智能型电火花线切割脉冲电源的研究与实现

发布时间：2017-04-05 08:09

  本文关键词：智能型电火花线切割脉冲电源的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着难加工材料及复杂型面加工而逐步发展成熟起来的电火花加工技术(EDM)，已经成为制造技术中不可缺少的加工手段之一。随着电火花加工技术在我国的不断的发展应用，在快走丝电火花线切割基础上产生了我国所独有的中走丝电火花线切割（MS-WEDM）。目前，国内根据中走丝电火花线切割的工艺特点而设计的脉冲电源还不成熟，而脉冲电源是电火花线切割机床的核心部分，其性能制约了中走丝电火花线切割技术的进一步应用和发展。因此，针对中走丝电火花线切割机床的脉冲电源开展研究，具有重要的研究意义和实际应用价值。 本文在广泛调研中走丝电火花线切割技术的发展趋势和国内外电火花脉冲电源发展现状的基础上，深入研究了电火花线切割的脉冲能量和中走丝电火花线切割的工艺特点，明确了中走丝电火花线切割脉冲电源的性能要求，即脉冲参数大范围可调、数字化和智能化。根据中走丝电火花线切割脉冲电源的性能要求，进行了脉冲电源的研究与实现，主要内容如下： （1）以FPGA为主芯片进行了脉冲电源的设计与制作。通过在FPGA内部配置Verilog HDL程序发生脉冲信号，采用一系列的电路实现了脉冲信号的处理和驱动控制，并通过试验验证了设计的正确有效性。在主放电回路中，加入了能及时消除脉冲间隔时加工间隙内电量的电路，获得了更好的间隙状态。 （2）根据脉冲参数对加工工件表面质量和加工速度的影响，基于最小二乘法对它们之间的关系进行建模，并通过该模型根据加工要求基于遗传算法进行优化仿真，在开始加工之前对脉冲参数进行了有效的判断选择。 （3）通过对加工间隙数据（电压/电流）采集硬件电路的设计，实现了对间隙数据的准确采集。并在这些采集数据的基础上，研究分析原有的间隙状态判别方法，设计了一种混合检测判别方法，实现了对加工过程中可能出现的五种加工间隙放电状态的高效准确判别。 （4）在上位机和脉冲电源进行实时通讯的基础上，根据放电状态判别结果，通过自适应控制器实现了对加工过程的实时控制。研究脉冲电源智能性的要点，结合脉冲参数的判断选择和自适应控制器，，使得加工过程更加高效稳定，实现了工艺参数的智能优选和调节。
【关键词】：MS-WEDM 脉冲电源 FPGA 放电状态检测 智能
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外电火花线切割技术的发展现状9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10-11
• 1.3 国内外电火花线切割加工脉冲电源研究现状11-14
• 1.3.1 国外电火花线切割加工电源研究现状11-12
• 1.3.2 国内电火花线切割加工电源研究现状12-14
• 1.4 课题的研究目的、意义和主要研究内容14-16
• 1.4.1 课题的研究目的和意义14
• 1.4.2 课题的主要研究内容14-16
• 第二章 中走丝线切割脉冲电源性能研究16-23
• 2.1 电火花线切割脉冲能量分析16-18
• 2.1.1 脉冲放电机理16-17
• 2.1.2 单脉冲放电能量17-18
• 2.2 电火花线切割脉冲参数的影响18-20
• 2.3 中走丝电火花线切割的工艺特点20-21
• 2.4 中走丝电火花线切割脉冲电源性能要求21
• 2.5 本章小结21-23
• 第三章 脉冲电源总体方案设计23-31
• 3.1 典型脉冲电源23-25
• 3.1.1 RC 脉冲电源23-24
• 3.1.2 晶体管脉冲电源24-25
• 3.2 FPGA 简介及选型25-26
• 3.3 脉冲电源的方案设计26-28
• 3.4 脉冲电源的功能模块设计28-30
• 3.4.1 工作电压调节模块28
• 3.4.2 脉冲信号发生与控制装置28-29
• 3.4.3 间隙数据采集与放电状态判别29
• 3.4.4 上位机通讯29
• 3.4.5 其他辅助功能模块的设计29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第四章 脉冲信号发生与控制装置设计31-42
• 4.1 脉冲参数的判断选择31-36
• 4.1.1 基于最小二乘法的工艺模型建立31-34
• 4.1.2 基于遗传算法的参数优化34-36
• 4.2 脉冲信号的发生与显示36-38
• 4.2.1 脉冲信号的发生36-37
• 4.2.2 脉冲信号的显示37-38
• 4.3 主放电回路38-39
• 4.4 脉冲信号的处理和驱动39-41
• 4.4.1 脉冲信号的取反与隔离39-40
• 4.4.2 MOS 管的选择及其驱动电路40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 间隙数据采集与放电状态判别42-58
• 5.1 间隙放电状态与检测方法42-44
• 5.1.1 间隙放电状态分类42-43
• 5.1.2 间隙状态判别的主要方法43-44
• 5.2 间隙数据的采集和处理44-51
• 5.2.1 间隙数据的采集电路44-46
• 5.2.2 采集数据的处理电路46-49
• 5.2.3 AD7912 和 FPGA 之间的 SPI 通讯49-50
• 5.2.4 采集数据的缓存处理50-51
• 5.3 放电状态判别51-57
• 5.3.1 基础间隙状态判别51-53
• 5.3.2 具体放电状态判别53-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 智能型脉冲电源的设计与实现58-65
• 6.1 脉冲电源的样机制作58-59
• 6.1.1 脉冲电源的硬件电路设计58-59
• 6.1.2 脉冲电源的制作59
• 6.2 样机调试与试验59-61
• 6.3 脉冲电源智能调整策略61-64
• 6.3.1 自适应控制策略61-62
• 6.3.2 智能型脉冲电源的工作过程62-64
• 6.4 本章小结64-65
• 主要结论与展望65-67
• 主要结论65-66
• 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文71

【引证文献】

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1 严江;;试论单向走丝电火花线切割加工技术及未来发展趋势[J];才智;2014年28期

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本文编号：286748