关键词： 电火花加工   多孔质电极   流场仿真   固液两相流  

摘要： 为研究多孔质电极电火花加工中分布式冲液对加工过程的作用机制,建立了多孔质电极极间流场模型,采用固液两相流数值方法模拟电极间冲液和蚀除产物的两相流动过程,与单孔电极进行了对比研究,并进行了电火花加工实验验证。仿真结果显示:多孔质电极的极间流场流速由于分布式冲液出口的存在而呈现分布式特征,且流场外围流速大于中心流速;采用多孔质电极后,由于分布式冲液出口的存在,能够将固相蚀除产物沿一定的通道有效排出加工区域。与仿真结果相对应,电火花加工实验结果表明:由于冲液对蚀除产物良好的排出作用,多孔质电极能够获得更高的加工效率,且加工速度随加工深度变化不大;但由于冲液影响了炭黑向工具电极的附着行为,导致工具电极相对损耗率增大。

关键词： 特种加工   教学研究   电火花   线切割   项目教学  

摘要： 《特种加工技术》是数控、模具、机械等专业的主干课程,企业对这方面的人才需求较大。本文主要从特种加工教学方法改革展开研究,在基于任务式教学的理念下,设计了项目化模块化的特种加工课程,主要阐述了其课程设计的理念和思路,课程设计的具体内容及课程创新的教学效果。

关键词： 电火花加工机床   伺服控制系统   运动控制平台   脉冲电源   加工精度  

摘要： 随着现代精微制造技术的发展，超精细的微细电火花加工技术以其工艺简单可控、不受材料限制、加工无宏观作用力、成本低廉等独特的优势，在微细加工领域得到了广泛的应用。\n 在影响因素复杂、随机性强的微细电火花加工中，成熟可靠的加工系统是实现微细电火花加工高效、高稳定性和高精度的关键。微细电火花加工系统主要由运动控制平台、微能脉冲电源和伺服控制系统三部分组成。本文首先分析了微细电火花加工特点，提出了微细电火花加工运动平台的需求和各项指标。搭建了一套基于PAMC运动控制器的运动平台，包含三轴运动系统和上位机控制系统。运动平台的设计可以实现微细电火花钻孔、磨削、成型等多种加工方式。\n 然后，针对微细电火花加工系统的加工要求，分析了微能脉冲电源的加工原理、结构形式和参数指标。设计并制作了一套基于斩波原理的晶体管式脉冲电源，利用该脉冲电源进行了加工试验，研究了脉冲宽度、开路电压及峰值电流等加工参数对加工速度和表面质量的影响。然后在分析微细电火花加工特点的基础之上，设计了一套微细电火花加工伺服系统，包括一套伺服检测回路和伺服控制器。研究了平均电压控制、模糊控制以及神经网络优化的模糊控制等算法对微细电火花加工的影响。最后，通过小孔加工工艺实验，对比了各种算法的加工效率和精度。\n 通过对电火花加工运动控制平台、微能脉冲电源和伺服控制系统的设计，本文构建的微细电火花加工伺服控制系统，能适合于微细电火花的加工特点，可实现高精度、高效率的微细加工。

关键词： 嵌入式平台   电火花加工   线切割运动系统   软件设计   功能模块  

摘要： 随着嵌入式技术的飞快发展，工业生产对智能化和高效化的要求不断提高，嵌入式系统在工业生产中占据的份额节节攀升，尤其在数控机床领域尤为明显。本文在原有嵌入式电火花线切割加工数控编程系统的研究上，提出了硬件以“ARM+DSP+变频器”为平台，软件以Windows CE为操作系统的电火花线切割运动系统。通过对硬件平台的整体框架搭建和控制软件模块化设计，实现了“编程+控制”的完美结合，搭载出基于WINCE嵌入式线切割数控系统。\n 本文在结合编程系统的功能下，分析了线切割数控系统的控制功能需求，提出了以ARM为主控制系统，DSP为运动控制系统，变频器为辅助控制系统的硬件设计布局。通过对各控制系统的功能介绍和接口设计，实现硬件整体框架的搭载。ARM采用以S3C2440为核心芯片的ARM开发板，负责GUI界面开发和嵌入式编程模块的硬件支撑;DSP采用PCL6045B专用运动芯片，负责X/Y轴的驱动控制;变频器采用鑫弘宇线切割专用变频器XINHY-BZ型，负责走丝系统的控制。该数控系统一方面能实现较丰富的运动控制功能，另一方面系统元器件较少、集成度高、设备可靠性好、软件移植性高。\n 在软件上为保障编程系统和控制系统的完美对接，沿用了Windows CE6.0操作系统。通过对Windows CE6.0操作系统编程环境和开发环境的搭建，给软件设计提供开发环境。针对电火花线切割控制功能需求，在软件上采用了模块化设计，6个功能需求包括数控代码导入和检查;代码图形转换;数控代码编译;X/Y轴的点动、定位和回零;加工参数的设定和加工状态显示;异常状态的报警和中断处理。在软硬件平台设计完成后，搭建了小型运动平台，展开了可行性验证。最后对本课题进行了相应的总结和展望，提出了一些有待解决的问题和建议。

关键词： 柴油机   活塞环   表面织构   激光加工   摩擦   润滑  

摘要： 内燃机的活塞环承担着密封气体、润滑与刮油、传热冷却等重要作用,又承受着缸内高温高压燃气的冲击及腐蚀等较为恶劣服役工况的考验。润滑、摩擦、磨损与密封性问题一直是活塞环研究与技术发展核心问题,且随着内燃机节能与排放控制的不断严格,对于活塞环的技术提升需求日益突出。随着摩擦副表面织构技术的兴起,因具有改善摩擦副表面润滑性能,并有效减小摩擦的潜在优势,其在活塞环上的应用不断受到关注。故而,对于内燃机织构化活塞环的润滑摩擦理论及试验应用的探索研究,有利于推动高性能新型活塞环的发展与技术进步。本文以某柴油机的第一道活塞环为研究对象,建立了表面织构化活塞环-缸套系统混合润滑理论模型。首先阐述了织构化活塞环的改善润滑降低摩擦性能的理论机理,研究发现,当活塞环在缸套表面滑动时,存储在这些织构中的润滑油,其流量和流向均发生突变,在微观上产生局部不均匀压力分布,从而在宏观上累积形成流体动压效应,在缸套与活塞环之间产生具有一定厚度和承载能力的动压润滑油膜。进而分析了活塞环圆形、矩形、椭圆型三种典型织构形式之间的润滑摩擦性能差异,其中圆形织构在整个计算循环内都具有良好的减摩效果,而椭圆形织构的减摩效果相对较差。其次,以圆形织构为对象,分析了不同织构参数对活塞环润滑性能的影响规律,并进行了活塞环织构的参数优化研究。结果发现,各参数中,凹坑深度的影响最大,直径次之,面积占有率的影响最小。在此基础上,进一步展开变深度织构的数值理论分析研究,与同一深度织构相比,变深度织构的润滑性能颇具优势,可同时满足行程中部区域与上止点附近不同工作环境的润滑摩擦要求;而“两端深中间浅”相比“两端浅中间深”的深度布置方式,具有更优的润滑摩擦性能,究其原因,系储存于深坑中的润滑油随运动表面进入了浅坑,体积从大到小形成挤压作用,具备类似宏观桶面环的动压效应。在项目组激光表面织构加工技术基础上,为满足变深度织构型活塞环的加工要求,进行了活塞环的激光织构加工工艺优化研究。首先进行活塞环镀铬表面激光试加工,确定表面镀铬和激光加工的顺序,其次进行激光工艺试验以确定激光加工参数与织构结构参数的对应关系,其后完成变深度和同一深度方案镀铬表面活塞环的激光加工。最后,进行了激光微织构活塞环的装机倒拖摩擦学性能试验研究,结果显示,文中提出的变深度织构矩形环具有更优的综合润滑摩擦性能。高速条件下,同一深度织构矩形环的倒拖摩擦扭矩低于原机桶面型活塞环,在转速为2100r/min时降幅最大,达2.88%,而在低速工况条件下,织构活塞环的摩擦扭矩高于原机。而变深度织构方案矩形环,相比于原机桶面环,中高速范围内均能呈现出更优的摩擦性能,在转速2100r/min时出现摩擦扭矩最低点,最大降幅6.12%;低速时的摩擦扭矩与原机相当。

关键词： 带冠整体叶轮   电火花加工   成组电极   电极设计   仿真  

摘要： 带冠叶轮广泛存在于航空航天发动机、武器装备、先进透平机械中,是能源转化和传递的关键部件。随着现代机械向集成化、小型化、轻量化方向发展,带冠叶轮多采用整体式结构设计,该设计中外冠、叶片与轮毂一体化,叶间流道处于半封闭状态,加工可达性差。而且有的零件采用钛合金、高温合金等难加工材料,增加了整体制造的困难程度。基于数控电火花加工带冠整体叶轮的研究和应用成果,对大量存在的外冠内环面及轮毂外环面为圆柱面,叶片型面为自由曲面的带冠整体叶轮高效电火花加工工艺进行研究,提出了以成组电极多通道同时成形为核心的加工方案,重点研究了其中关键技术包括预加工工序选择、成组电极运动方案、叶间流道成形方案、成组电极结构设计、同时加工腔道数确定、基于通用精密电火花成形加工机床的工艺参数选择。为进一步提高电极设计效率和准确性,结合带冠叶轮电火花加工工艺与数字化制造技术,在UG软件平台上二次开发了带冠整体叶轮电火花加工专用辅助设计软件,实现电极运动轨迹自动搜索和型面自动修正,运动过程仿真以及零件型面/位置误差分析。基于以上研究,试制加工出满足设计要求的某典型带冠整体叶轮,对技术方案进行了系统验证。上述研究工作探索了带冠整体叶轮高效电火花加工的有效方法,开发的带冠叶轮电火花加工辅助设计软件,提高了电极及运动轨迹设计精度、减少前期试验次数,为带冠整体叶轮电火花加工技术工程化应用奠定基础。

关键词： 激光标签   识别方式   防伪功能   高更   信息需求   技术特点   激光加工   激光技术   身份验证   低档次  

摘要： 随着人们对商品的生产,防伪,管理等诸多方面的更高更全的信息需求,一种全新的,多功能的,有良好防伪功能的激光标签开始被广泛的应用,为标签制印行业带来新的发展契机。激光标签是标签领域中的新秀,具有超越传统标签的功能,与传统的标签识别方式相比,激光标签以其高精准,高效,安全

关键词： 电火花加工   小孔   流场仿真   伺服控制   压频转换  

摘要： 随着机械工业和航空、航天工业的不断发展,对加工材料的强度、硬度和密度等属性提出了更高的要求。电火花小孔加工由于其加工无切削力等特点被广泛应用于航空航天、精密元器件、仪器仪表等领域。但其受间隙排屑不畅,放电状态不稳定的影响,存在加工效率低,加工精度难以控制等缺点。因此,研究不同冲液状态下电火花小孔加工间隙内工作液流场的分布以及设计一种新的电火花小孔加工的伺服进给控制系统,对提高电火花小孔加工效率和加工精度具有重要意义。本文针对电火花小孔加工进行了有限元分析方案的制定,建立了电火花小孔加工的理论模型,对加工电间隙进行了估算,以此为依据进行了内冲液与外冲液小孔加工的物理建模与仿真,分析内冲液和外冲液时小孔底部、侧面的压强和速度分布,为实验研究提供指导。基于小孔加工实验,研究了内冲液与外冲液加工时间与加工深度关系、孔径与加工厚度关系、电极损耗率与加工厚度关系,进行了不同电极直径不同冲液方式下加工速度的线性拟合,进一步得出不同冲液方式时的最大加工深度。并对内冲液及外冲液加工孔的形貌进行比较,验证了仿真结果的正确性。设计了变频式伺服控制系统。基于RC脉冲电源设计了平均间隙电压检测电路,基于不同加工规准及间隙状态设计了变频式伺服控制器。其短路脉冲频率范围为10Hz300Hz,开路脉冲频率范围为10Hz5000Hz。设计了火花状态下的压-频转换器,其输出脉冲频率范围为0mHz,m值可根据需要从12调整至17,以适应不同加工规准以及不同间隙状态的控制要求。基于间隙电压检测电路以及变频式伺服控制系统,通过实验研究变频式伺服控制器的电压-频率转换规律。对加工不同深度小孔时的最佳压频转换率进行了实验研究,提出了压频转换率随加工深度变化的小孔加工控制策略,采用该策略后平均加工时间降低了13.96%。根据不同的加工规准,采用不同的压-频转换策略进行实验。结果表明不同规准时,要达到最高的加工效率需采用不同的压频转换率。针对不同材料进行加工实验,结果表明最佳压频转换率和材料属性有关。

关键词： 电火花加工   电解加工   电火花-电解组合加工   异型孔   再铸层  

摘要： 电加工技术在制造工业领域应用广泛,电火花加工和电解加工作为电加工技术的两种主要方式,在难加工材料的成型加工中占有重要地位。其中电火花加工具有加工精度高、适用材料广等优点,可以在多种难加工材料表面加工出复杂三维结构,但所加工表面质量低,有再铸层和微裂纹；电解加工基于阳极溶解原理,具有效率高、加工表面质量高、无残余应力和重铸层及无刀具磨损等优点,但其加工精度及效率低。本文结合电火花和电解加工的优点,提出采用电火花-电解组合加工技术在高温合金表面加工形状精度高、表面质量好的异型孔结构。针对高温合金材料表面异型孔的加工需求,搭建了电火花-电解组合加工实验装置,研究了主要加工参数(电解电流、电解时间、电解脉冲频率和占空比)对加工孔的表面质量的影响规律；对比了电火花-电解组合加工异型孔与电解加工异型孔的优缺点,并基于此优缺点提出了异型孔加工方式的选择策略。主要工作如下：(1)设计并搭建了电火花-电解组合加工实验装置,将电火花打孔机主轴固定到三轴数控电解机床的Z轴上。设计了一套夹具及电解液循环系统。工件材料为厚度3mm的高温硬质合金。(2)研究了各加工参数对组合加工质量的影响。先用直径为2mm的黄铜电极进行基础实验,验证了电流密度、加工时间、频率、占空比等参数对电解抛光加工的影响,主要分析了不同电流参数情况下高频窄脉冲电流电解加工对去除再铸层效果的影响,给出最合理的电解加工电流参数来除去电火花加工所产成的再铸层。结果表明,电火花加工能够获得较高形状精度,但表面质量差,有重铸层,表面粗糙度高达Ra4.277μm；电解加工可以显著提高表面质量,粗糙度降低至Ra0.299μm;随着电解加工电流增大,表面粗糙度呈总体下降趋势,相同电流条件下,随着电解时间增大,粗糙度逐渐减小；并且,表面粗糙度随脉冲频率的增大而增大,随占空比的增大有先增大后减小的趋势。(3)利用优化后的参数进行高温合金异型孔的电火花-电解组合加工实验,在GH4169高温合金材料上加工出了表面无再铸层的高表面质量的异型孔。对比电火花-电解组合加工,本文提出用中空成型电极电解加工高温合金异型孔,所加工的异型孔表面质量高,但具有成形精度低、杂散腐蚀等缺点。对比分析了电火花-电解组合加工工艺与电解加工的适用范围,提出针对不同加工要求选择合理加工策略。