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压电自激脉冲式电火花加工放电能量分析

作　者: 胡宝林
导　师: 张勤河
学　校: 山东大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 电火花加工压电自激放电能量有限元单元生死
分类号: TG661
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

通过将压电促动器引入传统的微细电火花加工中,提出了压电自激脉冲式电火花加工技术。在这种新的电火花加工技术中,促动器不仅作为一个存储和释放能量的装置,同时还能推动电极做微小的进给运动,电极的这种往复振动可以有效地促进电蚀产物的排除,大幅度提高材料去除率。阐述了压电自激脉冲式电火花加工系统的组成以及其加工原理。将促动器等效于一个电容,对含有两个电容的压电自激脉冲式电火花加工的电路进行了充放电理论分析。对压电自激脉冲式电火花加工放电理论进行了阐述。通过研究电火花加工热源形成的机理和导热理论,建立了压电自激脉冲式电火花加工的传热数学模型。基于电火花加工单脉冲放电过程中,工件材料的蚀除是逐渐的过程,而非一次性蚀除所有材料这种假设,所以该模型的突出特点是含有动态变化的边界条件。另外该模型还具有工件材料的热物理参数随温度变化、热流密度为时变的高斯分布等特点。进行了压电自激脉冲式微细电火花加工实验,通过改变电容和电源电压的大小来改变放电能量的大小。通过进行同一参数下的多组实验,然后在显微镜下寻找带脉冲放电凹坑的方法,测量了24组不同电容和电压条件下,放电凹坑的直径。并对他们之间的关系进行了分析,得出了放电能量与放电凹坑之间拟合的幂函数的关系式。采用ABAQUS有限元软件对压电自激脉冲式电火花加工的传热模型进行了求解。通过借鉴有限元技术中的“单元生死”的思想,将一个含有动态边界的瞬态热分析划分成多个瞬态热分析,在每个分析结束后删除温度超过熔点的单元,并重新施加边界条件和载荷。采用ABAQUS提供的脚本语言Python编程实现自动循环分析多个瞬态热分析,通过FORTRAN语言编写的DFLUX函数施加成高斯分布的热流密度载荷。将有限元的求解结果与实验结果进行了对比,验证了模型和求解方法的有效性。

压电自激脉冲式电火花加工放电能量分析

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