基于ANSYS的气中线切割加工温度场及蚀除量仿真

发布时间：2018-01-22 08:05

  本文关键词： 电火花线切割 ANSYS 温度场 蚀除量　出处：《哈尔滨理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着科技的迅速发展,人们对工业产品的一些零部件加工精度要求日益提高。气中电火花线切割加工具有加工表面粗糙度小、放电间隙窄、加工表面无电解腐蚀、直线度好等特点,适用于精加工。人们研究电火花线切割加工发现,其加工过程是一个极其复杂的电物理过程。目前,人们对气中电火花线切割加工机理的研究为数不多,对其加工过程缺少精确的预测,以至于分析气中电火花线切割试验现象时缺乏深入的理论依据。有必要对气中电火花线切割放电机理进行深入研究。本文首先利用有限元分析软件ANSYS,针对Cr12MoV工件材料,分析了大气介质中电火花单脉冲放电的瞬时温度场;假设熔融部分为不可压缩粘性流,在温度场的基础上分析了流体场。模拟出三组典型加工条件下的带有边缘凸起的放电蚀坑表面形貌。为简化线切割蚀除量的计算,将有限元仿真出的电蚀坑模型简化为球冠,并证实其合理性。分析不同密集程度的放电蚀坑主要分布情况。利用三维软件展示了工件表面经过不同密集程度的电蚀坑蚀除后的形貌,介绍了工件表面经过大量放电蚀坑蚀除后去除体积的计算方法。建立了连续放电条件下的电蚀坑均匀分布的蚀除量模型。以加工一段时间后放电蚀坑之间仅存在一级,二级重叠为例,推导出一级,二级重叠部分蚀除体积的计算公式,并总结归纳出任意尺寸的两个重叠的相同球冠在球心距离已知情况下重叠体积的计算公式;推导出单个电蚀坑的去除体积公式。采用不同电参数对工件进行粗加工和气中精加工实验,加工同时利用电火花线切割放电状态检测系统对放电状态进行检测,并同时对电火花线切割加工的放电点位置进行了检测,获得了Cr12MoV气中不同加工参数精加工条件下的放电点位置分布和有效火花百分比。检测加工结果,得出实际加工蚀除量。把球冠作为单个电蚀坑模型,对连续脉冲放电蚀除量展开计算。计算得出部分理论蚀除量的白层修正值与实际蚀除量的误差率。对比理论蚀除量与实际蚀除量,得出反粘部分的体积,计算得出反粘层厚度。为连续脉冲电火花线切割放电蚀坑分布及去除体积微观研究奠定了基础。
[Abstract]:With the rapid development of science and technology, the machining accuracy of some parts and components of industrial products has been increasingly improved. WEDM has small surface roughness and narrow discharge gap. The machined surface has the characteristics of no electrolysis corrosion, good straightness and so on, which is suitable for finishing. People have studied the WEDM process and found that the machining process is an extremely complex electrophysical process. At present. There are few researches on the mechanism of WEDM in gas, and the process of WEDM is short of accurate prediction. It is necessary to study the discharge mechanism of WEDM in gas. Firstly, the finite element analysis software ANSYS is used in this paper. The instantaneous temperature field of EDM monopulse discharge in atmospheric medium is analyzed for Cr12MoV workpiece material. It is assumed that the melting part is an incompressible viscous flow. On the basis of the temperature field, the fluid field was analyzed, and the surface morphology of the discharge etch pit with edge protruding was simulated under three typical machining conditions. In order to simplify the calculation of wire-cut etching amount. The electro-etching pit model simulated by finite element method is simplified to spherical crown. The distribution of discharge pits with different densities was analyzed. The surface morphology of the workpiece was demonstrated by 3D software. This paper introduces the calculation method of the removal volume of the workpiece surface after a large number of discharge pits have been etched, and establishes the model of the uniform distribution of the electric etch pits under the condition of continuous discharge. Level one. The formula for calculating the volume of the first and second overlapping parts is deduced, and the formula for calculating the overlapping volume of two overlapping spherical crowns of arbitrary size under the condition of the known distance of the center of the ball is summarized. The removal volume formula of a single electric etching pit is derived. Different electrical parameters are used to carry out rough machining and gas finishing experiments. At the same time, the discharge state is detected by the electrical discharge wire cutting (WEDM) system. At the same time, the position of discharge point in WEDM is detected. The location distribution of discharge point and effective spark percentage under different machining parameters in Cr12MoV gas were obtained. The actual machining erosion amount is obtained. The spherical crown is regarded as a single electric etching pit model. The calculation of the erosion amount of continuous pulse discharge is carried out. The error rate between the white layer correction value of partial theoretical erosion quantity and the actual erosion amount is calculated. The volume of the anti-stick part is obtained by comparing the theoretical erosion amount with the actual erosion amount. The thickness of the anti-viscosity layer is calculated, which lays a foundation for the micro-research on the distribution of the discharge pits and the removal volume of the discharge pits in the continuous pulse WEDM.
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG484

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本文编号：1454163