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工程陶瓷碳化硅高瞬时能量密度单脉冲放电加工技术是本课题组新近开发出的一种新的电火花加工方法。该方法主要利用两极间放电通道中的能量对工件进行蚀除,具有加工率高、成本低、对环境无污染等优点。由于此加工技术的材料蚀除机理复杂,其能量利用方式、利用效率等与普通电火花加工有较大的差别,采用普通的电火花加工理论难以对其放电蚀除的本质进行全面的解释。因此,开展工程陶瓷碳化硅高瞬时能量密度单脉冲电火花加工机理的研究工作具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文采用理论分析与实验相结合的方法开展了导电工程陶瓷碳化硅高瞬时能量密度单脉冲电火花加工工艺方面研究工作,在工艺规律等方面取得了一些创新性的研究成果。
设计了导电工程陶瓷碳化硅高瞬时能量密度单脉冲电火花加工的放电实验装置和检测装置,研究了放电电压、电容容量、放电介质、工具电极横截面积以及电极极性对陶瓷工件和工具电极蚀除特性的影响关系,建立了放电能量在陶瓷工件和工具电极之间的分配模型。
建立了碳化硅导电工程陶瓷高瞬时能量密度单脉冲电火花加工的温度场模型和应力场模型,对陶瓷工件和工具电极上的温度场和应力场进行了三维数值模拟,给出了放电电压、电容对碳化硅陶瓷上温度场和应力场分布的影响关系,并与实验结果进行对比分析,得到温度场和应力场对陶瓷去除量贡献的作用的经验公式。
分别采用RBF神经网络和BP神经网络对所得的试验结果进行训练和仿真,通过两种网络的比较,得出RBF网络仿真具有良好的预测效果。通过仿真,得到RBF神经网络模型及电火花加工工艺参数预测数据库,对接下来本课题组更深入的研究具有指导作用,并对相关的电火花数控机床的研发与使用具有一定的参考作用。