線切割節(jié)能脈沖電源放電間隙特性及多次切割工藝研究

【摘要】：電火花線切割在新產(chǎn)品試制、精密零件加工以及模具制造等方面發(fā)揮著不可替代的作用，而脈沖電源技術(shù)是電火花線切割加工核心技術(shù)之一，傳統(tǒng)有阻脈沖電源能量利用率低，嚴(yán)重阻礙了電火花線切割技術(shù)的發(fā)展，因此，節(jié)能脈沖電源技術(shù)成為近幾年相關(guān)學(xué)者的研究熱點(diǎn)。節(jié)能脈沖電源工作時(shí)的放電間隙特性是電火花線切割加工放電狀態(tài)檢測(cè)、數(shù)控系統(tǒng)伺服進(jìn)給控制的基礎(chǔ)，研究節(jié)能脈沖電源放電間隙特性對(duì)充分發(fā)揮其加工性能具有重要作用。此外，作為提高電火花線切割加工效率及加工質(zhì)量的重要手段，進(jìn)行多次切割工藝研究很有必要。 本文在對(duì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主研制的節(jié)能脈沖電源整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其放電間隙特性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，比較其與有阻脈沖電源之間的差異。針對(duì)節(jié)能脈沖電源間隙電壓的特殊性，利用電流跟隨式浮動(dòng)閾值法對(duì)放電狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其應(yīng)用特性進(jìn)行探索。鑒于影響多次切割的參數(shù)多、實(shí)際加工中實(shí)施困難，建立多次切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，方便進(jìn)行多次切割時(shí)工藝參數(shù)的選擇。 本文得出了節(jié)能脈沖電源工作時(shí)的伏安特性曲線，通過分析火花自持條件解釋了間隙火花電壓出現(xiàn)的“階梯”現(xiàn)象；分析了脈寬、開路電壓、切割厚度對(duì)間隙峰值電流的影響規(guī)律。在分析放電間隙電壓變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，確定了浮動(dòng)閾值電壓應(yīng)滿足的條件；根據(jù)理論模型得出了浮動(dòng)閾值偏置電壓的經(jīng)驗(yàn)公式，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性與可行性。對(duì)單次切割中峰值電流、脈寬、運(yùn)絲速度對(duì)加工速度與表面粗糙度的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究；建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)加工參數(shù)與加工指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，表面粗糙度Ra預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的誤差在±0.2μm以內(nèi)，加工效率預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差在±3mm2/min以內(nèi)，該網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)加工參數(shù)的選擇有較好的指導(dǎo)作用；利用VC++建立多次切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)在特定試驗(yàn)條件下對(duì)工藝參數(shù)的查詢、添加、刪除、更新功能。 【關(guān)鍵詞】：電火花線切割 節(jié)能脈沖電源 間隙特性 浮動(dòng)閾值檢測(cè) 多次切割
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG484
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及分析10-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外節(jié)能脈沖電源的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外電火花線切割放電間隙特性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外電火花線切割放電狀態(tài)檢測(cè)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外電火花線切割多次切割研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 節(jié)能脈沖電源放電間隙特性研究16-30
• 2.1 節(jié)能脈沖電源的工作原理16-17
• 2.2 電源波形可控實(shí)現(xiàn)原理仿真及試驗(yàn)平臺(tái)搭建17-19
• 2.2.1 電源波形可控原理仿真17-18
• 2.2.2 試驗(yàn)平臺(tái)搭建18-19
• 2.3 節(jié)能脈沖電源工作伏安特性19-22
• 2.3.1 節(jié)能脈沖電源工作伏安特性曲線19-21
• 2.3.2 回路中電感線圈對(duì)間隙開路電壓的影響21-22
• 2.4 火花放電狀態(tài)階梯電壓現(xiàn)象研究22-25
• 2.4.1 火花放電自持條件分析22-23
• 2.4.2 節(jié)能脈沖電源放電間隙階梯電壓現(xiàn)象與門檻電壓23-25
• 2.5 放電間隙峰值電流特性分析25-28
• 2.5.1 脈寬對(duì)間隙峰值電流的影響25-27
• 2.5.2 開路電壓對(duì)間隙峰值電流的影響27-28
• 2.5.3 切割厚度對(duì)間隙峰值電流的影響28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第3章 浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)方法研究30-40
• 3.1 浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)原理31-32
• 3.2 浮動(dòng)閾值電壓硬件實(shí)現(xiàn)32-33
• 3.3 浮動(dòng)閾值偏置電壓33-35
• 3.3.1 火花-開路閾值偏置電壓33-34
• 3.3.2 火花-短路閾值偏置電壓34-35
• 3.4 浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)方法可靠性分析35-39
• 3.4.1 伺服系統(tǒng)對(duì)放電狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果的處理方式35-36
• 3.4.2 浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證36-38
• 3.4.3 浮動(dòng)閾值放電狀態(tài)檢測(cè)方法可行性驗(yàn)證38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 往復(fù)走絲電火花線切割多次切割工藝試驗(yàn)研究40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 第一次切割時(shí)加工參數(shù)對(duì)加工指標(biāo)的影響40-44
• 4.2.1 峰值電流對(duì)第一次切割加工指標(biāo)的影響40-42
• 4.2.2 脈寬對(duì)第一次切割加工指標(biāo)的影響42-43
• 4.2.3 運(yùn)絲速度對(duì)第一次切割加工指標(biāo)的影響43-44
• 4.3 基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多次切割工藝參數(shù)預(yù)測(cè)44-49
• 4.3.1 BP 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法44
• 4.3.2 神經(jīng)元模型及 BP 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)44-45
• 4.3.3 BP 網(wǎng)絡(luò)多次切割工藝參數(shù)預(yù)測(cè)45-49
• 4.4 基于 MFC 的多次切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件編寫49-54
• 4.4.1 MFC 及數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)49-51
• 4.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.4.3 多次切割工藝試驗(yàn)53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-57
• 附錄57-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65

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