微细电火花与微冲压组合加工设备及工艺研究

摘要

以微阵列孔结构零件为代表的微型化产品在喷印、医疗、精密测量等领域中的应用越来越广泛，而精密模具的设计与制造成为限制其发展的主要因素。微细电火花加工作为一种超精密加工手段，以其独特的加工机理和良好的微尺度制造能力，在精密模具的加工中起到了重要作用。微冲压加工依靠塑性变形成形微孔零件，具有成形精度良好、加工效率高和成本低的优势。结合二者的优点，开发出一台微细电火花与微冲压组合加工设备对于微阵列孔零件的加工具有重要的理论和实际意义。
　　本文基于直线电机驱动的微冲压设备进行了微细电火花与微冲压组合加工装置的设计。首先从两种加工工艺对装置的要求出发，提出了电火花主轴和微冲压模具的结构方案，完成了移动平台的选型，进行了主要零部件的尺寸、精度设计和力学性能校核，并在Solidworks2007中进行了总体三维结构设计。
　　其次基于西门子运动控制平台Simotion D445进行了组合加工工艺设计，划分了软件总体功能模块，在硬件配置和软件组态完成之后对主要功能模块——移动控制、定位控制、电火花加工和微孔冲裁模块，进行了运动控制程序设计和WinCC人机界面编程，对适合于组合加工设备的脉冲电源系统和间隙检测系统进行了分析。
　　最后按照设计的组合加工工艺，进行了微冲头、冲模的在线制作和金属箔材的冲压加工实验，分析了实验数据和加工质量，成功制作出了100μm的微冲头、直径120μm的凹模孔，并在80μm厚的黄铜箔和不锈钢箔上冲裁出了质量较好的直径150μm微孔。

目录

微细电火花与微冲压组合加工设备及工艺研究

RESEARCH ON EQUIPMENT AND PROCESSING TECHNOLOGY OF MICRO-EDM AND MICRO-PUNCHING

摘要

Abstract

目录

第1章 绪论

引言

电火花加工技术现状分析

微孔冲压加工技术现状分析

课题来源及研究目的和意义

本文主要研究内容

第2章 组合加工装置结构设计

Micro-EDM加工原理

电火花主轴结构设计

模具结构

XY移动平台选型

总体三维结构设计

零件出图与装配

本章小结

基于西门子控制系统设计与电路分析

控制系统程序设计环境

组合加工工艺设计

控制系统程序设计与电路分析

本章小结

Micro-EDM与微冲压工艺实验

冲头电火花加工实验

冲模电火花加工实验

薄板冲裁实验

本章小结

结论

参考文献

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致谢