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微细电火花加工数值摹拟(含任务书,开题报告,毕业论文25000字,外文翻译)

摘要:

微细电火花加工是1种微细特种加工工艺方法，在微机械和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利用。为了深入对微细电火花加工机理的认识，进1步提高微细电火花加工能力和效力，本文进行了相干的数值摹拟和实验研究，在理论研究上和工程利用上获得了1些结论。

本文主要研究内容以下：

1．针对RC微能电源，建立了极间电场物理模型，采取数值摹拟方法，探讨了电极形状、加工间隙等对电场散布的影响，掌握了相干的电场散布规律。

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，采取数值摹拟方法，斟酌热物性参数、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散布，得出了微细电火花加工极间温度场的散布规律。

3．在上述研究基础上，采取微细电解方法在线制作柱状钨电极，公道选择工艺参数，进行了微细电火花加工实验，并分析了电参数对加工尺度和效力的影响，取得了3组利用于不同加工场合下优化的电参数。

关键词：微细电火花加工，加工能力，效力，数值摹拟，电场，温度场，电参数

ABSTRACT:

MicroEDM(electricdischargemachining)isakindofspecialmachiningtechniqueformicromachining.Ithasthepivotalstatusinthedomainofmicromachineaswellasthemicrostructureprocessing.Toraisetheprocessingscaleandtheefficiency,thisarticlehascarriedontherelatednumericalsimulationandexperimentalstudy,andhasmadesomeprogressinthefundamentalresearchaswellastheengineeringapplication.

Maincontentofthisarticleisasfollows:

1.Usingthenumericalsimulationmethod,electricfielddistributioninfluencedbytheelectrodegeometryandthemachiningpolarlyhasbeendiscussed.Also,therelatedelectricfielddistributedruleofthemicroEDMhasbeengot.

2.Accordingtoheattransfertheory,thethermalphysicalmodelofworkpiece’ssurfaceinmicroEDMhasbeenestablished,usingthenumericalsimulationmethod,consideringsomefactorsinfluencedalongwiththechangingoftemperaturesuchasthethermalnaturalparameter,theheatconvection,thelatentheatandsoon,thetemperaturefielddistributionoftheworkpiece’ssurfacehasbeengrasped,anddistributedruleoftheinterelectrodetemperaturefieldinmicroEDMhasbeenobtained.

3.Basingtheresearchfoundationabove,usingthemicroelectricchemicalmachiningtomanufacturecolumnartungstenelectrodeon-site,choosingthereasonabletechnologicalparameter,microEDMexperimentshavebeencarriedon额叶癫痫.Also,theinfluencetotheworkingaccuracyandtheefficiencycausedbyelectricalparameterhasbeenanalyzed.What’smore,threegroupsoptimizedelectricalparameterhavebeenobtainedtoapplyinthedifferentmanufacturingplaces.

Keywords:MicroEDM,processingcapacity,Efficiency,Numericalsimulation,Electricfield,Temperaturefield,Electricalparameter

毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

本课题旨在对微细电火花加工进行数值摹拟。电火花加工是利用工具电极与工件间

火花放电对工件进行逐层蚀除来实现零件的加工。由于电火花加工受多种因素综合影响、

制约着全部放电进程的进行石家庄黑色素种植看白癜风费用是多少。利用有限元分析软件，可对加工进程进行初步摹拟分析。

研究主要要求以下：

（1）加工材料为不锈钢，厚度为200μm，加工电极其直径50μm的钨电极。

（2）加工间隙为5μm，加工孔径为150μm，加工速度为30μm/min。

（3）加工介质为火花油，其介电常数为2.05。

（4）进行电场分析，加工电压为0⑴0V。

（5）进行加工温度场分析，设置放电脉宽为50μm、100μm。

本文主要内容及章节安排

本文主要讨论了数值摹拟在微细电火花加工电场和温度场分析中的利用，并进行微细电火花实验研究，探究不同的电参数对微细电火花加工精度和效力的影响。

论文章节安排以下：

第1章绪论

本章介绍了数值摹拟在微细电火花中的利用现状和发展，和微细电火花加工技术的国内外发展水平及发展方向。结合课题背景意义，提出本文主要内容。

第2章微细电火花加工数值摹拟

本章通过计算机仿真技术对电火花加工进程中的电场进行摹拟，采取有限元方法，把没法用理论方法精确求解的复杂问题，通过1定的方法转换为可计算的有限单元结构体系,并依托计算机对原问题进行近似求解。分别对极间电场和加工时工件表面的温度场进行了摹拟：对极间电场建立物理模型，并进行数学求解，借助ANSYS求得数值解，得到电场的散布及电场散布与电极形状、加工间隙等因素的关系；对放电加工时工件表面建立传热物理模型，并进行数学求解，借助ANSYS求得数值解。

第3章微细电火花加工实验研究

本章首先详细介绍了微细电火花实验系统，并对微细电火花加工中电极的制作方法进行了探讨，通过实验取得1种快速取得10到100μm直径的电极的方法。结合实验，验证电火花数值摹拟的结论，讨论电火花加工电参数对加工间隙和加工效力的影响，取得加工间隙和加工效力随各种电参数变化而变化的曲线。总结上述实验，分别从加工间隙、效力及2者的折衷这3个角度动身，选择了3组优化的放电参数，用于指点工程实践。

第4章总结与展望

本章总结了全文的研究工作，并提出了进1步的研究方向。

第2章微细电火花加工数值摹拟

火花放电时，电极表面的金属材料究竟是怎样被蚀除下来的，这1微观的物理进程即所谓的电火花加工机理。从大量的实验资料来看，每次电火花腐蚀的微观进程是电场力、磁力、热力、流体动力电化学等综合作用的进程。对电火花的间隙状态，许多学者对其进行了研究，由于电火花极间物理状态复杂，所以描写极间状态的数学方程也非常复杂，求得方程的准确的解析解将10分困难。通过计算机数值摹拟技术对电火花加工进程中的极间电场和工件表面温度场进行摹拟，以便更好地认识放电进程，深入对微细电火花加工机理的认识。#p#副标题#e#

目录

第1章绪论1

1.1引言1

1.2数值摹拟在电火花蚀除机理研究中的现状2

1.3微细电火花加工的现状和发展5

1.3.1微细电火花微能电源的介绍5

1.3.2微细电火花加工的研究现状和发展6

1.4课题背景意义9

1.5本文主要内容及章节安排10

第2章微细电火花加工数值摹拟12

2.1基于微能电源电火花加工极间电场分析12

2.1.1概述及物理模型12

2.1.2电火花电场数学模型13

2.1.3电火花电场的求解14

2.1.4ANSYS电场的仿真16

2.1.5影响电场散布因素的探究20

2.2放电状态下的极间的物理进程22

2.2.1温度场模型的建立22

2.2.2温度场模型的求解24

2.2.3温度场的仿真27

2.3本章小结32

第3章微细电火花加工实验研究33

3.1实验装备—微细电火花机床介绍33

3.2实验电极的制作34

3.3经常使用材料性质35

3.4极性及电参数对微细电火花加工的影响36

3.4.1极性对微细电火花加工的影响36

3.4.2电容对微细电火花加工的影响39

3.4.3空载电压对微细电火花加工的影响40

3.4.4脉宽对微细电火花加工的影响42

3.4.5脉间对微细电火花加工的影响45

3.4.6实验结果及讨论47

3.5本章小结50

第4章总结和展望46

4.1全文总结46

4.2研究展望47

参考文献48

致谢51图表清单

图1.1融会多学科的放电加工技术2

图1.2独立式微能脉冲电源6

图1.3微小孔、微缝样品7

图1.4微细轴加工实例8

图1.5Ф4.5μm的微细轴8

图1.6槽阵列9

图1.7微细电火花加工中心加工出的样品9

图2.1电火花加工物理模型13

图2.2电火花加工边界示意图13

图2.32维模型及网格划分示意图15

图2.4ANSYS中建立的模型17

图2.5模型的网格划分18

图2.6极间电场散布云图19

图2.7极间电势散布云图19

图2.8极间电场矢量图20

图2.9不同电极形态下的极间电场散布21

图2.10不同加工间隙下的极间电场散布22

图2.11电火花加工极间热模型23

图2.12固液相变区随温度变化的曲线26

图2.13传热模型的建立29

图2.14模型的网格划分30

图2.15不同脉宽作用下的工件温度场散布31

图2.16不同热流密度作用下的工件温度场散布32

图3.1微细电火花加工系统机械构成图34

图3.2空载电压对加工间隙和N的影响38

图3.3脉宽对加工间隙和N的影响40

图3.4脉间对加工间隙和N的影响42

图3.5电参数（1）加工结果43

图3.6电参数（2）加工结果44

图3.7电参数（3）加工结果44

表2.1各物性参数随温度变化28

表3.1经常使用材料的热学物理常数35

表3.2不同空载电压下的实验数据37

表3.3不同脉宽下的实验数据39

表3.4不同脉间下的实验数据41

表3.5优化放电参数（1）43

表3.6优化放电参数（2）43

表3.7优化放电参数（3）44