【摘 要】
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随着航天、汽车、通信、生物、国防、医疗、微电子等多个重要领域的加工装备朝着微型化方向快速发展,微尺度加工是二十一世纪工业的必然发展方向。本课题通过在五轴联动的低速走丝电火花线切割机床CA20上搭建回转系统,从而实现了对局部具有微回转结构的零部件的加工。本文主要研究内容如下:(1)建立低速走丝电火花回转加工(LS-WEDT)的单脉冲放电温度场的物理模型,解决钛合金TC4温度场仿真中材料发生相变的问题
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目:单晶零件微尺度切削磨削工艺理论与关键技术研究(51375082);
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随着航天、汽车、通信、生物、国防、医疗、微电子等多个重要领域的加工装备朝着微型化方向快速发展,微尺度加工是二十一世纪工业的必然发展方向。本课题通过在五轴联动的低速走丝电火花线切割机床CA20上搭建回转系统,从而实现了对局部具有微回转结构的零部件的加工。本文主要研究内容如下:(1)建立低速走丝电火花回转加工(LS-WEDT)的单脉冲放电温度场的物理模型,解决钛合金TC4温度场仿真中材料发生相变的问题。分析在移动热源作用下,沿放电凹坑的半径和深度方向上的温度变化规律,分析速度参数对单脉冲放电温度场分布及凹坑尺寸的影响规律,进而得出其对表面质量的影响规律。(2)设计单因素试验,分析不同工艺参数下,对不同加工材料的表面质量(粗糙度)、加工效率(材料去除率)的影响,揭示不同电参数和非电参数对LS-WEDT加工表面质量(粗糙度)及加工效率(材料去除率)的影响规律。选取影响较为明显的工艺参数,进行正交试验,提出保证表面质量(粗糙度)和加工效率(材料去除率)的工艺方法和工艺参数。(3)进行不同材料的微细回转槽及螺旋槽的LS-WEDT加工的实验研究。进行单因素试验,分析出不同电参数和非电参数对回转槽及螺旋槽的平均宽度及槽宽一致性的影响规律;此外,设计响应曲面试验并运用遗传算法进行多目标优化,得出保证加工尺寸和加工精度的工艺参数组合。(4)对LS-WEDT加工进行几何运动学分析,并基于UG软件进行不同微阵列仿真并进行试验加工,得到典型材料的不同微阵列结构。本文通过理论研究、有限元仿真和加工试验相结合的方法探索LS-WEDT加工机理及回转微阵列结构加工的关键技术问题,有利于促进LS-WEDT加工技术对于回转微阵列结构加工的扩展,对LS-WEDT加工的应用及微阵列结构加工质量和精度的提高具有指导意义。
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