电火花加工微小孔的电化学机械复合光整加工技术研究

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1、硕士学位论文电火花加工微小孔的电化学机械复合光整加工技术研究RESEARCHONELECTROCHEMICALMECHANICALPOLISHINGTECHNOLOGYOFMICRO-HOLEBYUSINGELECTRICDISCHARGEMACHINING刘琳哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TG661学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文电火花加工微小孔的电化学机械复合光整加工技术研究硕士研究生：刘琳导师：王振龙教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2

2、015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG661U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONELECTROCHEMICALMECHANICALPOLISHINGTECHNOLOGYOFMICRO-HOLEBYUSINGELECTRICDISCHARGEMACHININGCandidate：LiuLinSupervisor：Prof.WangZhenlongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofE

3、ngineeringSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要机电系统与结构的微型化已经成为机械行业发展的一个主流趋势。微小孔零件作为微机电系统中最基本的零件之一，广泛应用在航天发动机、人造血管支架、燃油喷嘴

4、等方面。由于微小孔零件尺寸小、所能承受的载荷低，其表面质量的好坏往往决定了微小孔零件的性能，所以对其表面质量展开研究具有重要的意义。微细电火花加工是目前微小孔加工中较常使用的方法之一，但其所加工出来的微小孔存在重铸层、裂纹、毛刺等表面缺陷且表面粗糙度、锥度较大。针对这一问题，本文提出利用电化学机械复合光整加工的方法对电火花加工出的微小孔进行光整，以实现在较高效率的基础上极大的提高零件的表面质量。本文在分析了微小孔组合加工所需工艺条件的基础上，搭建了集成块电极电火花磨削、电火花加工和电化学机械复合光整加工于一体的组合加工平台。并在该加工

5、平台上进行了电火花与电化学机械复合光整组合加工技术的基础实验研究。包括制备出Φ120µm的微细电极；选择出合适的电压、电流、电容、脉宽等电火花加工组合参数；对比了电火花与组合加工后微小孔的表面质量以及选择出了电化学机械复合光整加工微小孔合适的加工时间为90s左右等。对电化学机械复合光整加工微小孔的间隙流场进行了仿真，分析了在不同电极进给速度以及颗粒质量浓度的条件下间隙流场的速度分布、颗粒的浓度分布以及运动轨迹等。在此基础上研究了加工电压、脉宽、电极进给速度以及颗粒质量浓度对电化学机械复合光整加工微小孔表面质量与加工效率的影响并对仿真结

6、果加以验证。得到了电化学机械复合光整加工微小孔合理的加工参数范围：加工电压10-20V、脉宽0.5-1.5µs、电极进给速度0.4-1.2mm/s、颗粒质量浓度3-9wt%。基于以上的工作基础，采用中心组合实验方法对工艺实验进行规划。利用响应曲面法建立了加工电压、脉宽、电极进给速度、颗粒质量浓度与微小孔表面粗糙度间的数学模型。基于该模型采用粒子群优化算法对加工参数进行了优化，得到了最佳工艺参数组合与最低表面粗糙度的理论值。通过实验对优化结果进行验证，其误差不超过10%，成功加工出了孔径为200µm，深径比为1:3，表面粗糙度为36nm

7、的微小孔。关键词：微小孔；电火花加工；电化学机械复合光整加工；间隙流场仿真；表面粗糙度-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractElectromechanicalsystemandstructureminiaturizationhavebecomeamainstreamtrendinthedevelopmentofmachineryindustry.Micro-holepart,asoneofthemostbasicpartsinmicro-electromechanicalsystem,iswidelyusedinaero

8、spaceengines,artificialbloodvesselscaffold,fuelnozzle,etc.Micro-holepartshavesmallsize,cancarrylowloadandtheir