收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微细阵列电极阵列孔的组合电加工关键技术研究

曾伟梁  
【摘要】: 微细电加工技术因其非接触加工、材料适应性广、没有宏观作用力等优点,在微小零件的加工中具有独特的优势。微细电火花加工、微细电火花线切割加工、微细电解加工以及超声复合微细加工技术等的研究均已取得大量的研究成果,但其对微细阵列轴、孔的加工研究则处于起步阶段,尤其是各种加工方法之间缺乏有效的组合与集成。因此适时开展针对微细阵列结构的组合电加工技术研究,充分发挥各自的技术优势,形成高效快捷、可操作性强的微细阵列电极阵列孔的组合加工技术具有十分重要的理论与现实意义。 本文首先研究了微细电火花加工的基本原理,分析了放电产生的条件,理论上解释了放电点不能及时转移而形成电弧放电,损害工件表面质量的原因。通过研究微细电火花加工的反拷原理,提出了微细阵列电极的电火花超声复合反拷加工方法,并规划了加工工艺过程。从理论上详细分析了电火花反拷加工分层去除不均匀性的产生因素。为适应大规模阵列电极的加工要求,研究了微细阵列电极的线切割工艺方法。基于电解加工中阴极无损耗的优点,研究了微细阵列孔的电解加工方法。进而提出了微细阵列电极阵列孔的电火花/电解组合加工工艺。 从理论上分析了超声空化发生的条件,探讨了自由气泡由于壁面液体压力满足空化初生条件而发生爆炸性成长的过程,计算了空化泡破裂时产生的巨大作用力,说明了超声空化的冲蚀作用。系统地研究了超声振动在微细电火花超声复合加工中的作用机理,说明了在微细阵列电极、阵列孔的电火花加工中复合超声频振动有利于提高加工稳定性和加工效率以及改善加工表面质量的原因。 研究了微细电火花加工用微能脉冲电源的设计与实现,分析了微能脉冲电源的实现途径,对高频窄脉宽脉冲电源的设计实现进行了较为深入的研究,设计了分频电路,实现了高品质纳秒级脉冲电源。同时在微细电化学加工中提出采用双路场效应管对脉冲电源进行改进,消除了脉间维持电压,使输出电流更能符合微细电化学加工的需要,改善了加工能力和表面质量。研究了超声波发生器的工作原理,设计了超声波放大器驱动电路,通过对换能器参数的设计计算,实现了超声换能器的串联调谐。针对微细电火花加工中单个脉冲放电能量小,放电状态复杂且变化快等特点,设计间隙电压与充电电流双参数检测法,通过电压信号和电流信号互补消除状态检测的不确定性,确定采样点的放电状态,提高了间隙状态的判断准确性。设计了放电状态检测卡,在硬件上实现了间隙电压与充电电流双参数检测法。 研究了RC脉冲放电的特点,根据充电常数,划分了高中低三个档次的门槛电压和电流值,通过对间隙电压和充电电流值的双参数检测来判断极间放电状态,避免了仅凭间隙电压值判断的片面性,提高极间放电状态判断的准确性。根据微细电火花脉冲放电频率远高于运动机构响应频率的特点,以各种相对放电率的统计规律作为控制系统的输入,将模糊控制技术应用到微细电火花加工中,根据相对放电率与正常放电率的误差和误差变化,结合微细电火花人工操作控制经验设计了模糊控制规则,建立了模糊控制查询表,在控制系统中实现了模糊控制算法实验。结果证明,当处于低电压和小电流的微细电火花加工时,采用双参数检测模糊控制后,有效放电增多,脉冲利用率提高,从而提高了加工效率,同时减小了电极的相对损耗率。 在电火花反拷加工中,采用正交试验方法分析了加工电压、回路电容、阵列电极间距和振动振幅等工艺参数对阵列电极制作的加工效率的影响规律。在理论分析和试验研究的基础上,加工出了5×5的直径约为Φ30μm的阵列电极,并用此阵列电极加工出了5×5直径约为Φ40μm阵列孔。通过对阵列电极加工阵列孔加工效率和单电极加工阵列孔的加工效率的比较,得出了用阵列电极加工比用单电极加工具有更高的加工效率的结论。对微细阵列电极阵列孔的电火花/电解组合加工工艺进行了分析和研究。用微细电火花线切割加工机床加工出10×10系列方形阵列电极,单电极边长在30μm以下,中心间距为70μm,长0.6mm,表面质量较好。通过微细阵列电极电解加工微细阵列孔,在加工过程中采用适度循环流动工作液方法很好的解决了排屑和加工区温度过高等等难题,获得了质量较好的、大小约为100μm的阵列孔。从而实现了大规模微细阵列电极阵列孔的电火花/电解组合加工,为大规模微细阵列电极阵列孔的加工开辟了高效可行的新工艺方法。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG661

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王丹;硬脆非金属材料微结构微细加工关键技术研究[D];上海交通大学;2011年
2 李茂盛;五轴联动电火花加工机床及其复杂电极预装系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 禇旭阳;微细电火花集成加工技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 吴赵兵;基于静电感应的微细电火花线切割加工技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 费翔;微细电火花与微冲压组合加工设备及工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 黄晓超;基于超声振动的微圆柱阵列塑件填充性能[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 裴景玉,胡德金,高长水,刘正埙;智能模糊控制技术在微细电火花加工中的应用[J];上海交通大学学报;2001年12期
2 李小海;王振龙;赵万生;;基于多功能加工平台的微细电解加工工艺[J];上海交通大学学报;2006年06期
3 裴景玉,高长水,刘正埙;在微细电火花加工极间放电状态高速采集系统中的DMA技术[J];数据采集与处理;2000年02期
4 王萍辉,方湄;超声空化清洗机理的研究[J];水利水电科技进展;2004年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁丹青;陈向阳;白滨;丛小青;;水力机械空化空蚀问题的研究进展[J];排灌机械;2009年04期
2 胡君平,沈克宇,何立钢,李爱军;智能型汽车轮胎监测报警装置的研究[J];汽车电器;2000年05期
3 范书章;模糊自整定PID参数控制器及其在汽车测试设备中的应用[J];汽车工程;1998年05期
4 李君,张建武,冯金芝,葛安林,雷雨龙;AMT车辆自动巡航控制系统[J];汽车工程;2000年06期
5 尹念东,余群;基于模糊神经理论的驾驶员控制模型的研究[J];汽车工程;2004年05期
6 常久鹏,张幽彤,程昌圻;模糊控制理论在柴油机电控喷油系统中的应用[J];汽车技术;1998年10期
7 王本明;模糊PID控制在冷藏集装箱制冷容量控制中的应用[J];青岛远洋船员学院学报;2001年04期
8 唐凤,武玉强;一种带有非线性跟踪—微分器的新型FuzzyPID控制器[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2001年03期
9 王杰;樊军;王永兵;林茂锋;郭建;;特种加工技术的新进展[J];轻工机械;2008年04期
10 徐阳;模糊控制技术在铝电解槽控制的应用[J];轻金属;2003年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱红钢;徐佩;王焕琴;陈阳;;钛合金窄深槽电加工工艺研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
2 陈伟;刘壮;谢岩甫;;锥形电极对微小孔电解加工定域性的影响[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
3 张化光;陈来九;徐治皋;;模糊自校正控制器及其应用[A];第三届全国控制与决策系统学术会议论文集[C];1991年
4 周业华;方康玲;;自适应Fuzzy PID控制器[A];第三届全国控制与决策系统学术会议论文集[C];1991年
5 费敏锐;;便于学习和调整的模糊控制算法研究[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
6 杨俊;褚恩辉;王金章;;一种带局部积分的模糊控制器的设计[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
7 杨俊;关旭东;;板形控制液压弯辊系统的特性分析与控制算法设计[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
8 范凌江;毛剑琴;;模糊控制器的量化因子研究[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
9 田西兰;郭西进;王贞;;改进型模糊控制器在网络控制系统中的应用研究[A];第十五届全国煤矿自动化学术年会和中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会学术会议论文集[C];2005年
10 奚绍申;施黎明;陆思良;齐林;王国华;;利用射频辐射遥测电火花加工状态[A];第五届全国电加工学术年会论文集(电火花成型加工篇)[C];1986年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 田亮亮;镍基金属镀层的电沉积制备及其性能研究[D];兰州大学;2011年
4 董春杰;超声振动辅助电火花放电表面强化技术及机理研究[D];山东大学;2011年
5 李庆春;新型PID模糊控制器的结构分析及应用研究[D];中南大学;2010年
6 邱云明;受损船操纵性数值计算与试验研究及其综合评价[D];武汉理工大学;2011年
7 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 张华;喷射液束电解—激光复合加工的基础研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 沈蓉;工程陶瓷电火花铣削加工进给控制系统及应用技术研究[D];中国石油大学;2010年
10 黄河;基于内冲液旋转电极的电火花铣削机床与关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李义辉;超声无磨料内圆抛光声学系统及抛光工艺研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵昊;微测位移传感器在轮毂跳动量中的应用[D];长春理工大学;2010年
3 陈里龙;金属电化学快速线切割技术研究[D];浙江理工大学;2010年
4 安成明;微细超声加工装置及基础工艺的研究[D];大连理工大学;2010年
5 王涛;煤矿瓦斯智能传感器的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 文其知;智能定量包装秤系统设计与实现[D];湘潭大学;2010年
7 李宁;基于模糊控制理论的低频治疗系统的研究[D];天津理工大学;2010年
8 周雅各;利用毛细管微探针的微结构制备新方法研究[D];浙江大学;2011年
9 林世才;高速列车气固界面的摩擦噪声研究[D];浙江大学;2011年
10 陈娟烈;旋转超声波加工机理的有限元分析[D];太原理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑书友;冯平法;徐西鹏;;旋转超声加工技术研究进展[J];清华大学学报(自然科学版);2009年11期
2 李勇,王显军,郭,周兆英,严晓敏,胡敏;微细电火花加工关键技术研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年08期
3 席细平;马重芳;王伟;;超声波技术应用现状[J];山西化工;2007年01期
4 裴景玉;郭常宁;胡德金;;聚晶金刚石的电火花磨削加工[J];上海交通大学学报;2006年10期
5 李利;顾琳;夏永高;赵万生;;内喷雾式电火花铣削加工的实验研究[J];上海交通大学学报;2007年10期
6 裴景玉;邓容;胡德金;;微细电火花加工的底面轮廓模型及定长补偿方法[J];上海交通大学学报;2009年01期
7 曹玉荣,陈英姿,李沁,李惠林;超声辐照对聚丙烯及聚丙烯/成核剂体系结晶行为的影响[J];塑料工业;2001年05期
8 应继儒,彭少贤,胡圣飞,孙义明;聚合物新型塑化模型构建及装置的研制[J];塑料工业;2003年07期
9 彭林法;李成锋;来新民;倪军;;介观尺度下的微冲压工艺特点分析[J];塑性工程学报;2007年04期
10 单德彬;袁林;郭斌;;精密微塑性成形技术的现状和发展趋势[J];塑性工程学报;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 曹凤国;张勤俭;杨大勇;翟力军;;电火花成形加工技术发展的新趋势[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
2 卢学军;贾云海;冯利斌;李建钢;赵占海;;放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 赵伟;电火花加工中电极蚀除及其理论基础的研究[D];西北工业大学;2003年
3 吴宏;超声作用茂金属聚乙烯及其共混体系流变行为及结构与性能的演变[D];四川大学;2004年
4 李彦征;基于多体系统运动学的数控插齿机加工误差分析与实验研究[D];天津大学;2004年
5 张可;基于双目立体视觉原理的自由曲面三维重构[D];华中科技大学;2005年
6 明平美;UV-LIGA-微细电火花加工组合制造技术基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
7 胡玉景;超声振动—磨削—脉冲放电复合加工技术及其智能控制的研究[D];山东大学;2006年
8 张学昌;基于点云数据的复杂型面数字化检测关键技术研究及其系统开发[D];上海交通大学;2006年
9 刘晶;叶片数字化检测中的模型配准技术及应用研究[D];西北工业大学;2006年
10 林保平;含硅聚酰亚胺及其复合薄膜的制备与性能[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈飞虎;材料微观结构对电火花微细加工的影响研究[D];大连理工大学;2010年
2 冀震晓;钛合金电火花加工脉冲电源的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 罗勇;直线电机进给单元伺服刚度及其自适应控制[D];广东工业大学;2001年
4 李鹏涛;逆向工程中基于DMIS的自动测量关键技术研究与实现[D];西北工业大学;2001年
5 李智;单晶金刚石研磨方法与机理的研究[D];大连理工大学;2004年
6 杨密;复杂曲线轮廓度的误差评定[D];西安工业大学;2006年
7 褚旭阳;电火花小孔加工电极夹持机构的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 董德生;阵列轴孔的微细超声电火花复合加工技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 董涛;卧式微小型电火花加工装置设计及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 任海滨;微细电火花线切割加工工艺规律研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王丹;硬脆非金属材料微结构微细加工关键技术研究[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 费翔;微细电火花与微冲压组合加工设备及工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 赵靖;基于齿轮同步功能的大功率造波机系统设计[D];大连理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 奚绍申;施黎明;陆思良;;车间环境中遥测电火花加工状态的可能性[J];上海交通大学学报;1986年01期
2 孙广俊,张景伟,赵让元,张嘉钟;一种数据采集与记录系统的研制[J];数据采集与处理;1998年04期
3 郑应人;非牛顿液体环空螺旋流的精确解[J];石油学报;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐惠宇;微细电解加工系统及其相关工艺的研究[D];南京航空航天大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周晓光;马莹;韩福柱;祝明德;;基于电火花线切割加工的微细阵列电极加工[J];电加工与模具;2008年02期
2 何广敏,赵万生,郭永丰,王致良;纳秒级脉冲电源的研制[J];电加工与模具;1999年04期
3 周明;贾振元;郭丽莎;王瑞利;;微细电火花加工间隙放电状态智能检测方法的研究[J];电加工与模具;2005年06期
4 谢晓芬;朱荻;曲宁松;张朝阳;;纳秒级脉冲电流电解加工定域性的试验研究[J];电加工与模具;2006年02期
5 曾伟梁;王振龙;刘颖;宫彦萍;;微细阵列孔的电解加工精度研究[J];电加工与模具;2009年02期
6 安成明;殷国强;李剑中;余祖元;;微细孔、阵列孔及微细三维型腔的超声加工研究[J];电加工与模具;2011年01期
7 古文才;郭钟宁;于兆勤;刘小康;;微细阵列孔加工技术及其应用[J];机电工程技术;2008年10期
8 贾振元;任小涛;刘巍;郑新毅;;大深径比微小孔快速电火花加工系统[J];光学精密工程;2009年12期
9 张玲瑄;贾振元;任小涛;郑新毅;;微细电火花加工放电状态逐级映射检测[J];光学精密工程;2010年03期
10 王伟波;徐家文;赵建社;;微小整体构件加工技术的现状和发展[J];电加工与模具;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 周明;贾振元;孙爱芹;郭丽莎;;微细电火花放电间隙的状态检测[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集(二)[C];2004年
2 韩福柱;马莹;周晓光;祝明德;;微细阵列电极的电火花线切割加工研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
3 韩福柱;马莹;周晓光;祝明德;;微细阵列电极的电火花线切割加工研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
4 郭紫贵;云乃彰;张磊;;带冠整体叶轮叶片型面组合电加工工艺研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
5 郭紫贵;云乃彰;张磊;;带冠整体叶轮叶片型面组合电加工工艺研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 曾伟梁;微细阵列电极阵列孔的组合电加工关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 周明;微细电火花加工放电状态辨识与预测的理论和方法[D];大连理工大学;2006年
3 朱保国;脉冲电化学微细加工关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 刘辰;三元流闭式叶轮组合电加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 井长胜;微细电火花放电状态智能检测方法及程序设计[D];大连理工大学;2006年
2 高升晖;微细及小孔电火花加工的关键技术研究[D];大连理工大学;2008年
3 马莹;微细电火花五轴数控系统及其加工试验研究[D];北京邮电大学;2008年
4 安成明;微细超声加工装置及基础工艺的研究[D];大连理工大学;2010年
5 刘红丽;MESO-SCALE级金属结构微细电解加工技术试验研究[D];山东理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026