基于遗传算法的电火花加工工序优化及电极损耗理论研究

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1、哈尔滨工业大学T学硕学位论文摘要电火花加I(ElectricalDischargeMachining,EDM)由于其本身所具有的独特优点，己被广泛应用于机械、宇航、航空、电子、仪器等部门用来解决难加工材料和复杂形状零件的加工。目前利用四轴数控，可以实现电火花型腔加工和摇(平)动加工，以及电火花铣削加工(利用电极在三维空间中运动来进行加工)。电火花加工技术正朝着自动化、智能化方向迈进，电火花加工技术的不断发展也要求电火花加工计算机辅助工艺过程设计(EDM-CAPP)技术的成熟和高速发展。在CAPP系统中，工艺路线的决策是一个极其复杂的过程，工艺路线的正确

2、与否是决定工艺设计是否合理的关键。采用基于工艺约束的基因遗传算法是一种全局搜索寻优算法，它启发于生物进化过程，利用搜索的方法来寻找合理的工艺路线。在实际应用中，基于工艺约束的基因遗传算法用统一的适用度函数表达工艺知识(工艺约束)，并将工艺路线表达成基因码链。在选种、基因重组和变异的基础上，通过全局搜索和寻优来获取零件的最佳工艺路线。基于以上的分析认识，本文将遗传算法应用到电火花加工工序优化中，提出了一种工序优化设计模型，并以此建立了一个基于遗传算法的电火花加工工序优化的独立模块。在电火花加工中，准确预测电极损耗是提高电火花加工精度的有力手段。尤其对于复

3、杂零件的精加工，准确模拟电极损耗是决定零件最终形状精度的关键技术。但目前电火花加工机理研究的还相对滞后，这在一定程度上制约了电火花加工技术的进一步发展。究其原因主要在于研究手段的缺乏及放电过程本身的复杂性、随机性。尽管准确地解释放电过程中的材料的蚀除机理还存在争议，但是放电蚀除的一些现象和基本准则己经说明，工件电极和工件之间材料的放电蚀除是基于放电通道中热传导现象的。在脉冲放电期间，靠近放电通道的工件表面的材料是被熔化、气化而飞溅蚀除的。国内外的一些研究成果己经证明了峰值电流，脉冲宽度，开路电压，电极极性，工件电极的热力学参数等对材料蚀除有着重要的影响

4、。基于以上对电极损耗机理的分析，本文提出了一种系统的、电火花放电加工微观机理与宏观统计相结合的电极损耗模型;确定了电极的几何形状和电极损耗之间的对应关系，在一定程度上可以对电极的损耗程度进行预测。关键词电火花加工:工序优化:遗传算法:电极损耗AbstractWithuniquemerit,ElectricalDischargeMachininghasbeenwidelyappliedtohardmachiningmaterialandcomplexfigureparts'smachininginmechanicprocess,aerospacefiel

5、d,electronicsandinstrumentfield.ItispossibletorealizetheEDMcavitymachining,linear(nonlinear)machiningandmillingunderfouraxesnumericalcontroling.EDMaredevelopingtomoreautomationandmoreintellectualized,allofthisrequirestheEDM-CAPPtomatch.InanyCAPPsystem,decision--makingofprocessro

6、uteisacomplicatedandcrucialproportion,whichdeterminestheprocessplanningisrightornotGeneticAlgorithms(GA)isaglobalsearchoptimizationarithmeticbasedonthesequenceconstraints,whichcomesfromthebiologyevolutionprocedure.GAappliessearchingmethodnorthegenerationmethodtoobtainlogicalproc

7、essroute.Inpractice,auniformadaptivefunctionisusedtoexpresstheprocessknowledgeandprocessrouteistransformedintogenechain.Wecanobtainthebestprocessroutethroughrecombineanddiferentiationbyglobalsearching.Onthebasisoftheformeranalysis,thispaperpresentsaprocessoptimizationmodelandest

8、ablishesaindependentmodulebasedonGA.Ontheotherh