本文選題：電火花線切割 + 電極絲振動　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年博士論文

【摘要】：往復走絲電火花線切割機床作為我國特有的電火花線切割加工設備被廣泛的應用于各行各業(yè)之中,但是其加工表面質量較低,尤其是形狀復雜、厚度變化的結構件加工表面質量難以滿足現代工業(yè)的需求,這個問題一直困擾著往復走絲電火花線切割加工技術的進一步發(fā)展。本文主要從調控電極絲張力恒定以及在線識別工件厚度兩個關鍵技術出發(fā),通過減小電極絲振動和改善變厚度工件加工環(huán)境的手段,以提高電火花線切割加工表面質量為目的,進行了本課題的深入研究。本文在分析國內外電極絲張力控制技術的基礎上,全面深入的研究了影響往復走絲電火花線切割機床電極絲振動的主要因素,并從理論分析和試驗研究兩方面入手研究了這些影響因素對電極絲張力變化的影響規(guī)律,獲得了火花放電產生的放電爆炸力對電極絲振動的影響規(guī)律。為了深入了解放電爆炸力對電極絲振動的影響,針對目前國內外在電極絲振動仿真時加載的放電爆炸力為恒定載荷的現狀,基于水下爆炸理論,采用顯示動力分析軟件Autodyn仿真研究了火花放電時產生的沖擊力,并對爆炸物材料屬性進行了修正;根據電火花線切割加工時的實際尺寸和材料屬性,建立了線切割放電仿真模型,得到了電極絲表面不同位置的壓強,并獲得了電極絲受放電爆炸力隨時間的變化規(guī)律。針對目前大部分研究成果采用靜態(tài)仿真方法研究電極絲振動的問題,利用ANSYS workbench軟件建立了電火花線切割連續(xù)放電加工時電極絲振動仿真模型,基于電極絲受動態(tài)放電爆炸力的變化規(guī)律,提出了一種放電區(qū)域內隨機位置加載動態(tài)放電爆炸力的方法,在每一個脈沖周期內均加載一個動態(tài)放電爆炸力,加載位置隨機分布于放電區(qū)域內,進行瞬態(tài)動力學仿真分析,研究了火花放電時電極絲振動的動態(tài)特性;分別獲得了電極絲不同位置在X、Y軸方向上的位移變化規(guī)律,以及整個長度上電極絲的最大位移變化規(guī)律,并在此基礎上獲得了放電爆炸力大小對振動幅度的影響規(guī)律。為了減小電極絲張力變化,抑制電極絲振動,提高電火花線切割加工質量,進行了往復走絲電火花線切割機床恒張力控制技術的研究,研制了一套電極絲恒張力控制系統。在研究現有走絲機構以及張力傳感器結構特點的基礎上,優(yōu)化了電極絲張力檢測模塊結構以及基于直流伺服電機驅動一維運動平臺的驅動模塊,實現了電極絲張力自動控制功能,斷絲保護功能以及上絲自動緊絲功能;建立了電極絲正、反轉時受摩擦力影響時的電極絲張力物理模型,研究了走絲機構上電極絲往復循環(huán)運動時的張力動態(tài)特性。優(yōu)化了電極絲走絲系統的結構參數,實現放電區(qū)域內的電極絲張力在電極絲正、反轉時始終保持一致,提高了線切割加工的穩(wěn)定性。針對張力傳感器檢測到的電極絲正、反轉時張力具有固定偏差的特點,提出了一種消除由傳感器不在放電區(qū)域而產生的系統偏差的控制策略。針對往復走絲電火花線切割機床電極絲張力具有上下波動的特性,提出了一種帶死區(qū)的PID調節(jié)控制策略的恒張力控制系統,建立了恒張力控制系統的傳遞函數模型,研究證明死區(qū)為0.2時控制系統在階躍響應下進入穩(wěn)態(tài)的時間為5.5ms,解決了控制系統的快速響應性問題。為了實現往復走絲電火花線切割加工變厚度工件的高精度加工,本文著重研究了工件厚度在線識別技術,研究了往復走絲電火花線切割影響工件厚度識別的主要因素,如能量分配系數、線切割縫寬、平均電壓、平均電流、機床伺服進給速度等;針對線切割縫寬難以直接測量的問題,基于灰色系統理論方法,建立了線切割縫寬預測的數學模型,解決了不同加工參數時的線切割縫寬數值的預測問題。在此基礎上采用多元非線性回歸方法,利用MATLAB軟件建立了在線識別工件厚度的數學模型,解決了實時預測往復走絲電火花線切割不同加工參數時的工件厚度的問題。利用電火花線切割加工試驗平臺進行了恒張力控制以及變厚度加工工藝試驗研究。研究了電極絲恒張力控制裝置的動態(tài)響應特性,獲得了不同電極絲絲速、不同張力均值時的最佳張力控制精度,張力控制最小精度可達±0.25N。研究表明,恒張力控制系統的應用能夠使電火花線切割粗加工以及多次加工的工件表面粗糙度值降低10%左右。獲得了電極絲張力在多次切割不同階段對加工效率和加工表面粗糙度的影響規(guī)律。利用電火花線切割試驗平臺進行了階梯形工件加工的工藝試驗,分別獲得了線切割縫寬預測值以及工件厚度預測值變化規(guī)律,試驗證明線切割縫寬真實值與預測值之間誤差小于2.9%,工件厚度的預測誤差小于12%,驗證了線切割縫寬預測模型以及工件厚度在線識別模型的正確性。獲得了工件不同厚度處的較佳加工參數,保證了工件不同厚度處具有一致的加工表面粗糙度,同時一致的放電間隙能夠保證粗加工的加工余量相同,為后續(xù)精加工提供良好的線切割加工環(huán)境。
[Abstract]:In order to understand the influence of discharge explosion force on electrode wire vibration , this paper studies the influence law of electrode wire vibration on the surface quality of electric spark wire cutting machine by means of static simulation method . In order to solve the problem of the linear cutting gap width prediction model and the variation law of the workpiece thickness , a mathematical model of the linear cutting gap width prediction is established by using the MATLAB software . The results show that the accuracy of the wire cutting gap width prediction model and the workpiece thickness prediction model is solved .

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG484

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李明輝;電火花線切割技術的研究現狀及發(fā)展趨勢[J];模具技術;2002年06期

2 李明輝;電火花線切割技術的研究現狀及發(fā)展趨勢[J];模具技術;2003年01期

3 王榮濱;;防止電火花線切割裂紋產生的措施[J];機械工人.冷加工;2006年01期

4 李克君;;電火花線切割技術的發(fā)展與中國文化的沖突[J];電加工與模具;2009年S1期

5 潘傳藝;;中走絲電火花線切割工作液的應用與發(fā)展[J];模具制造;2011年05期

6 楊鵬;宋昌清;;電火花線切割液研究進展[J];機床與液壓;2011年11期

7 王靖宇;;電火花線切割工作液的應用現狀及發(fā)展趨勢[J];石油商技;2011年06期

8 李建剛;;電火花線切割高速走絲機床常見故障與排除[J];機械管理開發(fā);2012年03期

9 葛偉杰;甘輝;郝張林;王正;;基于電火花線切割的金屬工藝品創(chuàng)新制作[J];機械制造與自動化;2012年06期

10 吳敏鏡;;電火花線切割工藝的進展[J];新技術新工藝;1991年03期

相關會議論文 前10條

1 張孝椿;;前言[A];低速走絲線切割機加工機理使用維修技術研討會論文集[C];1990年

2 張旭東;李明明;;新型熱“泵”散熱電火花線切割電控柜設計[A];第15屆全國特種加工學術會議論文集（上）[C];2013年

3 王至堯;;我國電火花線切割的現狀及其發(fā)展[A];第六屆全國電加工學術年會論文集[C];1989年

4 李明輝;步豐林;楊曉欣;;超大厚度電火花線切割理論研究[A];第八屆全國電加工學術年會論文集[C];1997年

5 劉紹瓊;安魯陵;;電火花線切割實體仿真技術研究[A];全國先進制造技術高層論壇暨制造業(yè)自動化、信息化技術研討會論文集[C];2005年

6 趙星;云乃彰;陳建寧;;電火花線切割微細加工的實踐[A];2005年中國機械工程學會年會論文集[C];2005年

7 趙星;云乃彰;陳建寧;;電火花線切割微細加工的實踐[A];2005年中國機械工程學會年會第11屆全國特種加工學術會議專輯[C];2005年

8 趙星;云乃彰;陳建寧;;電火花線切割微細加工的實踐[A];2005年中國機械工程學會年會論文集第11屆全國特種加工學術會議專輯[C];2005年

9 黃河;白基成;宗福來;郭永豐;;電火花線切割變厚度加工自適應控制技術的研究[A];第13屆全國特種加工學術會議論文集[C];2009年

10 解樹強;王彤;;基于均勻設計的氣中電火花線切割實驗研究[A];第13屆全國特種加工學術會議論文集[C];2009年

相關重要報紙文章 前6條

1 湖北 余明英;NP-270復印機電極高壓故障檢修三例[N];電子報;2004年

2 湖南 何建軍;佳能復印機常見故障速修實例(二)[N];電子報;2011年

3 吳文;艾默生實現漿染聯合機組恒張力控制[N];中國紡織報;2008年

4 河南 吳日政;從打印樣張分析激光打印機的故障[N];中國計算機報;2001年

5 江蘇 房敏;施樂復印機的快速檢修[N];電子報;2005年

6 四川 鐘全德;從打印樣張分析激打故障[N];電腦報;2001年

相關博士學位論文 前4條

1 李強;往復走絲電火花線切割恒張力控制及工件厚度識別的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

2 張志航;基于小波分析的微細電火花線切割表面三維粗糙度評定研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

3 范圣耀;高速走絲多次線切割電極絲動態(tài)特性及形位穩(wěn)定技術研究[D];江南大學;2013年

4 崔海;微細電火花線切割表面質量及其功能特性的研究[D];哈爾濱工程大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 李洋;間距可調節(jié)雙線電火花線切割薄片加工技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 陳麗平;鈦合金電火花銑削加工流場仿真及工藝試驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 張林帥;鈦合金表面電火花著色及摩擦磨損性能研究[D];長春理工大學;2015年

4 劉水清;包含拐角優(yōu)化策略的電火花線切割自動編程系統研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 殷靜凱;Cr12MoV的電火花線切割加工工藝參數研究[D];太原理工大學;2016年

6 鄧鵬;鈦合金Ti-6Al-4V電火花線切割參數試驗研究[D];太原理工大學;2016年

7 陳強;氣中往復走絲電火花線切割工藝建模方法及數據庫研究[D];哈爾濱理工大學;2011年

8 夏麗霞;高速往復走絲電火花線切割放電機理及工作液壽命檢測研究[D];南京航空航天大學;2015年

9 趙旭輝;微小分度結構的微細電火花線切割加工技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

10 童浩;小型往復走絲微細電火花線切割裝置設計及實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

，

本文編號：1894146