微细电火花加工装置机械设计及电控柜温度场仿真研究

摘要

电火花加工是一种非接触式的、宏观加工力很小的加工方式，这使其在微细轴、微小孔加工及微三维结构制作方面显示出了非常巨大的潜力。精密的微细电火花加工装备是开展微细电火花加工技术研究的基础。国外微细电火花加工机床已进入工业应用和商业销售阶段，但制造费用仍非常昂贵。国内微细电火花加工装备的研制相对落后，而国外的机床对我国严格禁运。因此，自主研制高性能的微细电火花加工装备具有重大的现实意义。微细电火花加工装备的机械部分对其性能有着很大的影响，本文将主要针对实用化的微细电火花加工装备机械部分进行研究。
　　本文首先分析了微细电火花加工的特点及其对加工装备的要求，设计、研制出一套基于直线电机的微细电火花加工装备。该系统采用了直线电机驱动的三轴联动数控移动工作台，分辨率均为0.1μm，实现了加工系统的高精度、高速度、快速响应；采用了高精度的主轴，径向跳动小于2μm，转速1000～12700rpm。系统配备了机器视觉显微系统，为微细加工的在线观察、测量提供了有效手段。对电控柜中电气元件进行合理的布局，设计出安装方便、结构紧凑的电控柜模型。
　　对机床静、动态性能进行有限元分析。机床的静态特性包括：机床的零部件和整机的静态变形；而动态特性，则包括固有频率及其相应的振型以及强迫振动时的响应等。经过结构改进设计后，在外加负载的作用下，机床最大变形达到精度要求。在模态分析中，得到系统前六阶固有频率和振型，计算得到的频率和振源的频率之间相差比较大，所以可以认为在系统的运动过程中不会发生共振。对电控柜内温度场进行仿真，模拟出机床在加工时的电控柜温度场情况，对之进行分析，改进散热口和排气扇的位置，并提出结构改进的意见。

目录

微细电火花加工装置机械设计及电控柜温度场仿真研究

DESIGN OF MECHANICAL PART FOR MICRO EDM MACHNING DEVICE AND SIMULATE OF TEMPE FIELD FOE CONTROL CABINETRATURE

摘 要

目 录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 微细电火花加工技术发展状况

1.3 微细电火花加工设备国内外的研究现状

1.4 课题研究的目的和意义

1.5 本文主要研究内容

第2章 微细电火花加工装置的设计

2.1 微细电火花的加工机理及其特点

2.2 微细电火花加工装置的总体方案

2.3 微细电火花装置加工系统的设计

2.4 微细电火花装置电控柜的结构设计

2.5 本章小结

第3章 机械系统的有限元分析

3.1 有限元分析简介

3.2 机床的结构静力分析

3.3 机床的模态分析

3.4 本章小结

第4章 电控柜温度场仿真及结构改进

4.1 计算流体力学与CFD软件

4.2 计算方法

4.3 电控柜流体仿真

4.4 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢