7075铝合金电火花加工电参数优化研究

发布时间：2017-09-28 15:37

  本文关键词：7075铝合金电火花加工电参数优化研究

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【摘要】：7075铝合金与传统材料模具钢相比，具有比强度高、导热性好、抗腐蚀性强、电加工性能好等优点，近几年，在塑料模具中的应用比重越来越大。由于塑料模具的结构通常较为复杂，传统加工难以满足要求，需要采用电火花加工技术来加工复杂型面、深槽和窄缝等。然而，7075铝合金电火花加工工艺效果受多种工艺参数（尤其是电参数）的影响，加工工艺效果难以控制，只能依靠操作者的经验来进行加工，难以实现自动化生产。因此，研究7075铝合金电火花加工电参数的优化选择，对工艺效果的控制及自动化加工的实现具有重要意义。 本文提出将物质-场分析法应用于7075铝合金电火花加工电参数研究，建立了7075铝合金电火花加工单脉冲放电物质-场模型，得出了电参数对加工工艺效果的影响规律，并进一步对7075铝合金电火花加工进行了试验研究，以试验结果作为样本数据，MATLABR2012a软件为工作平台，建立了7075铝合金电火花加工工艺效果预测模型，结合遗传算法，可以优化电参数，进而获得理想的电火花加工工艺效果。主要研究内容如下： （1）研究了电火花加工原理、物质-场分析法、人工神经网络和遗传算法等理论，确定了7075铝合金电火花加工电参数优化总体思路。 （2）研究了电火花加工的物质-场表示原理，基于物质-场分析法对7075铝合金电火花加工机理进行了分析研究，建立了物质-场分析法解决电火花加工放电系统问题的应用流程，得到了电火花加工中单脉冲放电物质-场模型，基于该模型，分析了各电参数对电火花加工工艺效果的影响规律，并针对电火花加工放电不稳定问题，给出了解决方案。 （3）研究电参数对加工工艺效果的影响。以紫铜为工具电极，7075铝合金为加工对象，对电火花加工速度和表面粗糙度进行单因素试验，，得出峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压与加工速度、表面粗糙度之间的直观关系。单因素试验的研究结果和基于单脉冲放电物质-场模型的分析结果一致，说明所建立单脉冲放电物质-场模型的有效性。 （4）鉴于各电参数之间的相互影响制约，对7075铝合金电火花加工进行多因素试验，采用正交实验法设计试验。以加工速度和表面粗糙度为工艺指标，分别考虑峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔3个因素，每个因素5个水平，得到了25组具有代表性的试验数据。 （5）随机抽取25组正交试验数据中的22组作为学习样本，剩余的3组数据作为测试样本，基于BP神经网络，建立了7075铝合金电火花加工工艺效果预测模型。结果表明；所建立模型预测精度较高。针对给定的工艺指标，结合遗传算法，利用7075铝合金电火花加工工艺效果预测模型，对电参数进行优化，结果表明：7075铝合金电火花加工工艺效果预测模型可以实现电参数的优选。
【关键词】：7075铝合金 电火花加工 物质-场分析法 BP神经网络 电参数优化
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9
• 1.2 课题研究的目的和意义9-10
• 1.3 电火花加工技术的研究现状10-14
• 1.3.1 电火花加工基础理论研究现状10-11
• 1.3.2 电火花加工工艺研究现状11-13
• 1.3.3 电火花加工工艺参数优化的研究及存在的问题13-14
• 1.4 塑料模具中 7075 铝合金加工方法现状14-15
• 1.5 主要研究内容15-17
• 第2章 相关理论研究17-27
• 2.1 电火花加工原理17-18
• 2.2 物质-场分析法简介18-21
• 2.2.1 物质-场分析法中的功能描述18-19
• 2.2.2 系统功能元件及功能的类型19
• 2.2.3 76 个标准解19-20
• 2.2.4 物质-场分析法的一般应用流程20-21
• 2.2.5 物质-场分析法的应用领域21
• 2.3 人工神经网络简介21-24
• 2.3.1 人工神经网络模型21-22
• 2.3.2 神经网络类型22-23
• 2.3.3 BP 神经网络23-24
• 2.4 遗传算法简介24-26
• 2.4.1 遗传算法的基本操作25
• 2.4.2 遗传算法的步骤25-26
• 2.5 相关理论之间的联系26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 基于物质-场的电火花加工电参数研究27-39
• 3.1 电火花加工的物质-场表示原理27-32
• 3.1.1 电火花加工的物质-场分析流程27-28
• 3.1.2 电火花加工材料放电腐蚀系统的物质-场分析28-32
• 3.2 基于物质-场分析法的电火花加工机理模型构建32-35
• 3.2.1 工艺过程中的物质-场模型32
• 3.2.2 电火花加工放电系统的物质-场分析流程32-33
• 3.2.3 确定电火花单脉冲放电系统的功能元件33
• 3.2.4 电火花单脉冲放电四个阶段的物质-场模型33-35
• 3.2.5 电火花单脉冲放电整个过程的物质-场模型35
• 3.3 物质-场模型下的电火花加工电参数研究35-38
• 3.3.1 电火花加工电参数对工艺效果的影响35-36
• 3.3.2 电火花加工中放电不稳定问题的解决36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 7075 铝合金电火花加工电参数对工艺效果影响试验研究39-54
• 4.1 进行单因素试验研究39-43
• 4.1.1 单因素试验方案确定39
• 4.1.2 试验机床与仪器39-41
• 4.1.3 工件材料与工具电极材料41-42
• 4.1.4 工作液选择42
• 4.1.5 工艺指标及测量方式42
• 4.1.6 确定单因素试验加工电参数值42-43
• 4.2 单因素试验结果与分析43-51
• 4.2.1 脉冲宽度对加工速度和表面粗糙度的影响43-44
• 4.2.2 峰值电流对加工速度和表面粗糙度的影响44-46
• 4.2.3 脉冲间隔对加工速度和表面粗糙度的影响46-48
• 4.2.4 开路电压对加工速度和表面粗糙度的影响48-51
• 4.3 进行多因素试验51-53
• 4.3.1 多因素试验方案51-52
• 4.3.2 多因素试验结果52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 7075 铝合金电火花加工电参数优化研究54-67
• 5.1 7075 铝合金电火花加工工艺效果预测模型的建立54-60
• 5.1.1 样本数据及预处理54-56
• 5.1.2 BP 神经网络结构设计56-58
• 5.1.3 BP 神经网络训练参数选择58-59
• 5.1.4 BP 神经网络训练过程及结果59-60
• 5.2 7075 铝合金加工工艺效果预测模型试验验证60-61
• 5.3 7075 铝合金电火花加工电参数优化61-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：936676