石墨电极的微铣削_微细电火花成形组合加工工艺研究.pdf

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1、硕士学位论文石墨电极的微铣削/微细电火花成形组合加工工艺研究RESEARCHONMICRO-MILLING/MICRO-EDMCOMBINEDPROCESSOFGRAPHITEELECTRODE黄俊齐哈尔滨工业大学2018年6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石墨电极的微铣削/微细电火花成形组合加工工艺研究硕士研究生：黄俊齐导师：王玉魁副教授申请学位：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：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG661U.D.C:621Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMICRO-MILLING/MICRO-EDMCOMBINEDPROCESSOFGRAPHITEELECTRODECandidate：HuangJunqiSupervisor：AssociateProf.WangYukuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDat

3、eofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着航空航天、生物医疗、电子及通信工程等学科领域的不断发展，具有低能耗、多功能性、高精度和高可靠性的智能化微型器件得到了更广泛的应用，针对微小零件和微结构的加工成为国内外学者关注的焦点。硅基MEMS技术、LIGA技术、微铣削加工技术和微细特种加工技术等单一方法受加工材料、加工成本、复杂微结构适应性等影响，极大的限制了其应用。因此，为拓展单一工艺的适用性，开展了对于石墨电极的微铣削/微细电火花成形组合加

4、工工艺方面的研究。根据材料的固有特性分别得到无氧铜的JC本构方程和石墨材料的JH2本构方程，并利用有限元仿真软件建立了石墨和无氧铜材料的微铣削加工过程有限元仿真模型。选用L316（4）正交表进行了主轴转速、每齿进给量和轴向切深对微铣削力和加工表面质量影响规律的正交实验仿真，仿真结果表明，较高的转速、较低的每齿进给量和铣削深度可以有效的减小微铣削力的大小和毛刺高度；石墨材料的平均微铣削力远小于铜材料，且石墨微铣削过程仿真得到的微表面结构边缘基本无毛刺。微铣削力仿真结果与理论公式计算结果的对比显示，仿真结果与理论计算公式重合度较高，无氧铜和石墨的微铣削力仿真结果最大相对误差分别为8.451

5、%和11.603%。设计并进行了考虑进给速度、主轴转速、轴向切深的微铣削沟槽单因素实验，实验结果表明：在较大的主轴转速、适当的进给速度和较小的轴向切深条件下，沟槽的槽宽一致性较好，表面粗糙度Ra值较低，加工精度和加工表面质量较高。选用微铣削加工性能更好的石墨材料为成形电极材料，进行方柱和四棱台微结构成形电极的参数化建模及微铣削加工轨迹规划，并加工出具有方柱和四棱台微结构的单个成形电极，加工精度和加工质量较好，表面粗糙度值可达0.3134µm。用微铣削加工工艺在石墨材料上在线加工出具有较高精度的微三维结构的成形电极，尺寸误差小于10µm，最大相对尺寸误差为0.91%，表面粗糙度Ra值达0

6、.3112µm。最后，利用该成形电极开展微细电火花成形加工实验，并提出一种用于提高微细电火花成形加工精度的粗、半精、精加工工艺，结果表明，成组成形电极能有效提高微细电火花成形加工的加工质量、加工精度和加工效率。三电极比单电极的加工表面质量提升了258.21%，加工效率提升了12.91%，证明石墨材料的微铣削/微细电火花成形组合加工工艺可行。关键词：微铣削；电火花成形加工；成组电极；组合加工；石墨-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofdisciplinessuchasaerospace,biomedical,ele

7、ctronicsandcommunicationsengineering,intelligentmicrodeviceswithlowenergyconsumption,versatility,highaccuracy,andhighreliabilityhavebeenmorewidelyused,micropartsandmicroparts.Structuralprocessinghasbecomethefocusofdomestican