高熔点热粘合金微细电火花加工工艺参数研究

摘要

在航空航天、国防、医疗等领域的核心装备中，许多关键的零部件往往需要采用不锈钢、殷钢、钛合金等高熔点热粘合金材料加工，这些零部件多具有异型群孔、微槽、微孔、微流道等微尺度结构，利用微细电火花加工具有无可比拟的优越性，但微细电火花加工具有随机性和复杂性，单纯的试验手段很难观测微观物理过程，本文利用分子动力学从原子的水平分析高熔点热粘合金微细电火花加工放电蚀除情况，针对高熔点热粘合金微细电火花加工工艺参数，开展了一系列研究工作，包括微细电火花加工高熔点热粘合金的分子动力学模拟、加工高熔点热粘合金的工艺参数的多目标优化等。具体研究内容如下:
　　针对铜和钛合金微细电火花加工放电蚀除结果，进行电火花加工分子动力学模拟，结果表明:阴极和阳极被蚀除材料可分为进入极间形成排屑、回到原来电极和吸附在对面电极三部分。通过对三部分蚀除材料的定量分析，表明高熔点热粘合金材料属于难加工材料。针对高熔点热粘合金微细电火花加工放电蚀除结果，通过不同能量密度下电火花加工的模拟结果，得到电参数对工艺指标的影响;通过不同进给速度下的模拟结果，得到进给速度对工艺指标的影响。针对高熔点热粘合金和常规材料微细流道电火花加工进行分子动力学模拟和试验研究，进行放电凹坑的表面轮廓对比分析，研究结果表明:用于常规材料的加工工艺参数不适用于高熔点热粘合金材料，因此，对高熔点热粘合金材料微细电火花加工工艺参数进行试验优化具有重要的实际意义。
　　针对高熔点热粘合金微细通道电火花加工，以加工时间和电极损耗两项工艺指标为优化目标，利用灰色关联度理论，分析电参数对多个工艺指标的影响规律，得到了多个工艺指标的最优参数组合。实验结果表明:灰关联度优化方法对加工时间和电极损耗实现了同步优化，提高了微细电火花微细流道的加工效率和加工精度。
　　因此，本论文开展的高熔点热粘合金微细电火花加工蚀除的分子动力学模拟及工艺参数研究工作，对于解决高熔点热粘合金材料的精密和高效加工具有重要的研究意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 微细电火花加工技术概述

1．2．1 微细电火花加工技术的产生与发展

1．2．2 微细电火花加工的原理与特点

1．3 高熔点热粘合金微细电火花加工研究现状

1．3．1 高熔点热粘合金电火花加工性能分析

1．3．2 高熔点热粘合金电火花加工工艺的研究现状

1．4 分子动力学仿真的研究现状

1．5 课题来源及研究的目的和意义

1．6 课题研究内容

2 高熔点热粘合金微细电火花加工放电蚀除分子动力学基本理论

2．1 分子动力学基本理论和基本方法

2．1．1 分子动力学基本原理

2．1．2 有限差分算法

2．1．3 分子间作用力的计算

2．1．4 系统控制方法

2．2 微细电火花加工模型的建立

2．2．1 加工模型

2．2．2 边界条件及放电通道

2．2．3 仿真过程中的温度控制

2．3 势函数的选取

2．4 分子动力学模拟的计算

2．5 本章小结

3 工艺参数对高熔点热粘合金微细电火花加工影响的分析

3．1 引言

3．2 微细电火花加工仿真模型的建立

3．3 高熔点热粘合金材料蚀除分子动力学分析

3．3．1 铜金属的材料蚀除分子动力学分析

3．3．2 钛合金的材料蚀除分子动力学分析

3．3．3 验证实验

3．4 工艺参数对高熔点热粘合金微细电火花加工的影响分析

3．4．1 微细电火花加工电参数分析

3．4．2 电参数对高熔点热粘合金微细电火花加工的影响

3．4．3 进给速度对高熔点热粘合金微细电火花加工的影响

3．5 高熔点热粘合金微细流道轮廓电火花加工分子动力学仿真

3．5．1 钛合金、铜微细流道轮廓电火花加工分子动力学模拟

3．5．2 钛合金、铜微细流道轮廓电火花加工实验研究

3．6 本章小结

4 高熔点热粘合金微细通道电火花加工工艺参数研究

4．1 引言

4．2 高熔点热粘合金微细通道正交加工多目标工艺参数优化

4．2．1 灰色关联度分析方法理论

4．2．2 基于灰关联度的多目标工艺参数的优化

4．2．3 验证实验

4．3 工艺参数对电极损耗的影响规律实验

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢