本文關(guān)鍵詞：電火花成形加工中的電極損耗預(yù)測(cè)及補(bǔ)償方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為先進(jìn)制造技術(shù)之一,電火花成形加工以其特有的非接觸式加工方式和對(duì)加工材料的廣泛適應(yīng)性,在精密模具、航空航天、醫(yī)療器械、傳感器等領(lǐng)域占據(jù)著極為重要的位置。但由于工具電極的損耗無(wú)法避免,對(duì)其加工精度,尤其是微細(xì)孔、型腔等的加工精度,造成了嚴(yán)重的影響,必須采取一定的補(bǔ)償措施,以提高電火花成形加工的加工精度。本文針對(duì)電火花成形加工的電極損耗問(wèn)題,展開(kāi)了深入的研究,著重討論了電極損耗的預(yù)測(cè)和補(bǔ)償方法,主要內(nèi)容如下： 根據(jù)電火花成形加工原理,提出了基于放電模擬的微細(xì)電極損耗預(yù)測(cè)方法。該方法通過(guò)對(duì)電火花成形加工中電蝕過(guò)程的模擬,再現(xiàn)電極損耗、工件材料蝕除過(guò)程和主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),由此建立了基于火花放電過(guò)程的電極損耗模型,可對(duì)電極損耗的大小分布范圍做出有效的預(yù)測(cè),并可準(zhǔn)確地模擬被加工表面的形貌特征。為了使仿真結(jié)果更為精確,該模型將錐形坑作為電蝕坑的基礎(chǔ)形狀,并能根據(jù)放電位置的不同,對(duì)電蝕坑的形狀進(jìn)行相應(yīng)的變形,以更好地逼近實(shí)際情況。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法可以很好的模擬小孔加工過(guò)程,精確地預(yù)測(cè)其電極損耗狀況。 而對(duì)于常規(guī)尺寸的成形電極,若仍采用仿真模擬的方法則會(huì)產(chǎn)生龐大的計(jì)算量,且相較于微細(xì)電極,其精度要求比較低。因此本文積極探討根據(jù)電極幾何特征進(jìn)行電極損耗預(yù)測(cè)的可能性,建立了基于曲率的曲面電極損耗預(yù)測(cè)模型。研究表明,曲率越大,該處的電場(chǎng)強(qiáng)度越大,越易產(chǎn)生火花放電,進(jìn)而造成了電極損耗。因此,可依據(jù)曲率大小對(duì)曲面電極表面各點(diǎn)進(jìn)行矢量偏置,進(jìn)而獲得偏置后的電極曲面,即電極損耗后的形狀,以此實(shí)現(xiàn)曲面電極的快速損耗預(yù)測(cè)。本文采用NURBS曲面來(lái)逼近電極曲面,并詳細(xì)討論了電極曲面的偏置方法,特別是廣義損耗系數(shù)δp和損耗變換矩陣K的求取。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法可以很好的預(yù)測(cè)橢球形電極的損耗結(jié)果。 為了減輕甚至去除電極損耗的不良影響,提高電火花成形加工精度,本文以電極損耗預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ),進(jìn)一步研究了電火花成形加工中的電極損耗補(bǔ)償方法。提出了面向微細(xì)電極的反成形補(bǔ)償模型和面向曲面電極的曲面矢量偏置補(bǔ)償模型,這兩個(gè)模型分別利用反成形原理和曲面偏置原理,對(duì)成形電極的初始形狀進(jìn)行變形,使得電極在放電加工結(jié)束時(shí),恰能恢復(fù)成理想目標(biāo)形狀,進(jìn)而精確復(fù)制到工件型腔,以此實(shí)現(xiàn)電極的預(yù)補(bǔ)償。 最后,本文針對(duì)所提出的電火花成形加工中的電極損耗的預(yù)測(cè)模型和補(bǔ)償模型,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)方法,驗(yàn)證了上述損耗預(yù)測(cè)模型和補(bǔ)償模型的準(zhǔn)確性和有效性。同時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)所有模型進(jìn)行了誤差分析,以提高模型的預(yù)測(cè)和補(bǔ)償效果。
【關(guān)鍵詞】：EDM 電極補(bǔ)償 損耗預(yù)測(cè) 仿真模型 曲面偏置
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG661
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-25
• 1.1 課題背景及意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 電火花成形加工技術(shù)15-16
• 1.2.2 電火花電極損耗補(bǔ)償方法16-23
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第2章 基于放電模擬的微細(xì)電極損耗預(yù)測(cè)方法25-42
• 2.1 引言25
• 2.2 電火花加工放電過(guò)程及基本假設(shè)25-27
• 2.3 微細(xì)電極的電蝕損耗模型27-35
• 2.3.1 放電對(duì)象的幾何建模27-29
• 2.3.2 放電位置的確定與搜索29-31
• 2.3.3 單次放電電蝕結(jié)果的模擬31-35
• 2.4 工藝過(guò)程仿真建模35-41
• 2.4.1 仿真流程圖35-36
• 2.4.2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制36-38
• 2.4.3 小孔加工仿真實(shí)例38-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第3章 基于幾何特征的曲面電極損耗預(yù)測(cè)方法42-60
• 3.1 引言42
• 3.2 曲率與電場(chǎng)分布關(guān)系的分析42-44
• 3.3 電極自由曲面的廣義矢量損耗偏置44-47
• 3.4 曲面電極的非均勻損耗偏置模型47-54
• 3.4.1 電極自由曲面的自適應(yīng)網(wǎng)格離散47-50
• 3.4.2 廣義損耗系數(shù)δ_p的變化特性50-52
• 3.4.3 廣義矢量偏置曲面的NURBS逼近52-53
• 3.4.4 曲面電極的損耗預(yù)測(cè)流程圖53-54
• 3.5 曲面電極損耗預(yù)測(cè)實(shí)例54-59
• 3.5.1 回轉(zhuǎn)體電極曲面偏置的簡(jiǎn)化方法54-55
• 3.5.2 橢球體電極的損耗預(yù)測(cè)實(shí)例55-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第4章 基于預(yù)測(cè)模型的成形電極損耗補(bǔ)償方法60-74
• 4.1 引言60
• 4.2 電火花成形電極損耗的預(yù)變形補(bǔ)償思想60-61
• 4.3 面向微細(xì)電極的反成形補(bǔ)償方法61-66
• 4.3.1 反成形補(bǔ)償基本原理61-62
• 4.3.2 反成形補(bǔ)償仿真模型62-63
• 4.3.3 反成形補(bǔ)償仿真驗(yàn)證63-66
• 4.4 面向曲面電極的曲面矢量偏置補(bǔ)償方法66-73
• 4.4.1 曲面矢量偏置補(bǔ)償原理66-69
• 4.4.2 曲面矢量偏置補(bǔ)償建模69-70
• 4.4.3 曲面矢量偏置補(bǔ)償實(shí)例70-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第5章 成形電極損耗預(yù)測(cè)及補(bǔ)償模型的實(shí)驗(yàn)研究74-85
• 5.1 引言74
• 5.2 直線驅(qū)動(dòng)型精密電火花加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)74-75
• 5.3 基于放電模擬的微細(xì)電極損耗模型實(shí)驗(yàn)研究75-79
• 5.3.1 小孔加工模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證75-78
• 5.3.2 相對(duì)體積損耗比γ_c的不變性78-79
• 5.4 基于曲面矢量偏置的電極損耗及補(bǔ)償模型實(shí)驗(yàn)研究79-83
• 5.4.1 電極損耗量和曲率變化的一致性80
• 5.4.2 曲面損耗偏置模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證80-81
• 5.4.3 曲面補(bǔ)償偏置模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證81-83
• 5.5 本章小結(jié)83-85
• 第6章 總結(jié)與展望85-88
• 6.1 工作之總結(jié)85-86
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)86-87
• 6.3 未來(lái)之展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：329181