本文關(guān)鍵詞：鈦合金格柵精密高效電火花加工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究

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【摘要】：隨著航空航天的快速發(fā)展,對(duì)輕型化的要求越來越高,為此須從材料和結(jié)構(gòu)兩方面入手。鈦合金格柵結(jié)合了鈦合金材料高比強(qiáng)度、高熱強(qiáng)度與格柵結(jié)構(gòu)高比強(qiáng)度、高自穩(wěn)定性的優(yōu)勢,在航空航天領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。但是,鈦合金切削加工性能差,加工成本高,同時(shí)格柵結(jié)構(gòu)的低剛度和對(duì)棱角尺寸的高要求也使其可加工性變差。由此可見,加工工藝是制約鈦合金格柵進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。電火花加工不受金屬材料強(qiáng)度、硬度的限制,不存在宏觀切削力,可以滿足較高的棱角尺寸要求,是鈦合金格柵的理想加工工藝之一。但是,同其他金屬材料相比,鈦合金電火花加工過程穩(wěn)定性差,特別是深度較大的格柵孔,加工產(chǎn)物難以有效排除,易出現(xiàn)拉弧放電,導(dǎo)致加工效率低、電極損耗大且表面質(zhì)量差。如何在保證表面質(zhì)量的前提下提高加工效率,減小電極損耗是當(dāng)下鈦合金格柵電火花加工亟待解決的問題。通過對(duì)鈦合金電火花加工進(jìn)行機(jī)理分析與試驗(yàn)研究,掌握鈦合金電火花加工基礎(chǔ)工藝規(guī)律并逐步優(yōu)化工藝參數(shù)組合,進(jìn)而確定最佳工藝參數(shù)組合進(jìn)行工程應(yīng)用試驗(yàn),主要研究內(nèi)容如下:首先,為掌握不同工藝參數(shù)對(duì)鈦合金電加工特性的影響,對(duì)電極材料、石墨顆粒直徑、極性、空載電壓、伺服SV、峰值電流、脈沖寬度、占空比等工藝參數(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)工藝試驗(yàn),結(jié)合鈦合金電火花加工機(jī)理對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得到各參數(shù)在特定情況下的優(yōu)選值。然后,為了對(duì)材料去除速度、電極損耗和表面質(zhì)量等工藝目標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),對(duì)可調(diào)工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),運(yùn)用灰色理論進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,將多工藝目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單一考量指標(biāo)(灰關(guān)聯(lián)度),得到工藝參數(shù)組合優(yōu)化方案。驗(yàn)證試驗(yàn)表明,該參數(shù)組合能夠在保證表面質(zhì)量要求的同時(shí),有效提高加工效率、降低電極損耗。隨著加工深度的增加,為了有效排除加工產(chǎn)物,提高鈦合金電火花加工穩(wěn)定性,對(duì)與周期性抬刀相關(guān)的工藝參數(shù)組合進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,不同加工深度段存在不同的優(yōu)化工藝參數(shù)組合,優(yōu)化參數(shù)組合能有效提高總體加工穩(wěn)定性與加工效率。最后,進(jìn)行鈦合金格柵工程應(yīng)用試驗(yàn)研究,在前期試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,針對(duì)斜面加工進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)組合,有效提高了加工效率。研究表明,不同棱柱個(gè)數(shù)的整體電極存在不同優(yōu)化工藝參數(shù)組合。最終完成樣件加工,在加工效率和表面質(zhì)量上都滿足加工要求。基于上述研究,建立了鈦合金電火花加工工藝參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,分析得到了優(yōu)化工藝參數(shù)組合,大幅度提高了鈦合金格柵加工穩(wěn)定性和加工效率,對(duì)工程中大量存在的鈦合金陣列格柵型孔的精密高效加工具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：電火花加工 鈦合金 格柵 工藝參數(shù)組合 灰關(guān)聯(lián)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG661
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 鈦合金材料14-15
• 1.1.1 鈦合金的應(yīng)用14-15
• 1.1.1.1 航空領(lǐng)域15
• 1.1.1.2 船舶領(lǐng)域15
• 1.1.1.3 醫(yī)療領(lǐng)域15
• 1.2 格柵結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2.1 格柵的幾何構(gòu)型與特點(diǎn)15-16
• 1.2.2 格柵的應(yīng)用16
• 1.3 鈦合金格柵加工技術(shù)概述16-18
• 1.3.1 傳統(tǒng)機(jī)械加工16
• 1.3.2 激光加工16-17
• 1.3.3 電解加工17
• 1.3.4 電火花加工17-18
• 1.4 鈦合金電火花加工國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.1 國外鈦合金電火花加工相關(guān)研究18
• 1.4.2 國內(nèi)鈦合金電火花加工現(xiàn)狀18-19
• 1.5 課題研究目的與意義19
• 1.6 課題的研究內(nèi)容19-21
• 第二章 鈦合金電火花加工機(jī)理研究21-27
• 2.1 加工效率影響因素分析21-24
• 2.1.1 電參數(shù)的影響21-22
• 2.1.2 能量分配理論22
• 2.1.3 鈦化碳理論22-23
• 2.1.4 電極材料和工件材料23-24
• 2.2 工具電極損耗影響因素分析24-25
• 2.3 表面粗糙度影響因素分析25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 鈦合金電火花加工基礎(chǔ)試驗(yàn)27-43
• 3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>27
• 3.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備27-30
• 3.2.1 試驗(yàn)儀器和設(shè)備27-29
• 3.2.2 試驗(yàn)方案29-30
• 3.2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)29
• 3.2.2.2 測量及計(jì)算方法29-30
• 3.3 基礎(chǔ)試驗(yàn)30-42
• 3.3.1 電極材料的選取試驗(yàn)30-33
• 3.3.1.1 石墨電極與紫銅電極對(duì)比試驗(yàn)30-31
• 3.3.1.2 不同等級(jí)石墨電極對(duì)比試驗(yàn)31-33
• 3.3.2 石墨電極鈦合金電火花加工影響因素試驗(yàn)33-42
• 3.3.2.1 極性的影響33-34
• 3.3.2.2 空載電壓的影響34-36
• 3.3.2.3 伺服SV的影響36-37
• 3.3.2.4 峰值電流的影響37-39
• 3.3.2.5 脈沖寬度的影響39-41
• 3.3.2.6 占空比的影響41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 鈦合金電火花加工工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)研究43-54
• 4.1 灰色系統(tǒng)理論43-44
• 4.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析方法44-46
• 4.2.1 灰生成44-45
• 4.2.2 灰色關(guān)聯(lián)度45
• 4.2.3 優(yōu)勢分析45-46
• 4.3 基于灰色關(guān)聯(lián)度的工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)46-53
• 4.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)46-47
• 4.3.2 試驗(yàn)條件與試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)47-48
• 4.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析48-52
• 4.3.4 試驗(yàn)驗(yàn)證52-53
• 4.4 總結(jié)53-54
• 第五章 周期性抬刀排屑技術(shù)研究54-62
• 5.1 排屑技術(shù)54-55
• 5.1.1 沖液方式54
• 5.1.2 周期性抬刀54-55
• 5.2 排屑條件對(duì)加工效率的影響試驗(yàn)55-61
• 5.2.1 抬刀周期對(duì)加工深度以及加工效率的影響55-56
• 5.2.2 抬刀速度對(duì)加工深度以及加工效率的影響56-58
• 5.2.3 占空比對(duì)加工深度以及加工效率的影響58-59
• 5.2.4 分析得到優(yōu)化參數(shù)組合59-60
• 5.2.5 驗(yàn)證性試驗(yàn)60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 典型格柵件的電火花加工工藝試驗(yàn)研究62-74
• 6.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備與夾具設(shè)計(jì)62-63
• 6.1.1 格柵零件介紹62
• 6.1.2 夾具設(shè)計(jì)62-63
• 6.2 單棱柱加工對(duì)比試驗(yàn)63-67
• 6.2.1 斜面加工與平面加工對(duì)比試驗(yàn)63-64
• 6.2.2 電極棱柱部位的設(shè)計(jì)與加工方案選擇64-65
• 6.2.3 格柵孔加工對(duì)比試驗(yàn)65
• 6.2.4 搖動(dòng)加工工藝選擇試驗(yàn)65-67
• 6.3 整體陣列電極的加工試驗(yàn)67-69
• 6.3.1 整體陣列電極加工可行性分析67-68
• 6.3.2 石墨電極加工設(shè)備68-69
• 6.4 整體陣列電極加工試驗(yàn)69-71
• 6.5 后續(xù)加工方案設(shè)計(jì)71-72
• 6.6 本章小結(jié)72-74
• 第七章 總結(jié)74-76
• 7.1 總結(jié)74
• 7.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

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