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新型蠕动式微细电火花加工装置开发及实验研究

作　者: 甘雪松
导　师: 来新民
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 微细电火花加工 压电陶瓷 柔性铰链夹持器 RC脉冲电源 微小孔
分类号: TG661
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


在现代工业中,各种微型机械、微机电系统的不断涌现,出现了大量带有微小孔和微三维结构的微小零件。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,这使其在微小孔加工及微三维结构制作方面显示出了非常巨大的优势,而目前在用的大型微细电火花加工装置存在资源浪费、移动使用不便等问题,因此需要开发出微小型的微细电火花加工装置。因为该种装置尺寸很小,就对驱动电极进给的主轴机构的设计提出了更高的要求,所以设计微进给、高精度、高频响的主轴机构是开发微小型微细电火花加工装置的一个关键技术,具有重要的应用价值。本文在深入研究国内外微小型电火花加工装置成果的基础上,提出了一种新型的蠕动式进给主轴机构,开发了整套的控制系统和电路,编写了程序,建立了新型蠕动式微细电火花加工装置,并进行了实验研究,证明了该装置可以有效地进行微细电火花加工。本文的主要工作如下:1.提出新型蠕动式微细电火花加工主轴机构,采用双柔性铰链夹持器、压电陶瓷驱动器和碟形弹簧复位器等实现对微细电极的有效夹持和进给,借助于有限元分析软件ANSYS对主轴机构中的关键零件进行了设计,并对相关部件进行了运动测试。该装置总体上采用了管式对称结构,可以实现多个装置并排或阵列加工,或者进行任意方位任意角度的微细电火花加工,目前已申请了国家发明专利并已公开,专利公开号:CN1695861。2.开发了整套装置的控制系统和电路,主要包括单片机控制系统、放电间隙检测电路、压电陶瓷驱动电路、脉冲电源放电电路等。给出了系统电路图,编写了单片机控制程序。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-26
  1.1 本课题研究的目的意义  9-10
  1.2 电火花加工技术研究进展  10-14
    1.2.1 电火花加工技术研究发展方向  10-12
    1.2.2 电火花加工技术的发展要求  12-14
  1.3 微小型化电火花加工装置的研究进展  14-22
    1.3.1 微细电火花加工技术的发展  14-15
    1.3.2 微小型化电火花加工装置的研究  15-22
  1.4 微细孔加工技术的研究与发展方向  22-23
  1.5 本课题研究的主要内容  23-26
第二章 新型蠕动式微细电火花加工装置方案设计  26-36
  2.1 蠕动式微细电火花加工装置总体方案  26-27
  2.2 蠕动式微细电火花加工装置主轴方案  27-30
  2.3 电极丝进给机构方案  30-34
    2.3.1 电极丝柔性铰链夹持器构形设计  30-31
    2.3.2 柔性铰链机构驱动器的选择  31-34
  2.4 本章小结  34-36
第三章 新型蠕动式微细电火花加工主轴关键零件的参数设计  36-52
  3.1 柔性铰链夹持器的结构参数设计  36-41
  3.2 碟形弹簧的参数选择  41-45
  3.3 压电陶瓷和柔性铰链夹持器组合运动实验  45-48
  3.4 主轴部件的3D 建模  48-51
  3.5 本章小结  51-52
第四章 微细电火花加工装置控制系统研究  52-67
  4.1 控制系统总体方案设计  52-59
  4.2 放电间隙检测电路的设计  59-60
  4.3 压电陶瓷驱动电路的设计  60-62
  4.4 脉冲电源放电电路的设计  62-65
    4.4.1 RC 式脉冲电源工作原理  62-63
    4.4.2 本装置RC 式脉冲电源设计  63-65
  4.5 本章小结  65-67
第五章 新型蠕动式微细电火花加工装置实验研究  67-78
  5.1 加工系统的物理构成  67-68
  5.2 电极进给实验  68-69
  5.3 微细电火花加工实验  69-77
    5.3.1 常用材料性质  69
    5.3.2 电容与微细电火花加工的关系  69-70
    5.3.3 空载电压与微细电火花加工的关系  70-71
    5.3.4 不同厚度被加工材料与微细电火花加工的关系  71-72
    5.3.5 不同被加工材料与微细电火花加工的关系  72-73
    5.3.6 不同直径电极与微细电火花加工的关系  73
    5.3.7 小孔加工精度测量  73-74
    5.3.8 小孔加工照片  74-77
    5.3.9 微细电火花沟槽加工实验  77
  5.4 本章小结  77-78
第六章 总结  78-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间发表的论文及专利  85-87

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 特种加工机床及其加工 > 电加工机床及其加工
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