基于变密度法的电解加工机床结构优化设计

为了提高复杂型面/型腔零件电解加工的精度和质量,开展了可实现直线和旋转复合进给运动的卧式电解加工机床的优化设计工作。使用UG软件对卧式机床进行三维建模,并将简化后的机床模型导入ANSYS Workbench软件中进行静力学分析,依据变形分布云图和应力分布云图分析机床结构刚度;对运动台结构进行模态分析,确定前6阶固有频率和振型,并采用变密度拓扑优化方法进行优化设计;最后,在考虑结构工艺性的基础上进行了结构再设计,实现了机床的轻量化设计目标。所研制出的电解加工机床具有足够的刚度和稳定性,可以满足实际加工的要求。研究结果对电解加工机床的设计应用具有一定的参考价值。     

基于PMAC的虚拟轴机床数控系统

数控机床可以完成各种复杂形曲面的零件加工.研究了用于固体火箭发动机复杂形药柱整形的虚拟轴机床数控系统,介绍了三杆四自由度虚拟轴机床数控系统的控制原理、硬件组成及软件结构.数控系统以"PC PMAC"为硬件平台、以Windows操作系统为软件平台,构建虚拟轴机床的开放式数控系统,充分利用PMAC的多轴联动控制和快速实时通讯能力以及PC机丰富的软件资源和高效的数据处理能力,实现了虚拟轴机床的人机交互、位置伺服控制和全闭环控制等功能.     

基于齐次坐标转换矩阵的双旋转台机床加工空间分析

以双旋转台机床为例,对其加工空间以齐次坐标转换理论为基础进行分析。首先以齐次坐标转换矩阵为基础,推导出双旋转工作台机床的运动学求解方程,包括平移,旋转以及平移旋转联动,然后建立双旋转工作台机床的数学模型,利用所推导的运动学方程求解出其工作空间。这种方法思路清晰,方法简便,适用范围广,只需要建立双旋转工作台机床的数学模型,给出约束条件,即可直观地求得其工作空间。     

基于电解加工技术的发动机机匣研究

航空发动机性能的不断改进和结构设计的不断提高提高,发动机机零件及结构也发生了很大的变化越来越难加工材料和结构设计也越来越受到重视。本文在电解加加工工艺的基础上,通过对发电机机匣加工的工艺原理分析的基础上,对加工工艺遇到的问题提出了相应的措施。     

基于PMAC的碳素电极螺纹加工车床数控化改造

针对普通车床加工大直径、大牙形碳素电极螺纹存在的精度和效率问题,根据车床加工锥螺纹的工作原理,采用旋风铣削的方式,构建基于PMAC的开放式数控系统,将CW61160普通车床改造为数控碳素电极螺纹加工专用机床,改造后的车床能完成程序解释、计算插补、伺服控制等任务.通过实际生产检验,车床改造部分满足国家数控重型卧式车床精度标准要求.     

电火花电解复合加工脉冲电源的研制

本文论述了在电火花成型加工机床上进行电火花电解复合加工,对脉冲电源的要求及具体方案的实施。通过工艺参数的对比,取得了较满意的工艺效果,说明这种新型电源是适合电火花电解复合加工要求的。在改进的D5540电脉冲机床上,用上述电源采用复合工作液加工5CrMnMo材料,表面粗糙度Rz=4.3μm时,加工速度为10mm~3/min。     

亚微米电解加工的试验研究

为了增强Ag纳米线在亚微米电解加工中的稳定性,对其表面溅射金属Au.Ag纳米线的稳定性试验结果表明,溅射层越厚,Ag纳米线在电解加工环境中的稳定性越好,但是过厚的溅射层会使纳米线发生弯曲.当溅射层厚度约为55 nm时,溅射层不够致密,电解加工时亚微米工具电极会发生溶解;当溅射层厚度约为310 nm时,溅射层的内应力过大,亚微米工具电极出现弯曲.因此,采用溅射层厚度约为150 nm的亚微米工具电极进行亚微米电解加工.在浓度为0.1mol/L的H2SO4电解液中,施加电压为4 V、周期为50 ns、脉宽为6 ns的纳秒脉宽脉冲电流,于高温合金试件表面成功加工出亚微米沟槽,沟槽长约30μm,深约80 nm,底部最窄处约为450 nm,入口最宽处约1μm.     

基于BP神经网络的电解加工精度预测模型

为精确地预测电解加工精度,采用了BP神经网络的方法进行建模．在分析影响加工精度主要因素的基础上,确定了BP神经网络模型的特征参数,并根据实际情况,确定了输入层和中间隐层的维数,从而确定了模型的结构．用试验参数对模型结构进行训练,最终建立了一个用于电解加工精度预测的BP神经网络模型．利用该模型进行的精度预测结果表明,该模型的预测误差可以控制在10％以内,具有很高的精度预测能力．     

基于多功能加工平台的微细电解加工工艺

利用多功能微细加工平台的微细电火花加工技术为微细电解加工在线制作微细电极,在低浓度钝化电解液、低加工电压和高频窄脉冲电流加工条件下,利用高速旋转工具电极和微电流密度下电解钝化作用,实现了微米级的微细电解加工.通过工艺实验,研究电压、电解液浓度和进给速度等参数对加工间隙的影响,优化工艺参数.在优化加工条件下,在厚为100μm的不锈钢薄片上微细电解钻削出65μm的微小孔.针对成型电极在微细加工中暴露出的缺点,提出了利用旋转微细电极像微铣刀一样进行微细电解铣削新工艺,加工出高精度型孔和悬臂梁等微结构.     

基于遗传算法的机床加工任务调度研究

 基于遗传算法,解决车间生产任务调度的问题.生产调度是自动化制造系统能否取得预期经济效益的关键技术之一,目标是缩短制造周期,提高生产资源利用率,保证生产任务按时完成.其中把加工刀具的分配作为首要约束条件,同时考虑加工工序的前后顺序,利用顺序交叉(OX)方法和顺序变异方法分别完成交叉变异过程.本文所编写的算法使任务调度程序与刀具管理相结合,调度结果更接近实际情况.另外根据刀具使用情况、刀具数量和加工任务以及加工任务的交货期,在出现多个任务竞争一把刀具时,解决刀具的分配问题,并根据工序加工时间和交货时间建立调度优先级.通过实际生产应用证明,优化计算结果具有较好实际应用价值.本文利用Visual Basic软件和SQL数据库作为工具,研究并开发了调度管理系统,主要包括任务编排,生产调度,刀具管理等功能.     

电解加工阴极空间运动及其对成形规律的影响

从阐述电解加工整体叶轮过程中阳极和阴极的运动出发,对电解加工过程的阴极速度进行了分析,得到了影响电解加工间隙的速度分量;同时通过对展成电解加工特性的分析,对展成电解加工的成形规律进行了研究,推导出了侧面加工间隙的计算公式.试验结果验证了加工间隙计算公式的正确性,但同时也表明了型面加工余量的不均匀性.为此,提出了消除期望加工型面与实际加工型面加工误差的修正方案,即利用各运动轴的附加运动来消除加工余量的不均匀性,并在试验中加工出了符合要求的工件.     

脉冲电解加工工艺参数对粗糙度影响的研究

电解加工一般不会显著地改变工件表面层的特性。加工后的工件表面光滑 ,没有裂纹或其它缺陷。由于这种特性 ,电解加工能有效地应用到最终的光整加工及去处上道工序留下的表面层。在电解加工中应用通用电极可以高柔性地加工成型表面。当应用脉冲电流时可得到更低的粗糙度值。所有推导的结果和实验结论都是基于扁平的矩形电极和脉冲电流所得出的     

电火花电解复合加工最佳电参数的选择

本文采用正交试验设计方法对电火花电解复合加工工艺进行实验研究,用二次模型和指数模型(转化为线性模型)相结合获得了数学模型,用优化方法对最佳工艺指标进行预测,效果令人满意。     

基于间隙电导率模型的叶片电解加工阴极设计

考虑流场因素的影响是电解加工阴极设计的重要方面．本研究在流场特性的基础上,重点考虑了电解液温升、气泡率、压力等因素对电导率的影响,建立了间隙内沿液流方向的电导率变化数学模型,并将该模型运用在工具阴极的设计中．同时将在该电导率模型基础上求解的间隙分布和只考虑电场因素的间隙分布进行了分析比较．结果表明,在电导率模型基础上设计的阴极模型更能真实地反映加工工件型面的变化,更符合电解加工的实际物理过程．     

基于神经网络和模糊控制的电解加工间隙控制

利用阴极面上承受的来自电解液的压力来反映电解加工间隙的大小．用BP神经网络实现间隙向力信号的非线性映射,把间隙的误差转化为力的误差及误差的变化信号,以此作为模糊控制器的输入;以加工电压的增量作为模糊控制器的输出,实现对间隙的控制．根据间隙控制的理论公式,建立了仿真模型,在Matlab的Simulink模块中通过对神经网络、模糊控制器和电解加工系统联合组成的智能控制系统的仿真试验来整定模糊控制器的3个增益参数．结果表明,所提出的控制方法对间隙的控制具有很好的效果,无稳态误差,且速度快、鲁棒性好．     

超薄结构件的高频群脉冲电解加工工艺研究

针对超薄金属结构件的电解加工问题,阐述了高频群脉冲电解加工(HGPECM)的信号构成、加工过程中频率对反向电流的影响以及阴极设计方法,并进行了工艺实验验证. 实验结果表明:高频群脉冲能显著改善极间电解液流场特性并降低电极钝化而获得良好的加工效果;随主脉冲频率的升高,可明显改善加工质量,所获得的加工尺寸精度可达到30～40 μm,粗糙度0.30～0.35 μm的水平,证明高频群脉冲电解加工可成功应用于微小型零件的制造.     

基于间隙实际电场分布的叶片电解加工阴极设计

根据电解加工的基本原理,探讨了基于间隙内简化电场和基于间隙内实际电场分布数学模型的叶片电解加工阴极设计方法,对比分析了这两种阴极设计方法对间隙内电场强度分布的影响,通过一组工艺试验验证了阴极设计的精度.结果表明,基于间隙内实际电场分布的有限元阴极设计方法更符合电解加工的实际物理过程,阴极设计更加精确合理.     

模板电极电解加工的成形规律研究

本文提出了一种新颖的电极,即模板电极,同时对模板电极电解加工成型规律进行了研究.首先建立了反映实际加工过程的数学模型,并考虑非线性电解液的影响,利用参数化有限元分析技术对其蚀除过程进行模拟和数值求解,同时进行了相应的试验验证,试验结果显示,模拟蚀除的深度和直径与实际加工的深度和直径相符. 此工艺实现了以较高的效率在金属薄板上加工出群孔结构,且孔径一致均匀,加工的重复性好.     

厘米级整体构件数控电解加工的技术研究

本文首先介绍了整体叶轮的三维造型,进而分析了微小整体叶轮的几何特征及由此带来的加工难点以及整体构件多轴联动参数的计算方法。最后,讨论了厘米级整体构件电解加工技术可能带来的问题,并提出了相应的解决方式。     

基于冗余自由度的数控加工轨迹运动分解

为降低曲面数控加工中机床运动轴的冲击,提出了采用具有冗余自由度的数控机床实现复杂曲面高速进给加工的思路,通过增加数控机床冗余自由度运动轴,以分解冲击较大机床轴的运动.本文对冗余自由度下机床各轴之间的运动分解原理进行分析,给出了冗余自由度下合成加工轨迹的计算和误差确定方法,并以计算实例验证了所提出思路和方法的有效性.