【正文】 摘 要微細(xì)電火花加工是電力、磁力、熱力、流體動(dòng)力、電化學(xué)等綜合作用的過(guò)程，但其本質(zhì)是熱過(guò)程，其中熱力在微細(xì)電火花加工過(guò)程中起了決定性的作用。因此，研究微細(xì)電火花加工中溫度場(chǎng)的變化規(guī)律是十分必要的。在本論文中，通過(guò)選取合適的熱源模型，利用MARC軟件對(duì)單脈沖條件下微細(xì)電火花加工中工具電極和工件的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了微細(xì)電火花加工中工具電極和工件材料的溫度場(chǎng)變化規(guī)律，這有助于更加深入的了解微細(xì)電火花加工過(guò)程中能量及熱傳導(dǎo)狀況，促進(jìn)了對(duì)微細(xì)電火花加工機(jī)理的理解。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，模擬微細(xì)電火花加工中工具電極和工件材料溫度場(chǎng)對(duì)于改進(jìn)其加工方法，預(yù)測(cè)工藝參數(shù)，提高加工零件表面質(zhì)量等方面也具有很重要的意義。關(guān)鍵詞:微細(xì)電火花加工；溫度場(chǎng)仿真；有限元；MARC 軟件 AbstractMicroEDM is the electrical, magic, thermal, fluid dynamics, electrochemistry and other prehensive process, but its essence is the process of heat, heat played a decisive role in the microEDM process. Therefore, the study of the temperature variation in microEDM is very necessary.In the paper, by selecting the appropriate heat source model, I used MARC software to simulate tool electrode and workpiece temperature field in singlepulse conditions microEDM, furthermore, I analysed microEDM tool electrode and workpiece materials temperature variation, which helps me have a more indepth understanding of energy and heat transfer conditions in microEDM process, it also promote me the understanding of the mechanism of MEDM . In addition, in practical applications, the simulation of tools electrode and the workpiece material temperature field for microEDM can help improving processing methods, predicting process parameters and improving the surface quality,which also has very important significance.Key words:MicroEDM； Temperature Field Simulation；Finite element；MARC Software目錄摘要 ........................................................................................................................IABSTRACT ........................................................................................................II目錄 ....................................................................................................................III第 1 章 緒論 .......................................................................................................1 課題研究的目的和意義 ...................................................................................................1 微細(xì)電火花加工的研究現(xiàn)狀及成果 ...............................................................................1 有限元法仿真在電火花加工中的應(yīng)用 ...........................................................................5 課題的主要研究?jī)?nèi)容 .......................................................................................................7第 2 章 微細(xì)電火花加工的相關(guān)原理 ...............................................................9 微細(xì)電火花加工的基本原理 ...........................................................................................9 微細(xì)電火花加工的微觀過(guò)程 .........................................................................................10 微細(xì)電火花加工的實(shí)現(xiàn)條件 .........................................................................................10 微細(xì)電火花加工的工作介質(zhì)選擇 .................................................................................11 微細(xì)電火花加工過(guò)程中的極性效應(yīng) .............................................................................12 微細(xì)電火花加工技術(shù)的特點(diǎn) .........................................................................................13 本章小結(jié) .........................................................................................................................14第 3 章 單脈沖條件下微細(xì)電火花加工的溫度場(chǎng)仿真分析 .........................15 微細(xì)電火花加工溫度場(chǎng)分析 .........................................................................................15 溫度場(chǎng)仿真軟件 .............................................................................................................19 單脈沖溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬 .............................................................................................28 本章小結(jié) .........................................................................................................................34結(jié)論 .....................................................................................................................35參考文獻(xiàn) .............................................................................................................36致謝 .....................................................................................................................38附件 1 ..................................................................................................................39附件 2 ..................................................................................................................58第 1 章 緒論 課題研究的目的和意義對(duì)微細(xì)加工極限的追求逐漸成為現(xiàn)代制造技術(shù)中發(fā)展的趨勢(shì)之一。而微細(xì)電火花加工方法由于具有在加工過(guò)程中對(duì)工件的宏觀作用力小，加工精度高，能加工微三維結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，在微細(xì)加工中具有重要的作用。微細(xì)電火花加工是電力、磁力、熱力、流體動(dòng)力、電化學(xué)等綜合作用的過(guò)程，但其本質(zhì)是熱過(guò)程。在微細(xì)電火花加工過(guò)程中，對(duì)工件的蝕除作用力雖然很多很復(fù)雜，但熱力起了最主要的作用。因此，模擬微細(xì)電火花加工過(guò)程中工具電極和工件的溫度場(chǎng)變化規(guī)律對(duì)于理解微細(xì)電火花加工的機(jī)理和特點(diǎn)具有重要的作用，此外，研究溫度場(chǎng)的規(guī)律也可以預(yù)測(cè)工藝參數(shù)，這對(duì)于改進(jìn)加工方法，提高工件加工速度，提高表面加工質(zhì)量也具有重要的意義。 微細(xì)電火花加工的研究現(xiàn)狀及成果現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展有兩大趨勢(shì)，一個(gè)是向著自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化等方向發(fā)展，即現(xiàn)代制造系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)；另一個(gè)就是尋求現(xiàn)有制造技術(shù)的自身微細(xì)加工極限。眾所周知，傳統(tǒng)的機(jī)械加工并不擅長(zhǎng)加工尺寸極小的形體，隨著工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ⑿蜋C(jī)械的迫切需求，微細(xì)加工技術(shù)正受到人們普遍的關(guān)注。由于微細(xì)電火花加工（MicroEDM，以下簡(jiǎn)稱為 MEDM)擁有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所以能制成各種極微細(xì)的高硬度（金剛石燒結(jié)體，硬質(zhì)合金等）工具、模具及復(fù)雜形狀的三維工件。相對(duì)于微電子機(jī)械技術(shù)而言，微細(xì)電火花加工具有設(shè)備造價(jià)低廉，加工精度高且適應(yīng)性廣，并可加工出復(fù)雜的三維曲面微細(xì)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。因此，微細(xì)電火花加工技術(shù)將會(huì)成為微細(xì)三維結(jié)構(gòu)模具型腔制作的主流技術(shù)之一。電火花加工的成形加工是以孔、溝槽、型腔等凹形工件為主體的一種加工方法。在多數(shù)情況下用其他加工方法，如銑削﹑車削﹑磨削等加工方法也能使工件較容易地加工出來(lái)，所以電火花加工所起的作用便不是唯一的。但是，在進(jìn)行微細(xì)尺寸加工時(shí)，例如像切削微細(xì)軸這類工件用一般切削方法就會(huì)因受切削力等方面的影響而引起彎曲，此時(shí) MEDM 便能起重要作用。微細(xì)電火花加工一般應(yīng)用于以下加工：（1）微細(xì)軸、銷、棒類的加工。利用微細(xì)電火花加工方法可制成直徑為 Φ5μm 左右的微細(xì)軸及單邊為 10μm 左右的異形銷等工件。如果用 CNC 控制線電極的導(dǎo)向器位置，還能加工出帶有錐度﹑斜面及螺旋面等復(fù)雜形狀的凸形工件。此外，只要加工裝置的行程允許，能制成很長(zhǎng)的棒形件。（2）微小孔、 維形狀、3 維形狀加工。利用微細(xì)電極，日本已能較容易地加工出圓、方、三角形以及各種剖面形狀的微細(xì)孔。目前其應(yīng)用范圍是：圓孔直徑為 Φ5μm 左右；方孔單邊為 10μm 左右；可加工材料為金屬、合金、導(dǎo)電性陶瓷等；在加工深度上，可以加工出微孔深度超過(guò)直徑 2倍或在直徑超過(guò) Φ50μm 的情形下加工出孔深達(dá)到直徑 5 倍的深孔。利用微細(xì)電火花線切割能很容易地加工出 維形狀的工件，但是在其拐角處會(huì)帶有超出線電極半徑的圓弧；3 維型腔加工困難更大。但是最近研制成功的利用簡(jiǎn)單的棒狀電極，邊借助于 CNC 掃描、邊進(jìn)行加工的方法已使 3 維型腔加工成為可能。特別是當(dāng)與 WEDG 方法相結(jié)合時(shí)，能加工出拐角銳利的 3 維微細(xì)型腔。因此人們可以以此作為制造微細(xì)模具的有力手段。（3）微小模具加工。模具制造已成為電火花加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域，而隨著一部分模具的微細(xì)化，MEDM 的應(yīng)用是必然趨勢(shì)?？梢哉J(rèn)為，今后在模具尺寸上會(huì)提出更加微細(xì)化的需求，因此，有必要以沖壓模、壓鑄模、精密鑄造模等模具為中心，按照 100μm 以下的尺寸加工要求來(lái)進(jìn)行應(yīng)用研究。以往與微細(xì)加工相關(guān)的，多數(shù)為孔或狹縫加工，而現(xiàn)在已擴(kuò)大到加工 3 維形狀的型腔及凸形零件，同時(shí)還能直接用于加工微細(xì)凸透鏡及表面裝飾用鑄模、壓印模等模