【摘要】：使用片狀電極電火花成形加工深窄槽及復(fù)雜型腔等特殊結(jié)構(gòu),在航空航天及模具行業(yè)等領(lǐng)域有較多應(yīng)用,為更好的解決排屑問(wèn)題,提高加工效率,本文嘗試在工具電極上附加超聲振動(dòng),探究超聲輔助加工的有效性及可行性,并對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究,最終研制出基于工具電極振動(dòng)的超聲輔助電火花加工系統(tǒng),并開展相關(guān)工藝實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)工具電極超聲振動(dòng)作用下加工間隙內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了理論分析及仿真計(jì)算。首先計(jì)算放電間隙大小,建立有限元網(wǎng)格模型,確定邊界條件,定義電極的超聲振動(dòng),通過(guò)Fluent求解后,獲得一個(gè)正弦周期內(nèi)間隙流場(chǎng)的速度、壓力變化規(guī)律。然后對(duì)超聲振幅、頻率、加工深度、間隙值四個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)分析,以平均速度和湍流耗散率為評(píng)價(jià)指標(biāo),最終確定振幅和頻率為重點(diǎn)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果顯示超聲振動(dòng)對(duì)工作液介質(zhì)具有泵吸作用,并能夠加速工作液的流動(dòng),從而帶動(dòng)蝕除物顆粒運(yùn)動(dòng),但是過(guò)強(qiáng)的擾動(dòng)會(huì)使粒子堆積,因此超聲振動(dòng)對(duì)實(shí)際加工的作用效果需要進(jìn)一步細(xì)化研究。基于壓電效應(yīng)理論和有限元方法,設(shè)計(jì)出了超聲輔助電火花加工裝置的核心部件——夾心式壓電陶瓷換能器,通過(guò)換能器的一維軸向縱振實(shí)現(xiàn)工具電極端面的超聲振動(dòng)。研究重點(diǎn)是利用ANSYS多物理場(chǎng)耦合功能對(duì)換能器進(jìn)行干、濕模態(tài)分析及諧響應(yīng)分析,求解電極端面的振型及輸出響應(yīng)特性,對(duì)換能器進(jìn)行干濕態(tài)阻抗測(cè)試、振型振速測(cè)試,以及振幅輸出特性的標(biāo)定,并以MOSFET為核心搭建超聲驅(qū)動(dòng)電源,基于漢川HCD400K機(jī)床設(shè)計(jì)接口裝置,搭建了超聲輔助電火花加工系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試后,開展片狀電極超聲輔助電火花加工工藝實(shí)驗(yàn)。以材料蝕除速率、電極相對(duì)損耗及加工表面質(zhì)量為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)截面積為6mm×20mm的片狀電極進(jìn)行響應(yīng)面分析,探究超聲振幅及常規(guī)電加工參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響規(guī)律,然后制作不同截面形狀的片狀電極進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并輔以火花放電率的檢測(cè)及分析,結(jié)果顯示超聲振動(dòng)能有效的提高火花放電率,在電極端面截面積較小時(shí)明顯提高了材料蝕除速率,加工效率可提升近40%,同時(shí)可減少工具電極的損耗,且對(duì)加工表面質(zhì)量有一定的改善。本文研究表明在片狀電極截面積及形狀滿足一定要求時(shí),超聲輔助電火花成形加工是提高加工速率,改善加工質(zhì)量的有效方法。
【圖文】：

第 1 章 緒論 課題來(lái)源及研究的背景和意義1 課題來(lái)源本課題得到了總裝預(yù)研項(xiàng)目和國(guó)家機(jī)床科技重大專項(xiàng)子課題（2012ZX0的資助。2 課題研究的背景和意義電火花加工（Electrical DischargeMachining，EDM）技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)切削大優(yōu)勢(shì)：依靠放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫將材料熔融而去除，屬于非接觸加工，削力，適合加工難以切削的硬質(zhì)合金等高強(qiáng)度材料；可以將工具電極的形工件上[1]，或利用單一形狀的電極配合數(shù)控系統(tǒng)，能加工特殊結(jié)構(gòu)及復(fù)雜件，且加工質(zhì)量較好[2]。因此在航空航天、精密模具制造等領(lǐng)域占有極為位。

圖 1-2 工件激振式超聲輔助微細(xì)電火花加工平臺(tái)[6]工作液輔助加工方面，Prihandana[8]等人進(jìn)行了相作液的同時(shí)混入微細(xì) MoS2懸浮粉末，進(jìn)行微細(xì)電個(gè)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：超聲振動(dòng)強(qiáng)度、粉末富集程結(jié)果發(fā)現(xiàn)混粉加工的同時(shí)引入工作液的超聲振動(dòng)，了表面粗糙度（Surface Roughness，簡(jiǎn)稱 SR）。a）整體施加超聲振動(dòng)[8]b）局部施加圖 1-3 超聲激振工作液裝置
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG661

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624096