基于RC微能电源的微细电火花加工数值模拟和试验研究

论文摘要

微细电火花加工是一种微细特种加工工艺方法,在微机械以及微细结构加工领域具有举足轻重的地位。由于RC微能电源简单可靠,在微细电火花加工中得到了大量的应用。为了深入对微细电火花加工机理的认识,进一步提高微细电火花加工能力和效率,本文进行了相关的数值模拟和试验研究,在理论研究上和工程应用上取得了一些结论。本文主要研究内容如下:1.针对RC微能电源,建立了极间电场物理模型,采用数值模拟方法,探讨了电极形状、工作极性等对电场分布的影响,掌握了相关的电场分布规律。2.根据传热学理论,建立了微细电火花加工工件表面的热物理模型,采用数值模拟方法,考虑热物性参数、对流换热、相变潜热等随温度变化的影响因素,掌握了工件表面温度场分布,得出了微细电火花加工极间温度场的分布规律。3.在上述研究基础上,采用微细电解方法在线制作柱状钨电极,合理选择工艺参数,进行了微细电火花加工试验,并分析了电参数对加工尺度和效率的影响,获得了三组应用于不同加工场合下优化的电参数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数值模拟在电火花蚀除机理研究中的现状
• 1.3 微细电火花加工的现状和发展
• 1.3.1 微细电火花微能电源的介绍
• 1.3.2 微细电火花加工的研究现状和发展
• 1.4 课题背景意义
• 1.5 本文主要内容及章节安排
• 第二章 微细电火花加工RC 微能电源
• 2.1 微细电火花加工电源介绍
• 2.1.1 电火花加工微能电源的特点及现状
• 2.1.2 RC 电源的现状及发展
• 2.2 可控式RC 微能脉冲电源的介绍
• 2.2.1 原理介绍
• 2.2.2 工作过程
• 2.3 可控式RC 微能脉冲电源的测试
• 2.3.1 开路状态下的可控式RC 微能脉冲电源的测试
• 2.3.2 负载状态下的可控式RC 微能脉冲电源的测试
• 2.4 电源单脉冲能量的分析
• 2.4.1 加工对能量的要求
• 2.4.2 单个脉冲能量计算
• 2.5 本章小结
• 第三章 微细电火花加工数值模拟
• 3.1 基于微能电源电火花加工极间电场分析
• 3.1.1 概述及物理模型
• 3.1.2 电火花电场数学模型
• 3.1.3 电火花电场的求解
• 3.1.4 ANSYS 电场的仿真
• 3.1.4.1 建模及网格划分
• 3.1.4.2 开路下电场的分布与电势分布
• 3.1.5 影响电场分布因素的探究
• 3.1.5.1 电极不同形态对电场间电势及电场分布的影响
• 3.1.5.2 极性对电场分布的影响
• 3.2 放电状态下的极间的物理过程
• 3.2.1 温度场模型的建立
• 3.2.1.1 物理模型
• 3.2.1.2 数学模型
• 3.2.2 温度场模型的求解
• 3.2.2.1 初始条件
• 3.2.2.2 边界条件
• 3.2.2.3 相变处理
• 3.2.2.4 解析求解
• 3.2.3 温度场的仿真
• 3.2.3.1 设置材料属性
• 3.2.3.2 相变潜热处理
• 3.2.3.3 仿真过程
• 3.2.3.4 结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 微细电火花加工试验研究
• 4.1 试验设备—微细电火花机床介绍
• 4.2 试验电极的制作
• 4.3 常用材料性质
• 4.4 极性及电参数对微细电火花加工的影响
• 4.4.1 极性对微细电火花加工的影响
• 4.4.2 电容对微细电火花加工的影响
• 4.4.3 空载电压对微细电火花加工的影响
• 4.4.4 脉宽对微细电火花加工的影响
• 4.4.5 脉间对微细电火花加工的影响
• 4.4.6 试验结果及讨论
• 4.4.6.1 试验结果
• 4.4.6.2 加工间隙的讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文情况