微细电火花沉积加工工艺研究

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1、微细电火花沉积加工工艺研究12机械设计制造及其自动化二班120511057白雪景摘要：微细电火花加工是电力、磁力、热力、流体动力、电化学等综合作用的过程，但其木质是热过程，其中热力在微细电火花加工过程中起了决定性的作用。因此，研究微细电火花加工中温度场的变化规律是十分必要的。关键词:微细电火花加工；温度场仿真；有限元；MARC软件Abstract:Micro-EDMistheelectrical,magnetic,thermal,fluiddynamics,electrochemistryandothercomprehensiveprocess,butitsesseneeisthe

2、processofheat,heatplayedadecisiveroleinthemicro-EDMprocess.Therefore,thestudyofthetemperaturevariationinmicro・EDMisverynecessary・Keywords:Micro-EDM；TemperatureFieldSimulation；Finiteelement；MARCSoftware第一章绪论课题研究的目的和意义微细电火尼加工是电力、磁力、热力、流体动力、电化学等综合作用的过程，但其本质是热过程。在微细电火花加工过程中，对工件的蚀除作用力虽然很多很复杂，但热力起了最

3、主要的作用。因此，模拟微细电火花加工过程屮工具电极和工件的温度场变化规律对于理解微细电火花加工的机理和特点具有重要的作用，此外，研究温度场的规律也可以预测工艺参数，这对于改进加工方法，提高工件加工速度，提高表面加工质量也具有重要的意义。1.2微细电火花加工的研究现状及成果现代制造技术的发展冇两大趋势，一个是向着自动化、柔性化、集成化、智能化等方向发展，即现代制造系统的白动化技术；另一个就是寻求现有制造技术的口身微细加工极限。微细电火尼加工技术具有电极制作简单、电极与工件间宏观作用力小、可控性好等优点，微细电火花加工技术已成为微机械制造领域的一个重要组成部分，在精密机械加工、微电子技

4、术、生物医学工程、航空航天、光学、通讯、模具等领域有着广泛的应用前景。1.3冇限元法仿真在电火花加工中的应用随着计算机技术的不断发展，使仿真技术在工业中得到越来越广泛的应用，其中数值模拟方法，特别是有限元方法，作为一种先进的科学手段，具有物理意义明确和易于考虑边界条件等优点，是进行电火花加工机理研究的有效途径。1.4课题的主要研究内容微细电火花加工是从传统电火花加工中演变出來的一种新的加工方法，虽然机理方面和传统的电火花加工并没冇本质上的区别，但其能加工微细结构的特点还是与电火花加工有着很多的区别的。本课题将就微细电火花加工技术的以下问题进行研究：（1）以传统电火花加工理论为基础，

5、从电火花加工屮影响材料放电蚀除的主要因素入手，分析微细电火花加工的机理和特点。（2）建立微细电火花加工的热源模型，用MARC软件模拟微细电火花加工过程屮工具电极和工件温度场变化。（3）通过对比气体和液体介质中，不同极性，不同材料的温度场变化，分析和揭示微细电火花加工过程屮工具电极和工件温度场变化规律及特性。（4）分析模拟工具电极和工件温度场变化对于研究微细电火花加工的重要作用和意义。笫二章微细电火花加工的相关原理2.1微细电火花加工的基本原理工具电极和工件分别接在脉冲电源的两极，两极Z间有一定的间隙，间隙充满工作介质。当两极间加上脉冲电压时，由于工具电极与工件表面微观不平，使极间电

6、场分布不均匀。工具电极在伺服机构的控制下向工件进给，当极间的间隙减小到一定值时，导致介质在相对最小间隙处或绝缘强度最低处电离击穿，形成放电通道，在该局部产生瞬时脉冲火花放电。在脉冲间隔期间，两电极间消电离，工作介质恢复绝缘状态。重复上述过程，虽然脉冲放电蚀除的工件材料量极少，但因每秒有成T上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的工件材料，完成微细电火花加工。2.2微细电火花加工的微观过程(1)极间介质的电离、击穿，形成放电通道。(2)电极材料的融化，汽化热膨胀。(3)电极材料的抛出。(4)极间介质的消电离。2.3微细电火花加工的实现条件(1)工具电极和工件电极Z间必须维持合理的距离。(2

7、)两电极之间必须充入介质。(3)输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。(4)放电必须是短时间的脉冲放电。(5)脉冲放电需重复多次进行，并月•多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的。(6)脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙Z外，使重复性放电顺利进行。2.4微细电火花加工的工作介质选择据研究表明，在气体中进行放电沉积加工比较理想，因为在气体介质中加工对沉积材料的冲击较弱，只冇少部分碎屑飞出，对沉积物的形成十分冇利。同时，在气体介质中熔融金屈的冷却速度比在液体介质中熔融