精密电火花线切割工艺及应用

目录
第1章　精密电火花线切割加工基本规律及特点　1　
1.1　电火花线切割加工应用背景及原理　2　
1.1.1　电火花线切割加工应用背景　2　
1.1.2　电火花线切割加工放电机理　2　
1.1.3　电火花线切割加工分类　4　
1.2　电火花线切割加工的主要参数　5　
1.2.1　放电参数　5　
1.2.2　非放电参数　5　
1.3　电火花线切割加工间隙放电状态　6　
1.3.1　间隙放电状态检测与辨识　6　
1.3.2　影响放电状态的因素　7　
1.4　电火花线切割加工的主要工艺指标及其影响因素　8　
1.4.1　加工效率　8　
1.4.2　表面质量　11　
1.4.3　加工精度　14　
第2章　精密电火花线切割加工工艺　17　
2.1　分子动力学及蚀除热模型　18　
2.1.1　分子动力学建模与仿真　18　
2.1.2　基于高斯热源的蚀除热模型　20　
2.2　电极丝张力控制技术　22　
2.2.1　精密电火花线切割电极丝张力分析　22　
2.2.2　电极丝恒张力控制系统的搭建　24　
2.3　磁场辅助技术　26　
2.3.1　磁场辅助技术分类及工况参数　26　
2.3.2　磁场辅助改善机制　27　
2.4　工艺参数优化方法　30　
2.4.1　单目标工艺优化　30　
2.4.2　多目标工艺优化　31　
第3章　精密电火花线切割加工蚀除热模型　33　
3.1　精密电火花分子动力学模型　34　
3.1.1　模型建立　34　
3.1.2　算法实现　35　
3.1.3　仿真加工动态过程分析　36　
3.1.4　仿真加工参数影响研究分析　38　
3.2　单脉冲放电材料蚀除热模型　39　
3.2.1　热传导模型　40　
3.2.2　模型建立　40　
3.2.3　模型计算　43　
3.3　连续脉冲放电材料蚀除热模型　46　
3.3.1　热力学模型　46　
3.3.2　模型建立　47　
3.3.3　模型计算　48　
3.4　实验验证　51　
3.4.1　分子动力学模型实验验证　51　
3.4.2　连续脉冲放电材料蚀除热模型实验验证　53　
第4章　精密电火花线切割张力控制技术　57　
4.1　电极丝张力对形位误差的影响机制　58　
4.2　电极丝挠曲变形　59　
4.2.1　影响导轮之间电极丝挠曲变形的因素　59　
4.2.2　导轮之间电极丝挠曲变形建模　63　
4.2.3　电极丝挠曲变形模型验证与分析　65　
4.3　电极丝振动方程　73　
4.3.1　电极丝三维温度场建模　73　
4.3.2　电极丝三维磁场建模　76　
4.3.3　电极丝振动多物理场耦合模型　77　
4.4　电极丝恒张力控制系统　82　
4.4.1　电极丝恒张力系统辨识　82　
4.4.2　智能PID控制仿真　86　
4.4.3　电极丝恒张力控制系统的形位误差实验　91　
第5章　磁场辅助精密电火花线切割加工技术　95　
5.1　磁场辅助精密电火花线切割连续脉冲放电提高机制　96　
5.1.1　磁场作用下电极丝振动对连续脉冲放电点分布的影响　96　
5.1.2　磁场作用下残渣排出对连续脉冲放电点分布的影响　98　
5.2　磁场辅助电火花线切割加工磁性与非磁性材料的差异　102　
5.2.1　蚀除过程差异　102　
5.2.2　微观表面完整性差异　104　
5.3　磁性材料加工微观表面完整性实验研究　105　
5.3.1　工件材料、实验设备及实验设计　105　
5.3.2　放电状态观测　108　
5.3.3　不同加工参数对表面粗糙度及重铸层厚度的影响　109　
5.3.4　磁场参数对微观表面形貌的影响　110　
5.4　非磁性材料加工微观表面完整性实验研究　111　
5.4.1　工件材料、实验设备及实验设计　111　
5.4.2　放电状态观测　114　
5.4.3　不同放电参数对SEC的影响　115　
5.4.4　磁场参数对表面粗糙度及微观表面形貌的影响　115　
第6章　多工艺参数优化技术　117　
6.1　非支配排序遗传算法　118　
6.1.1　算法简介　118　
6.1.2　正交加工实验　118　
6.1.3　基于混合核的高斯过程回归模型　121　
6.1.4　多目标工艺优化研究　124　
6.1.5　实验验证　131　
6.2　非支配邻域免疫算法　133　
6.2.1　算法简介　133　
6.2.2　算法改进　134　
6.2.3　广义回归模型　135　
6.2.4　算法优化结果　137　
6.2.5　实验验证　142　
6.3　神经网络-狼群混合算法　143　
6.3.1　基于领导者策略的狼群算法　144　
6.3.2　神经网络　148　
6.3.3　神经网络-狼群混合优化算法　150　
6.3.4　曲面响应加工实验　150　
6.3.5　数学模型建立　154　
6.3.6　多目标工艺优化　157　
第7章　精密电火花线切割加工的可持续制造工艺　159　
7.1　环境友好型可持续制造新要求　160　
7.1.1　能耗　160　
7.1.2　噪声　160　
7.1.3　其他环境问题　161　
7.2　磁场辅助方法的可持续制造实验研究　161　
7.2.1　工件材料及实验设计　161　
7.2.2　能耗　164　
7.2.3　环境影响　167　
7.2.4　放电波形与表面完整性　171　
7.2.5　多工艺参数优化　173　
7.3　新型微裂纹电极丝的可持续制造实验研究　175　
7.3.1　微裂纹电极丝的制备　176　
7.3.2　微裂纹电极丝对加工效果的提高机制　176　
7.3.3　工件材料及实验设计　177　
7.3.4　MRR与能耗　178　
7.3.5　残渣污染物　180　
参考文献　181