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

【摘要】：作為先進制造技術之一,電火花成形加工以其特有的非接觸式加工方式和對加工材料的廣泛適應性,在精密模具、航空航天、醫(yī)療器械、傳感器等領域占據(jù)著極為重要的位置。但由于工具電極的損耗無法避免,對其加工精度,尤其是微細孔、型腔等的加工精度,造成了嚴重的影響,必須采取一定的補償措施,以提高電火花成形加工的加工精度。本文針對電火花成形加工的電極損耗問題,展開了深入的研究,著重討論了電極損耗的預測和補償方法,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電極損耗預測方法。該方法通過對電火花成形加工中電蝕過程的模擬,再現(xiàn)電極損耗、工件材料蝕除過程和主軸的進給運動,由此建立了基于火花放電過程的電極損耗模型,可對電極損耗的大小分布范圍做出有效的預測,并可準確地模擬被加工表面的形貌特征。為了使仿真結果更為精確,該模型將錐形坑作為電蝕坑的基礎形狀,并能根據(jù)放電位置的不同,對電蝕坑的形狀進行相應的變形,以更好地逼近實際情況。經(jīng)實驗驗證,該方法可以很好的模擬小孔加工過程,精確地預測其電極損耗狀況。 而對于常規(guī)尺寸的成形電極,若仍采用仿真模擬的方法則會產(chǎn)生龐大的計算量,且相較于微細電極,其精度要求比較低。因此本文積極探討根據(jù)電極幾何特征進行電極損耗預測的可能性,建立了基于曲率的曲面電極損耗預測模型。研究表明,曲率越大,該處的電場強度越大,越易產(chǎn)生火花放電,進而造成了電極損耗。因此,可依據(jù)曲率大小對曲面電極表面各點進行矢量偏置,進而獲得偏置后的電極曲面,即電極損耗后的形狀,以此實現(xiàn)曲面電極的快速損耗預測。本文采用NURBS曲面來逼近電極曲面,并詳細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)實驗驗證,該方法可以很好的預測橢球形電極的損耗結果。 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,本文以電極損耗預測模型為基礎,進一步研究了電火花成形加工中的電極損耗補償方法。提出了面向微細電極的反成形補償模型和面向曲面電極的曲面矢量偏置補償模型,這兩個模型分別利用反成形原理和曲面偏置原理,對成形電極的初始形狀進行變形,使得電極在放電加工結束時,恰能恢復成理想目標形狀,進而精確復制到工件型腔,以此實現(xiàn)電極的預補償。 最后,本文針對所提出的電火花成形加工中的電極損耗的預測模型和補償模型,設計了相應的實驗平臺和實驗方法,驗證了上述損耗預測模型和補償模型的準確性和有效性。同時,根據(jù)實驗結果,對所有模型進行了誤差分析,以提高模型的預測和補償效果。
【關鍵詞】：EDM 電極補償 損耗預測 仿真模型 曲面偏置
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 電火花成形加工技術15-16
• 1.2.2 電火花電極損耗補償方法16-23
• 1.3 主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 基于放電模擬的微細電極損耗預測方法25-42
• 2.1 引言25
• 2.2 電火花加工放電過程及基本假設25-27
• 2.3 微細電極的電蝕損耗模型27-35
• 2.3.1 放電對象的幾何建模27-29
• 2.3.2 放電位置的確定與搜索29-31
• 2.3.3 單次放電電蝕結果的模擬31-35
• 2.4 工藝過程仿真建模35-41
• 2.4.1 仿真流程圖35-36
• 2.4.2 進給運動控制36-38
• 2.4.3 小孔加工仿真實例38-41
• 2.5 本章小結41-42
• 第3章 基于幾何特征的曲面電極損耗預測方法42-60
• 3.1 引言42
• 3.2 曲率與電場分布關系的分析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 曲面電極的損耗預測流程圖53-54
• 3.5 曲面電極損耗預測實例54-59
• 3.5.1 回轉體電極曲面偏置的簡化方法54-55
• 3.5.2 橢球體電極的損耗預測實例55-59
• 3.6 本章小結59-60
• 第4章 基于預測模型的成形電極損耗補償方法60-74
• 4.1 引言60
• 4.2 電火花成形電極損耗的預變形補償思想60-61
• 4.3 面向微細電極的反成形補償方法61-66
• 4.3.1 反成形補償基本原理61-62
• 4.3.2 反成形補償仿真模型62-63
• 4.3.3 反成形補償仿真驗證63-66
• 4.4 面向曲面電極的曲面矢量偏置補償方法66-73
• 4.4.1 曲面矢量偏置補償原理66-69
• 4.4.2 曲面矢量偏置補償建模69-70
• 4.4.3 曲面矢量偏置補償實例70-73
• 4.5 本章小結73-74
• 第5章 成形電極損耗預測及補償模型的實驗研究74-85
• 5.1 引言74
• 5.2 直線驅(qū)動型精密電火花加工實驗平臺74-75
• 5.3 基于放電模擬的微細電極損耗模型實驗研究75-79
• 5.3.1 小孔加工模型實驗驗證75-78
• 5.3.2 相對體積損耗比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償模型實驗研究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驗驗證80-81
• 5.4.3 曲面補償偏置模型實驗驗證81-83
• 5.5 本章小結83-85
• 第6章 總結與展望85-88
• 6.1 工作之總結85-86
• 6.2 主要創(chuàng)新點86-87
• 6.3 未來之展望87-88
• 參考文獻88-92
• 攻讀碩士學位期間的研究成果92

【參考文獻】

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

本文編號：329181