟.山东大学 2015
[6]短电弧放电参数对工件表面质量影响的实验研究[D]. 刘宏胜.新疆大学 2014
[7]电熔爆在深孔套料加工中的应用研究[D]. 和丹.西安石油大学 2012
[8]电火花加工参数优化的研究[D]. 孙志伟.华南理工大学 2011
[9]液中喷气电火花加工机理与实验研究[D]. 陈焕杰.上海交通大学 2010
[10]基于神经网络的视频加密与压缩技术的研究[D]. 赵婷婷.大连理工大学 2009



本文编号：3157604