隨著高新科技的發(fā)展,產(chǎn)品的微型化、集成化和智能化趨勢(shì)明顯,尤其表現(xiàn)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng)域。MEMS等領(lǐng)域的快速發(fā)展,促使微小零部件的需求越來(lái)越大,微小零部件的加工工藝方法已成為多國(guó)學(xué)者的研究熱點(diǎn)。微細(xì)電解加工方法,在理論上可達(dá)納米級(jí)加工精度,且加工表面質(zhì)量好;不受材料本身的力學(xué)性能限制,導(dǎo)電材料均可加工;正常加工條件下,陰極無(wú)損耗,可重復(fù)利用。由于上述諸多優(yōu)點(diǎn),微細(xì)電解加工被認(rèn)為是一種極具發(fā)展前景的微細(xì)加工方法。本文利用高速旋轉(zhuǎn)的微螺旋電極進(jìn)行微細(xì)電解加工,并對(duì)此加工方式進(jìn)行了理論分析及一系列鉆削、銑削加工試驗(yàn),本文主要完成的工作有:1、首先,對(duì)電解加工過程進(jìn)行了深入分析,根據(jù)微細(xì)電解加工要求,搭建了微細(xì)電解加工試驗(yàn)平臺(tái);并基于高頻脈沖電解加工特點(diǎn),建立了電解鉆削和銑削加工精度的控制模型;同時(shí),仿真分析了高速旋轉(zhuǎn)的螺旋電極,對(duì)加工電解液的影響;提出采用高速旋轉(zhuǎn)螺旋電極和高頻脈沖電源進(jìn)行電解加工,可以提高加工效率、提高鉆削加工精度及減小孔錐度;并通過微細(xì)電解加工試驗(yàn)得到加工精度、孔錐度和最大可進(jìn)給速度隨電極轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了上述理論分析。2、基于電解加工理論以及旋轉(zhuǎn)作用對(duì)加工電場(chǎng)、流場(chǎng)的影響分析,提出一種加工高回轉(zhuǎn)精度均勻柱狀電極的方法,并基于理論和試驗(yàn)分析建立了電極形狀以及直徑的控制模型,通過模型指導(dǎo)加工得到了直徑100μm左右,同軸度誤差小于lμm的均勻柱狀電極。并在柱狀電極的基礎(chǔ)上,通過分析旋轉(zhuǎn)作用對(duì)擴(kuò)散層離子的影響,提出初步制備微螺旋電極的方法,最后成功加工得到微螺旋電極。3、利用試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行微細(xì)電解鉆削加工的系列試驗(yàn),研究了主要加工參數(shù)如加工電壓、脈沖寬度、脈沖周期、進(jìn)給速度,對(duì)加工精度和加工穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,加工精度隨著加工電壓、脈沖寬度的增大而降低,且在較大的參數(shù)下,會(huì)在孔口附近出現(xiàn)嚴(yán)重的雜散腐蝕,在較小的參數(shù)下,會(huì)在加工完成前出現(xiàn)短路現(xiàn)象,而降低加工穩(wěn)定性;加工精度隨著脈沖周期的增大而增大,在周期較小時(shí),會(huì)在孔口附近出現(xiàn)較嚴(yán)重的雜散腐蝕,在周期較大時(shí),易出現(xiàn)短路現(xiàn)象;加工精度隨著進(jìn)給速度的增加,先增加后基本不變,在過大的進(jìn)給速度下易出現(xiàn)短路,而影響加工穩(wěn)定性。最后,在優(yōu)化加工參數(shù)下,成功加工得到一致性好,近乎無(wú)錐度的陣列孔。4、利用試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行微細(xì)電解銑削加工的系列試驗(yàn),研究了主要的加工參數(shù)如加工電壓、脈沖寬度、脈沖周期、進(jìn)給速度,對(duì)加工精度和加工穩(wěn)定性的影響,各參數(shù)對(duì)槽寬的影響規(guī)律與鉆削加工時(shí)基本類似。最后,在優(yōu)化加工參數(shù)下,成功加工得到系列質(zhì)量較好的直線、曲線以及復(fù)雜封閉曲線微圖形結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG662;TG506
【部分圖文】：

具有體積小、耗能低、靈敏性和工作效率高、智能化、制造成本低等諸多??優(yōu)點(diǎn)［２］，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電子通信、航空航天、生物醫(yī)療、國(guó)防軍事等領(lǐng)域??圖１－１為航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的一些ＭＥＭＳ傳感器及微結(jié)構(gòu)［５－７］，圖１－２為電??子通信等領(lǐng)域應(yīng)用的ＭＥＭＳ集成電路及微結(jié)構(gòu)??（ａ）微型航姿系統(tǒng)?（ｂ）抗磁懸浮微陀螺?（ｃ）?ＣＭＯＳ電路微結(jié)構(gòu)??圖１－１工業(yè)和航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的一些ＭＥＭＳ傳感器及微結(jié)構(gòu)??ｍ??（ａ）非晶硅可變電容器?（ｂ）微型諧振器?（ｃ）逆變器??圖１－２電子通信等領(lǐng)域應(yīng)用的ＭＥＭＳ集成電路及微結(jié)構(gòu)??ＭＥＭＳ以微型化、集成化和智能化為主要發(fā)展方向，其構(gòu)成的零部件尺寸??較小，大多在之間，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，微細(xì)加工技術(shù)被認(rèn)為是ＭＥＭＳ??發(fā)展的重要基礎(chǔ)［２］。??微細(xì)電解加工技術(shù)是基于陽(yáng)極表面金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，生成金屬離子溶入電??解液中，而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的去除加工。微細(xì)電解加工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：在理??論上可達(dá)納米級(jí)加工精度，且加工表面質(zhì)量好；不受材料本身力學(xué)性能限制，導(dǎo)??１??

具有體積小、耗能低、靈敏性和工作效率高、智能化、制造成本低等諸多??優(yōu)點(diǎn)［２］，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電子通信、航空航天、生物醫(yī)療、國(guó)防軍事等領(lǐng)域??圖１－１為航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的一些ＭＥＭＳ傳感器及微結(jié)構(gòu)［５－７］，圖１－２為電??子通信等領(lǐng)域應(yīng)用的ＭＥＭＳ集成電路及微結(jié)構(gòu)??（ａ）微型航姿系統(tǒng)?（ｂ）抗磁懸浮微陀螺?（ｃ）?ＣＭＯＳ電路微結(jié)構(gòu)??圖１－１工業(yè)和航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的一些ＭＥＭＳ傳感器及微結(jié)構(gòu)??ｍ??（ａ）非晶硅可變電容器?（ｂ）微型諧振器?（ｃ）逆變器??圖１－２電子通信等領(lǐng)域應(yīng)用的ＭＥＭＳ集成電路及微結(jié)構(gòu)??ＭＥＭＳ以微型化、集成化和智能化為主要發(fā)展方向，其構(gòu)成的零部件尺寸??較小，大多在之間，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，微細(xì)加工技術(shù)被認(rèn)為是ＭＥＭＳ??發(fā)展的重要基礎(chǔ)［２］。??微細(xì)電解加工技術(shù)是基于陽(yáng)極表面金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，生成金屬離子溶入電??解液中，而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的去除加工。微細(xì)電解加工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：在理??論上可達(dá)納米級(jí)加工精度，且加工表面質(zhì)量好；不受材料本身力學(xué)性能限制，導(dǎo)??１??

?電材料均可加工；正常加工條件下，陰極無(wú)損耗，可重復(fù)使用等。因此，微細(xì)電??解加工技術(shù)被認(rèn)為是一種極具發(fā)展前景的微細(xì)加工技術(shù)［］（）］。圖１－３為德國(guó)學(xué)者??Ｒｏｌｆ?Ｓｃｈｕｓｔｅｒ等［１２］利用微細(xì)電解加工技術(shù)，在銅片上加工得到的多層棱柱和薄片??微結(jié)構(gòu)，最頂層棱柱厚度為５｜ａｍ，薄片高為１５（ｉｍ、厚度達(dá)到２．５（ｉｍ。由圖１－３??可知，微細(xì)電解加工具有極佳的微細(xì)加工能力，加大對(duì)其進(jìn)行研究，將有利于高??質(zhì)量微細(xì)零部件的加工制造。其意義不僅在于促進(jìn)ＭＥＭＳ的發(fā)展，同時(shí)對(duì)于更??多高新科技的產(chǎn)生與發(fā)展，都具有極大的推動(dòng)作用。??「「二義??圖１－３微細(xì)電解加工的微結(jié)構(gòu)??１．２微細(xì)電解加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀??微細(xì)電解加工技術(shù)是將電解加工技術(shù)應(yīng)用于微細(xì)加工領(lǐng)域而形成的。早在??］９２９年，英國(guó)學(xué)者Ｗ．Ｇｕｓｓｅｆ就進(jìn)行了電解加工試驗(yàn)，并申請(qǐng)了專利，然而真正??將其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的是前蘇聯(lián)，用于對(duì)炮管膛線的加工［１３］，之后，多國(guó)學(xué)者??開始展開對(duì)電解加工技術(shù)的研究。隨著研宄的深入
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853292