短电弧电极材料与形状对工件表面加工质量影响规律研究

摘要

短电弧加工技术是一种利用电能和热能加工的特种电加工方法。区别于传统的机械式加工方式，短电弧放电加工采用的是带电加工，放电过程正负电极并不直接接触。短电弧加工主要依靠工具电极与工件电极之间产生的高温融化金属，并通过带有一定压力的气液混合介质吹除融化的金属，完成整个短电弧的加工。由于短电弧为放电加工方法，并且其不受工件材料特性要求，所以对高强度、高硬度、高脆性、高塑性等难加工性材料的加工具有很大的优势。
　　本文主要对水汽混合介质中短电弧放电机理及电极材料与电极形状进行了深入研究。实验采用新型的短电弧铣床对镍基高温合金（GH4169）工件加工，实验表明电极材料与电极形状的选取对加工后工件质量影响很大。
　　本文选用石墨、紫铜、碳钢、铝材料作为工具电极的预选材料，电极形状选取实心圆柱状与空心圆柱状。通过对电极材料与形状实验，发现实心圆柱状的石墨与紫铜更加适合作为短电弧铣削工具电极。当选用实心圆柱紫铜、石墨工具电极并在不同放电参数加工GH4169，对工件的表面粗糙度、工具进给速度、电极损耗、热影响层厚度综合分析发现实心圆柱状的石墨电极更加适合短电弧铣削加工。
　　通过对电极材料与电极形状的确定，然后设计计算方法寻求选用石墨电极后放电参数对工件整体表面质量的影响规律。本文选用基于多层前馈网络的误差反向传播算法（BP网络）与将自然选择与基因遗传学相结合的遗传算法（GA算法）。选用BP算法建立相应的数学模型，GA算法对BP算法优化，两者组合成神经遗传网络（GA-BP）。本文选用的输入向量为：放电电压、脉冲频率、占空比；输出向量为：表面粗糙度、进给速度、电极相对损耗、热影响层厚度。最后针对石墨电极的单因素实验进行了分析，同时对遗传算法优化参数与实验值对比分析，实验发现在一定误差范围内，理论值与实验相等，由此证明所设计算法的准确性。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2课题来源

1.3放电加工研究现状与发展趋势

1.4实验算法介绍

1.5课题研究任务

第二章 短电弧加工实验方案

2.1研究方案

2.2实验原理

2.3短电弧放电机理

2.4短电弧铣削实验设备介绍

2.5 本章小结

第三章 短电弧加工中工具电极材料对GH4169影响

3.1电极材料

3.2 实验结果与分析

3.3 （石墨-紫铜）电极对加工工件的影响

3.4 本章小结

第四章 短电弧铣削电极损耗及加工效率的研究

4.1 短电弧铣削电极损耗规律研究

4.2短电弧铣削对加工效率的影响规律

4.3 本章小结

第五章 实验设计与分析

5.1 BP神经网络

5.2遗传算法（GA）设计

5.3 GA-BP神经网络在短电弧铣削加工效果预测中的应用

5.4 石墨电极加工GH4169单因素实验设计

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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