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水分散剂工作液电火花小孔加工间隙流场及加工工艺研究

作　者: 杨立朋
导　师: 曹明让
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 分散剂电火花小孔加工加工机理排屑
分类号: TG661
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要

经过几十年的发展,电火花加工已经成为一种应用广泛、发展成熟的特种加工方法。电火花加工存在其它加工方法所不具有的优点:电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件,加工时无切削力,不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷,工具电极材料无须比工件材料硬,直接使用电能加工,便于实现自动化等。但是电火花加工也存在着一些问题:在电火花小孔加工中,当加工孔的深径比较大时,加工过程中所产生的电蚀产物滞留在狭小的加工间隙中,难以及时排除掉,造成加工过程的不稳定,加工效率难以提高。为了改善电火花深孔加工的排屑状况,太原理工大学光整加工技术研究所提出了,分散剂工作液的电火花小孔加工方法。本文分析了分散剂工作液电火花小孔加工的机理,并结合实验与仿真技术进行了深入的研究,主要研究内容如下:1)分析了影响电火花加工速率的各种因素,分析了电火花加工形成的胶体系统和悬浊液对电火花加工的排屑过程影响,为分散剂工作液电火花加工机理的研究奠定了坚实的基础。2)分析了分散剂对蚀除产物和电介质工作液所形成的分散系统的影响、加入分散剂后排屑情况改善的原因。3)加入分散剂后,分析分散剂工作液配比对材料蚀除率和电极相对损耗等的影响,并通过实验验证。在确定的电参数下分析了分散剂工作液配比与材料蚀除率、相对电极损耗之间的关系等。4)通过gambit建立排屑过程的几何模型,通过fluent软件对自来水工作液电火花加工和分散剂工作液电火花加工的排屑过程进行模拟,分析了分散剂的浓度和分散性能对间隙流场的影响,从建模仿真的角度为分散剂工作液电火花小孔加工的应用提供指导。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-23
  1.1 引言  12
  1.2 电火花加工技术综述  12-17
    1.2.1 电火花加工存在的问题  13
    1.2.2 电火花加工很国内外研究动态  13-17
    1.2.3 电火花加工的发展方向  17
  1.3 新型电火花加工方法  17-20
    1.3.1 充气式电解电火花复合加工  18
    1.3.2 电火花表面改性技术  18-19
    1.3.3 镜面电火花加工技术  19
    1.3.4 气质电火花加工  19-20
    1.3.5 超声电火花复合加工  20
  1.4 本课题的来源及意义  20-21
    1.4.1 本课题的来源  20-21
    1.4.2 本课题的研究意义  21
  1.5 本课题的研究内容及创新点  21-22
    1.5.1 本课题的研究内容  21-22
    1.5.2 本课题的创新点  22
  1.6 本章小结  22-23
第二章分散剂工作液电火花加工实验材料和设备的选择  23-32
  2.1 工件材料的选择  23
  2.2 工作液的选择  23-25
    2.2.1 电介质工作液的基本要求  23
    2.2.2 分散剂的选择  23-25
  2.3 电火花小孔加工机床  25-31
    2.3.1 脉冲电源  25-26
    2.3.2 自动控制系统  26-28
    2.3.3 工作液供给系统和工作液的作用  28-29
    2.3.4 导向器的功用  29
    2.3.5 脉冲宽度及工作电流的选择  29-30
    2.3.6 电火花加工极性的影响及极性的选择  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章分散剂工作液电火花小孔加工机理分析  32-44
  3.1 电火花加工的物理过程  32-34
    3.1.1 介质击穿和通道的形成  32-33
    3.1.2 能量转换、分配与传递  33
    3.1.3 电极表面被蚀除材料的抛出  33
    3.1.4 消电离与极间介电性能恢复电极材料的抛出  33-34
  3.2 胶体系统和粗分散系统对电火花稳定性加工的影响  34-40
    3.2.1 电火花加工的胶体系统  34-36
    3.2.2 胶体系统的分散性  36-37
    3.2.3 胶体系统对电火花加工的影响  37-39
    3.2.4 胶体系统对于电火花加工的稳定性的影响  39
    3.2.5 粗分散系统对电火花稳定性加工的影响  39-40
  3.3 分散剂的作用机理和影响其分散性能的因素  40-43
    3.3.1 分散剂对固体颗粒表面能的影响  40
    3.3.2 聚丙烯酸 PAA 的分散作用  40-41
    3.3.3 胶体系统的双电层结构对分散性能的作用  41-42
    3.3.4 PH 值对分散剂的分散性能的影响  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章基于fluent 的电火花小孔加工间隙流场仿真分析  44-61
  4.1 概述  44
  4.2 电火花加工间隙流场数值模拟研究现状  44-45
  4.3 基于fluent 的间隙流场数值模拟  45-52
    4.3.1 仿真假设  45
    4.3.2 流场几何模型及相关尺寸的确定  45-48
    4.3.3 流场模型的选择  48
    4.3.4 设置模型的边界条件  48-49
    4.3.5 定义模型中的离散相  49-51
    4.3.6 求解及相关设置  51-52
  4.4 流场结果分析  52-58
    4.4.1 以水为工作液时流场的不同位置的压力、速度分析  52-53
    4.4.2 分散剂工作液对颗粒排除速度得影响  53-55
    4.4.3 蚀除颗粒半径减小后的流场仿真  55-57
    4.4.4 入口速度对出口速度的影响  57-58
  4.5 电火花加工排屑理论分析  58-60
    4.5.1 电极与工件间隙中蚀除颗粒受力分析  58-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章分散剂工作液电火花小孔加工实验分析  61-77
  5.1 分散剂工作液电火花小孔加工实验系统组成框图  61-62
  5.2 分散剂工作液电火花加工的理论依据  62
  5.3 分散剂工作液电火花小孔加工对比试验  62-73
    5.3.1 影响蚀除速率、电极损耗的对比试验  63-66
    5.3.2 分散剂工作液材料蚀除率与加工电流之间的关系  66-67
    5.3.3 材料蚀除率随电流强度大小变化的对比试验  67-68
    5.3.4 蚀除速率随脉冲宽度变化的对比试验  68-69
    5.3.5 不同配比的分散剂工作液材料蚀除率对比试验结果及分析  69-72
    5.3.6 分散剂工作液蚀除速率随脉宽变化关系  72-73
  5.4 从蚀除颗粒的形状来分散剂PAA 对电蚀产物的作用  73-76
  5.5 本章小结  76-77
第六章结论与展望  77-79
  6.1 本论文的结论  77
  6.2 未来的研究工作展望  77-79
参考文献  79-83
附录一 D703F 高速电火花小孔加工机床主要技术参数  83-84
致谢  84-85
攻读硕士期间发表论文  85
攻读硕士期间参与科研项目  85

水分散剂工作液电火花小孔加工间隙流场及加工工艺研究

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