高频脉冲对微细电火花加工放电过程影响的研究

发布时间：2022-07-15 18:44

　　随着科学与技术的发展,微型化、精密化、复杂化成为当今机电产品的重要发展方向,在进行微孔加工方面,微细电火花加工技术在不需要考虑材料硬度和强度等因素限制的条件下得到广泛应用。微细电火花加工通常是采用短脉宽、高频率的电火花脉冲电源进行加工,这样既可以提高加工精度,又可以提高加工效率。但是,微细电火花加工过程也会受到高频脉冲条件下各种作用机制的影响,高频脉冲频率对微细电火花加工放电过程的影响主要体现在高频脉冲频率下电极集肤效应和放电通道磁力箍缩效应两方面。本文主要做了以下研究工作:（1）对高频脉冲微细电火花加工电极集肤效应原理进行分析,基于电极集肤效应电磁场理论以及工件在电极电磁场作用下的感应电流和电动势理论,建立高频脉冲下微细电火花加工电极的电场与磁场耦合模型。采用单因素仿真方法分别进行不同脉冲频率、电流、磁导率作用下电极集肤效应的仿真,得到脉冲频率、电流和电极磁导率影响下电极端面电流密度与电场强度分布规律;进一步仿真得到了集肤效应影响下,工件加工到不同深度时,孔底与孔壁表面电流密度分布规律。通过电极端面与孔底表面电流密度计算得到电场强度,利用电场强度分别计算出电极端面与孔底表面放电概率,... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 高频脉冲微细电火花加工国内外研究现状
        1.2.1 高频脉冲下电极集肤效应国内外研究现状
        1.2.2 放电通道演化过程国内外研究现状
    1.3 课题的研究意义及内容
        1.3.1 课题的研究意义
        1.3.2 课题的研究内容
第二章 集肤效应影响下放电过程分析与建模
    2.1 高频脉冲电火花加工中电极的集肤效应
        2.1.1 电极集肤效应原理
        2.1.2 电极的集肤效应对放电能量分布的影响
    2.2 高频脉冲电火花加工数学模型
        2.2.1 工具电极内电磁场
        2.2.2 工件感应电流和电动势
    2.3 集肤效应影响下放电过程模型的建立
        2.3.1 仿真模型的建立与加载
        2.3.2 电参数和材料的选取
        2.3.3 模型的验证
    本章小结
第三章 高频脉冲作用下放电过程能量分布仿真分析
    3.1 电参数对电极集肤效应的影响
        3.1.1 脉冲频率对集肤效应的影响
        3.1.2 电流对集肤效应的影响
        3.1.3 磁导率对集肤效应的影响
    3.2 集肤效应影响下工件形貌表面电流密度分布规律
        3.2.1 未加工出孔时工件形貌表面电流密度分布
        3.2.2 孔深0.4mm时工件形貌表面电流密度分布
        3.2.3 孔深0.8mm时工件形貌表面电流密度分布
    3.3 集肤效应影响下电极端面与工件孔底表面放电概率计算
        3.3.1 拟合电场强度曲线步骤
        3.3.2 电场强度拟合函数与项数的选择
        3.3.3 电极端面放电概率计算
        3.3.4 不同深度孔的孔底表面放电概率计算
    3.4 实际加工中总的放电概率计算
    本章小结
第四章 高频脉冲对放电通道影响的分析与建模
    4.1 高频脉冲对放电通道的影响
        4.1.1 放电通道形成过程分析
        4.1.2 放电通道磁力箍缩效应特性分析
    4.2 磁力箍缩效应数学模型
        4.2.1 放电通道自身磁场
        4.2.2 电子在放电通道自身磁场中的运动
    4.3 放电通道磁力箍缩效应模型的建立
        4.3.1 放电通道几何模型
        4.3.2 多物理场耦合仿真边界设置及求解设置
    本章小结
第五章 高频脉冲作用下放电通道粒子运动的仿真分析
    5.1 仿真条件
    5.2 放电通道电子束磁力箍缩效应分析
        5.2.1 放电通道内部磁场分布形式
        5.2.2 放电通道内电子所受洛伦兹力
        5.2.3 放电通道电子束磁力箍缩现象
    5.3 加工参数对电子束磁力箍缩效应的影响
        5.3.1 脉冲频率对电子束磁力箍缩的影响
        5.3.2 峰值电流对电子束磁力箍缩的影响
        5.3.3 介质电导率对电子束磁力箍缩的影响
    5.4 磁力箍缩效应对放电通道热流密度的影响
    本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    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]磁场对电火花放电通道的影响研究[J]. 武书昆,庄晓舜,刘烨彬,朱烨添,裴景玉.  电加工与模具. 2017(S1)
[2]微细电火花放电通道自身磁场仿真研究[J]. 彭子龙,钱雪立,张艺耀,李一楠.  电加工与模具. 2016(05)
[3]PZT激励同步压缩放电通道微细电火花加工工艺参数对加工结果的影响[J]. 朱光,张勤河,杜连明,张敏,王侃.  电加工与模具. 2016(02)
[4]电火花加工单脉冲放电通道直径扩展规律研究[J]. 常伟杰,陈远龙,张建华,徐斌,方明.  机械工程学报. 2016(09)
[5]微细电火花放电通道扩展的研究[J]. 朱凯,王春梅,张怡茹,褚旭阳.  电加工与模具. 2015(03)
[6]趋肤效应和磁场对电加工特性影响研究[J]. 雍耀维,郭常宁,杨磊.  机械设计与制造. 2015(02)
[7]基于电流集肤效应的改进磁滞和涡流损耗计算[J]. 万建成,刘龙,冯亮,席永平,司佳钧,江良虎.  中国电力. 2014(01)
[8]基于ANSYS的集肤效应分析[J]. 陈清伟,邱望标,陈伟兴.  贵州科学. 2012(01)
[9]高频脉冲微细电火花加工放电通道形成过程(英文)[J]. 刘宇,王津,王元刚,赵福令.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics. 2011(04)
[10]压电自适应脉冲式电火花加工放电通道粒子流场模拟[J]. 张春幸,张勤河,付秀琢,张亚.  电加工与模具. 2011(05)

博士论文
[1]微细电火花加工中集肤效应的影响机理及相关技术研究[D]. 刘宇.大连理工大学 2011

硕士论文
[1]钛合金小孔电火花加工材料蚀除及排出过程研究[D]. 张文超.大连交通大学 2016
[2]基于数据挖掘的火电厂设备状态检修研究[D]. 李莎.江苏科技大学 2012



本文编号：3662638