蒸汽水雾中电火花线切割精加工实验研究

发布时间：2017-08-19 09:02

  本文关键词：蒸汽水雾中电火花线切割精加工实验研究

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【摘要】：水雾介质中电火花线切割加工是以水雾作为工作介质,取代了传统的液体介质,由于水雾介质在加工过程中有利于提高加工质量,因而受到了国内外广泛关注,为电火花线切割加工工艺开辟了崭新的途径。但水雾介质与传统的液体介质相比,在物理、化学性能等方面存在着较大的差异,其放电加工性能也与常规的液中放电加工有着较大差别,因而对其放电机理、加工特性进行系统地研究是非常必要的。本文系统分析了水雾生成方式及应用方向,通过理论和实验分析,选择出适合用于电火花线切割加工的水雾介质并对其加工机理进行了较深入的研究。从气体介质的电导、击穿等方面详细阐述了气体介质放电加工理论。以气体介质放电理论为基础,系统分析了水雾介质电导、击穿机理。通过对大气、乳化液、超声水雾和蒸汽水雾介质中往复走丝电火花线切割加工的对比实验及分析,针对表面粗糙度、表面形貌、切割速度、实际切深、放电状态、材料去除率等指标,研究了往复走丝电火花线切割在不同介质中的加工特性。并且研究了蒸汽水雾介质中线切割主要加工参数对工艺指标的影响。其次,在正交实验和信噪比分析的基础上,采取范数灰关联度确定权重的灰色关联分析法,将蒸汽水雾中往复走丝电火花线切割的多目标参数优化问题转化为单目标灰关联度的优化问题,该方法能够方便、有效的得到各指标的权重,从而使选择出的多工艺指标下的最佳参数组合更加客观、合理。并且建立了加工时间和表面粗糙度的综合模型,在实际加工中可作为判断加工参数选取好坏的一种方法。最后,采用了基于不同加工介质(乳化液、蒸汽水雾、大气)的多次切割技术,与各次切割全部在乳化液中的工艺方法进行了比较实验。结果表明:不同介质的多次切割工艺具有更好的表面粗糙度和更高的精加工速度。
【关键词】：电火花线切割 水雾介质 加工特性 多目标优化 多次切割
【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】：2016
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 课题研究的目的与意义12-13
• 1.3 水雾中电火花线切割的研究现状13
• 1.4 电火花加工多目标优化的研究现状13-14
• 1.5 课题来源及主要研究内容14-16
• 第2章 水雾中电火花线切割放电机理分析16-34
• 2.1 水雾生成方式的分类及应用16-19
• 2.1.1 水雾喷嘴的种类和特点16-17
• 2.1.2 水雾生产方式的分类17-18
• 2.1.3 水雾喷嘴的有效射程18
• 2.1.4 电火花线切割中水雾介质的选择18-19
• 2.2 气体介质的电导与击穿19-27
• 2.2.1 气体介质的电导20-22
• 2.2.2 气体电介质的击穿原理22-27
• 2.3 雾滴作用对电火花线切割的机理分析27-31
• 2.3.1 雾滴对极间击穿电压和放电间隙的影响27-30
• 2.3.2 雾滴的极化30-31
• 2.4 水雾介质中电火花放电蚀除过程分析31-33
• 2.4.1 放电通道的形成32
• 2.4.2 极间放电通道的扩展32
• 2.4.3 电蚀产物的抛出阶段32
• 2.4.4 消电离阶段32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 蒸汽水雾中线切割精加工特性研究34-84
• 3.1 实验装置及实验条件34-37
• 3.2 蒸汽水雾中线切割精加工特性研究37-54
• 3.2.1 机床跨距的选择37-38
• 3.2.2 电极丝丝径的测量38
• 3.2.3 表面粗糙度的研究38-40
• 3.2.4 表面微观形貌的研究40-44
• 3.2.5 切割速度的研究44-45
• 3.2.6 实际切深的研究45-48
• 3.2.7 材料去除率的研究48-49
• 3.2.8 放电状态的研究49-50
• 3.2.9 放电间隙的研究50-51
• 3.2.10 加工表面成分能谱分析51-53
• 3.2.11 含水量对加工特性的影响研究53-54
• 3.3 蒸汽水雾中线切割加工参数对工艺指标的影响54-81
• 3.3.1 偏移量对工艺指标的影响54-62
• 3.3.2 工作台进给速度对工艺指标的影响62-68
• 3.3.3 峰值电流对工艺指标的影响68-73
• 3.3.4 脉冲间隔比对工艺指标的影响73-77
• 3.3.5 脉冲宽度对工艺指标的影响77-81
• 3.4 平均加工电流的研究81-82
• 3.5 本章小结82-84
• 第4章 蒸汽水雾中线切割精加工的多目标优化84-104
• 4.1 灰色系统理论84-87
• 4.2 范数灰关联度87-88
• 4.3 信噪比实验设计原理88-89
• 4.4 基于信噪比的实验设计89-92
• 4.4.1 实验设备及实验条件90
• 4.4.2 实验方案设计90-92
• 4.5 灰色系统理论多目标加工参数的优化92-95
• 4.6 综合工艺指标下的工艺参数的优化分析95-98
• 4.7 工艺模型的建立98-103
• 4.7.1 表面粗糙度工艺模型的建立98
• 4.7.2 加工时间工艺模型的建立98
• 4.7.3 工艺模型的检验98-101
• 4.7.4 综合模型的建立101-103
• 4.8 本章小结103-104
• 第5章 多介质中电火花线切割多次切割研究104-112
• 5.1 往复走丝电火花线切割多次切割工艺流程104-105
• 5.2 第一次切割加工介质的选择105-106
• 5.3 第二次切割加工介质的选择106-108
• 5.4 第三次切割加工介质的选择108
• 5.5 采用不同介质的多次切割对比实验108-111
• 5.6 本章小结111-112
• 结论112-113
• 参考文献113-117
• 攻读硕士学位期间发表的学术成果117-118
• 致谢118

【参考文献】

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本文编号：699807