大深径比钨孔电火花加工研究

发布时间：2017-09-07 02:39

  本文关键词：大深径比钨孔电火花加工研究

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【摘要】：大深径比小孔的加工一直是机械加工领域的难题之一。电火花加工技术的非接触式加工、无明显宏观作用力和“以柔克刚”等特点,使其在加工深孔,尤其在加工难加工材料大深径比孔时具有明显的优势。因此,大深径比难加工材料孔类零件的电火花加工技术已成为当前加工技术研究与应用的热点。然而,在大深径比小孔的电火花加工过程中也存在着明显的局限性,如工具电极损耗大、加工效率低等问题。本文针对深径比超过80:1的大深径比钨孔零件的电火花加工技术进行了研究,首先进行钨材料的电火花加工基础工艺研究,系统分析了难加工钨材料的电火花加工特性,并对加工电参数进行优化,为钨孔的电火花加工电参数选择提供依据。然后采用特殊加工工艺实现大深径比钨孔的加工。同时还对电火花加工中单脉冲放电形成的电蚀凹坑和多脉冲放电分布规律进行研究,建立电火花加工完工件表面形貌形成过程仿真模型。本文主要研究工作和结论如下:(1)通过电火花加工基础工艺试验,定量分析了采用钨电极进行负极性加工过程中,峰值电流、间隙电压、脉冲宽度、脉冲间隔对钨材料电火花加工时材料去除率、电极损耗率以及表面粗糙度的影响规律,分析了材料去除和电极损耗机理。为实际加工生产中放电参数的选择提供依据。(2)通过单脉冲放电试验获取不同电参数条件下的凹坑形状与尺寸,建立凹坑形状尺寸与加工电参数的关系。分析电参数对放电凹坑尺寸的影响规律,并建立单脉冲放电条件下材料去除的数学模型。进一步考虑电火花加工过程中多脉冲连续放电条件下的叠加效应与凹坑分布规律,应用MATLAB模拟并仿真出理想状态下电火花加工之后的工件表面的形貌,并计算出表面粗糙度和材料去除效率,进而建立起电参数与工件表面形貌、表面粗糙度以及材料去除率的关系。(3)根据大深径比难加工材料钨孔的加工特点和应用要求,提出不同的加工方案。通过探究试验最后采用电火花加工与金属键合相结合的加工方法。首先选用尺寸完全相同两块的钨板,在每片钨板上用电火花加工截面出为半圆形的微沟槽,然后在钨板表面镀金属镍。最后,将两片钨板上的微沟槽对合,置于高温高压真空环境下进行金属键合,使两块钨板形成一个整体,最终完成大深径比难加工材料钨孔的加工。
【关键词】：电火花加工 大深径比小孔 电参数 表面形貌 金属键合
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 电火花加工技术概述10-14
• 1.1.1 电火花加工技术发展过程10-11
• 1.1.2 电火花加工的特点和影响因素11-14
• 1.2 小孔加工方法与研究现状14-19
• 1.2.1 微小孔机械加工方法14-16
• 1.2.2 微小孔高能束加工方法16-17
• 1.2.3 微小孔电化学加工方法17-19
• 1.3 课题介绍19-24
• 1.3.1 项目研究背景19-20
• 1.3.2 论文研究内容20-21
• 1.3.3 研究意义21-24
• 第2章 难加工钨材料电火花加工基础工艺属性24-42
• 2.1 电参数试验方案24-27
• 2.1.1 电参数试验设备24-26
• 2.1.2 电参数试验方案26-27
• 2.2 电参数对材料去除率影响27-32
• 2.2.1 材料去除机理分析27-29
• 2.2.2 单因素试验结果分析29-31
• 2.2.3 正交试验结果分析31-32
• 2.3 电参数对电极损耗率影响32-38
• 2.3.1 电极损耗机理分析32-34
• 2.3.2 电极损耗简化模型与形态34-36
• 2.3.3 单因素试验结果分析36-38
• 2.4 电参数对表面粗糙度影响38-41
• 2.4.1 单因素试验结果分析38-39
• 2.4.2 正交试验结果分析39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第3章 基于MATALB的表面形貌仿真系统42-62
• 3.1 单脉冲放电42-45
• 3.1.1 单脉冲放电热源模型42-43
• 3.1.2 单脉冲放电材料去除模型43-45
• 3.2 放电参数对单个电蚀凹坑形状的规律45-48
• 3.2.1 峰值电流对电蚀凹坑形状影响规律47
• 3.2.2 脉冲电压对电蚀凹坑形状影响规律47-48
• 3.2.3 脉冲宽度对电蚀凹坑形状影响规律48
• 3.3 多脉冲连续放电MATLAB仿真48-53
• 3.3.1 多脉冲放电分布模型建立48-50
• 3.3.2 多脉冲放电随机分布仿真50-51
• 3.3.3 多脉冲放电边缘分布仿真51-53
• 3.4 仿真与试验结果比较53-61
• 3.4.1 脉冲分布规律试验验证53
• 3.4.2 工件表面形貌比较53-55
• 3.4.3 表面粗糙度比较55-57
• 3.4.4 脉冲放电次数比较57-58
• 3.4.5 材料去除率比较58-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第4章 大深径比难加工材料钨孔加工62-81
• 4.1 微沟槽加工方案设计62-65
• 4.2 微沟槽电火花加工65-72
• 4.2.1 线形成型电极设计65-66
• 4.2.2 微沟槽电火花成型加工66-70
• 4.2.3 微沟槽电火花线切割加工70-72
• 4.3 钨板高温键合试验72-79
• 4.3.1 钨板化学镀镍72-74
• 4.3.2 钨板溅射镀镍74-76
• 4.3.3 钨板高温键合76-79
• 4.4 键合质量分析与检测79
• 4.5 本章小结79-81
• 第5章 总结与展望81-83
• 5.1 总结81-82
• 5.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士期间发表论文与研究成果清单87-88
• 致谢88

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本文编号：806939