【摘要】：微細(xì)群孔是一種較為常見的結(jié)構(gòu),加工有微細(xì)孔的材料,剛度及散熱性好,因此具有大量復(fù)雜位置關(guān)系的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)出來,并廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車零部件。目前電火花是加工微細(xì)孔的主要方式之一�？偨Y(jié)前人的研究經(jīng)驗(yàn)可知,在微細(xì)孔的電火花加工過程中,由于孔徑過小引起的電極與工件之間切削液流動(dòng)不暢,常常導(dǎo)致切屑難以排出、散熱困難、孔徑容易變形、放電環(huán)境較差等問題。不完全放電常常引起電極損耗過大、工件加工精度差、電能利用率低下。而且微細(xì)孔加工通�？讖狡�,數(shù)量偏多,因此多微細(xì)孔已成為微細(xì)結(jié)構(gòu)加工的重點(diǎn)研究對(duì)象之一。本文在此背景下研制出一套多微細(xì)孔電火花振動(dòng)復(fù)合加工設(shè)備。區(qū)別于傳統(tǒng)電火花機(jī)床,該設(shè)備具有多電極同步旋轉(zhuǎn)、各電極獨(dú)立放電、振動(dòng)裝置促進(jìn)排屑的功能。通過對(duì)電極振動(dòng)與旋轉(zhuǎn)在理論上提升加工效率的分析,設(shè)計(jì)了裝置的整體結(jié)構(gòu),并論述各零部件之間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝方式、相對(duì)運(yùn)動(dòng)及功能。按照由下到上,由繁到簡的原則,通過ANSYS輔助設(shè)計(jì)與理論分析,基于結(jié)構(gòu)輕量化與裝配件互不干涉的原則,確定了上下圓盤、振動(dòng)軸、振動(dòng)電機(jī)支撐板和彈簧支撐板的尺寸,并進(jìn)行了相應(yīng)的校核,保證零部件尺寸滿足加工要求。對(duì)裝置進(jìn)行了可靠性分析,其中結(jié)構(gòu)分析包括過盈配合、疲勞壽命、電極偏心度、進(jìn)給機(jī)構(gòu)性能分析,驗(yàn)證了裝置設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性;動(dòng)力學(xué)分析為電極在最大激振力作用下的速度和位移隨時(shí)間變化曲線,驗(yàn)證了電極微細(xì)振動(dòng)的合理性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)其配套的控制程序進(jìn)行了開發(fā),通過STM32單片機(jī)輸出脈沖控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)和振動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速;使用驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角,進(jìn)而控制滑臺(tái)的微分進(jìn)給量;采用USMART實(shí)現(xiàn)了通過串口控制電機(jī)的起停和實(shí)時(shí)調(diào)速。對(duì)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝調(diào)試、電路調(diào)試、程序調(diào)試與聯(lián)合調(diào)試;調(diào)試無誤后,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電極振動(dòng)與旋轉(zhuǎn)對(duì)加工效率的提升作用;最后基于振動(dòng)電機(jī)控制脈沖占空比、旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制脈沖占空比、加工電壓,材料厚度設(shè)計(jì)四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),得出在不同控制脈沖占空比、電壓、厚度的條件下加工鍍鋅不銹鋼所需時(shí)間,通過Design Expert軟件進(jìn)行多元回歸擬合分析和相關(guān)性分析,制定了理想的工藝參數(shù),驗(yàn)證了裝置的實(shí)用性。
【圖文】：

ＣＡＭ軟件，使得電火花加工過程更加規(guī)范化與智能化［１４１�，F(xiàn)如今，ＥＤＭ加工逡逑己經(jīng)成為特種加工領(lǐng)域重要的一環(huán)。逡逑電火花加工微細(xì)孔原理如圖１－１所示：逡逑主軸邋一＋脈沖電源——逡逑１邋ｉ邐１邋■—１逡逑工具逡逑電極紋逡逑ｔ取電＋花逡逑丁件—邋一切削液邐逡逑工作臺(tái)逡逑圖１－１電火花加工微細(xì)孔示意圖逡逑具體方式為：將電極與工件保持一定間距，放置于切削液中，，在兩者之上施逡逑加電壓，產(chǎn)生電能促使電子運(yùn)動(dòng)。由電動(dòng)物理學(xué)原理可知，正負(fù)離子運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致逡逑正負(fù)極材料的蝕除，且負(fù)極的消耗量遠(yuǎn)大于正極，故通常將電源的負(fù)極接工件，逡逑正極接電極。接下來通過進(jìn)給裝置移動(dòng)電極，以微小的進(jìn)給量縮短兩者的距離，逡逑此間隙之內(nèi)的電場(chǎng)隨著距離的縮短而逐漸增強(qiáng)，直至超出切削液分子束縛電子的逡逑能力而發(fā)生電離，達(dá)到放電的臨界點(diǎn)。在此狀態(tài)下，游離的電子通過電場(chǎng)力的作逡逑用不斷向正極移動(dòng)，在移動(dòng)的過程中與未電離的原子碰撞，激發(fā)這些原子的外層逡逑電子脫離原子核的束縛

邐＿邋ｙ邋二－：逡逑ＪＩ邋ｙ邋臂＂逡逑圖１－２線電極磨削加工原理圖邐圖１－３群電極加工原理圖逡逑由于航天及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，微細(xì)孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能及巨大的利潤前景引起逡逑了歐美的重視。北美研究微細(xì)孔加工在２０００年左右，美國Ｋ．ＲＲａｊｕｒｋａｒ和Ｚ．Ｙ．Ｙｕ逡逑通過ＣＡＭ軟件結(jié)合微細(xì)電極補(bǔ)償，加工出了復(fù)雜的型腔［１＼之后由于損耗補(bǔ)償逡逑理論的不斷修正與完善，歐美學(xué)者使用微細(xì)電火花機(jī)床即可加工三維曲面模型［２Ｇ］。逡逑隨著微細(xì)孔電火花加工市場(chǎng)的推廣，美國Ｏｐｔｉｍａｔｉｏｎ公司通過引入最新的電火花逡逑加工技術(shù)，研制出多種光學(xué)器件。逡逑１．２．３電火花加工微細(xì)孔國內(nèi)研究現(xiàn)狀逡逑國內(nèi)對(duì)于微細(xì)孔電火花加工的研究也較為深入。諸多高校如清華大學(xué)、哈爾逡逑濱工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等，都在電火花加工微細(xì)孔領(lǐng)域取得逡逑了豐碩的研究成果。逡逑１．電火花加工微細(xì)孔控制系統(tǒng)研究逡逑電火花加工微細(xì)孔的伺服控制研究
【學(xué)位授予單位】：山東大學(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)：2694314