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基于正交设计的混粉电火花加工技术仿真研究

王元刚  
【摘要】:电火花加工技术在汽车、航空航天、模具等制造工业中有着广泛的应用,混粉电火花加工技术的出现极大地丰富了电火花加工技术的内涵,并突破了以往人们对这一工艺方法在认识上的局限性。目前,混粉电火花加工技术能够加工较大的面积,得到较低的表面粗糙度,是模具在最终加工工序中取代手工抛光的主要工艺手段。但是,这项工艺的基本机理尚不清楚、尺寸精度很难确定,而且该技术缺少必要的工艺规范,因此,分析放电模型、寻找混粉电火花加工技术的本质以及混粉电火花加工工艺的实用化成为当今混粉电火花加工技术研究的热点。 本文通过一组正交工艺实验分析了混粉电火花加工技术各个工艺参数之间的关系,总结了过切量的影响因素,同时对混粉电火花放电点的位置变化规律做了探索。在此基础上,利用MATLAB6.5软件为工具平台建立起混粉电火花加工工艺人工神经网络模型(包括粗糙度模型、过切量模型),并对该网络模型进行训练、仿真,通过将实际试验结果与仿真计算结果的比较,验证了该仿真方法和仿真模型的正确性。 本文做了如下方面的工作: (1) 基于试验现象,本文认为在混粉电火花加工过程中,一次脉冲周期内,放电位置的随机变化局限在一定区域内;随着加工时间的推移,放电区域从一个位置缓慢转移到另外一个位置; (2) 依据正交设计原理设计的试验样本,能充分代表混粉电火花加工技术工艺系统特性;而工作液中的混粉微粒细化了放电能量、减小放电过程的电弧等不稳定性因素的发生、增大了放电过程的随机性,因此增加了系统的可仿真性及结果的准确性: (3) 借助本文提出的“塔型”BP神经网络拓扑结构,为混粉电火花加工的基本工艺参数和工艺质量目标建立非线性神经网络模型,从技术上保证了加工质量,从而降低生产周期,为实现加工条件的离线选择打下基础。 本文的工作对混粉电火花加工技术的实用化具有一定的实践意义,并为建立混粉电火花加工的专家系统提供了实验依据;同时,对混粉电火花加工的机理模型作了有益的探索。


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