【正文】 電以及電腐蝕過程本身具備將蝕除產(chǎn)物排離的固有特性；蝕除物以外的其余放電產(chǎn)物（如介質(zhì)的汽化物）亦可以促進(jìn)上述過程；另一方面，還必須利用一些人為的輔助工藝措施，例如工作液的循環(huán)過濾，加工中采用的沖、抽油措施等等。這里包含兩個(gè)方面的意義：其一，時(shí)間上相鄰的兩個(gè)脈沖不在同一點(diǎn)上形成通道；其二，若在一定時(shí)間范圍內(nèi)脈沖放電集中發(fā)生在某一區(qū)域，則在另一段時(shí)間內(nèi)，脈沖放電應(yīng)轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域。所以，放電通道必須具有足夠大的峰值電流，通道才可以在脈沖期間得到維持。在進(jìn)行微細(xì)電火花加工時(shí)，兩極間一般采用液體介質(zhì)；進(jìn)行沉積加工時(shí)，采用氣體介質(zhì)效果更好。 微細(xì)電火花加工的實(shí)現(xiàn)條件實(shí)現(xiàn)微細(xì)電火花加工，應(yīng)具備如下條件：工具電極和工件電極之間必須維持合理的距離。（4）極間介質(zhì)的消電離。（3）電極材料的拋出。工作介質(zhì)被電離、擊穿，形成放電通道后，通道間帶負(fù)電的粒子奔向正極，帶正電的粒子奔向負(fù)極，粒子間相互撞擊，產(chǎn)生大量的熱能，使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。放電通道是由大量帶正電和負(fù)電的粒子以及中性粒子組成，帶電粒子高速運(yùn)動(dòng)，相互碰撞，產(chǎn)生大量熱能，使通道溫度升高，通道中心溫度可達(dá)到 10000 攝氏度以上。重復(fù)上述過程，雖然脈沖放電蝕除的工件材料量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的工件材料，完成微細(xì)電火花加工。在這種時(shí)間和空間高度集中的情況下，在極間電場作用下，通道中的正離子與電子高速地向陰極和陽極運(yùn)動(dòng)并發(fā)生劇烈碰撞，動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能，在工件表面形成熱源。工具電極在伺服機(jī)構(gòu)的控制下向工件進(jìn)給，當(dāng)極間的間隙減小到一定值時(shí)，導(dǎo)致介質(zhì)在相對(duì)最小間隙處或絕緣強(qiáng)度最低處電離擊穿，形成放電通道，在該局部產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖火花放電。（3）通過對(duì)比氣體和液體介質(zhì)中，不同極性，不同材料的溫度場變化，分析和揭示微細(xì)電火花加工過程中工具電極和工件溫度場變化規(guī)律及特性。圖 17 氣中微細(xì)電火花沉積加工實(shí)例 課題的主要研究內(nèi)容微細(xì)電火花加工是從傳統(tǒng)電火花加工中演變出來的一種新的加工方法，雖然機(jī)理方面和傳統(tǒng)的電火花加工并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，但其能加工微細(xì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)還是與電火花加工有著很多的區(qū)別的。如圖 17 所示為氣中微細(xì)電火花沉積加工實(shí)例。峰值電流 I/A放電持續(xù)時(shí)間 t/μs0246810121 2 3 4 5 6Tm 熔點(diǎn)Tb 沸點(diǎn)Cu(+)TmFe()TmCu(+)TbFe()Tb圖 16 氣中微細(xì)電火花沉積的工藝參數(shù)范圍圖最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)選擇在普通電火花成形機(jī)床 DP30 上進(jìn)行。a)電火花加工有限元模型 b)溫度模擬結(jié)果圖14 電火花加工的溫度場分析 [14]J．Marafona [4]利用有限元法模擬了放電加工的電熱過程，模型正極為銅，負(fù)極為鋼，放電通道抽象為均勻的圓柱體，使用定半徑的表面熱源，并對(duì)放電后電極和工件的溫度場進(jìn)行了分析（見圖14）。使用高分辨率的測溫儀雖然可以采集溫度場數(shù)據(jù)，但是費(fèi)用昂貴，而且采集的數(shù)據(jù)受人為因素影響；應(yīng)用有限差分法研究溫度場雖有精確度高等優(yōu)點(diǎn)，但不適用于復(fù)雜的邊界條件。 有限元法仿真在電火花加工中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，使仿真技術(shù)在工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，其中數(shù)值模擬方法，特別是有限元方法，作為一種先進(jìn)的科學(xué)手段，具有物理意義明確和易于考慮邊界條件等優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行電火花加工機(jī)理研究的有效途徑。個(gè)性化隨著生產(chǎn)的需要，各行各業(yè)出現(xiàn)了許多特殊的零件與結(jié)構(gòu)，與之對(duì)應(yīng)，為了適應(yīng)零件多品種、小批量的特點(diǎn)，微細(xì)電火花加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)和功能也呈現(xiàn)個(gè)性化的發(fā)展趨勢。圖 13 利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)確定工藝參數(shù)的流程圖（3）模糊控制技術(shù)的應(yīng)用。國外微細(xì)電火花成形機(jī)床在專家系統(tǒng)方而有了新的進(jìn)展，加工時(shí)可自動(dòng)選取最優(yōu)參數(shù)，自動(dòng)監(jiān)控加工過程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化最優(yōu)控制。圖 11 Φ5μm 的微細(xì)孔和 的微細(xì)軸德國卡爾斯魯厄(karlsruhe) 大學(xué)和日本東京大學(xué) [2]利用線電極電火花磨削（WEDG)技術(shù)聯(lián)合開發(fā)了硬質(zhì)合金微型銑刀的加工技術(shù)，并利用該銑刀進(jìn)行了銑削加工試驗(yàn)(圖12)。也就是說，在工藝領(lǐng)域我們具有相對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢，如果投入一定的技術(shù)力量認(rèn)真研究，我國微細(xì)電火花成形加工技術(shù)將會(huì)有更大的進(jìn)展和突破。從總體來說，微細(xì)電火花加工技術(shù)在國際和國內(nèi)都取得了較大進(jìn)展，日本已到了實(shí)用化的階段。（3）微小模具加工。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。此外，只要加工裝置的行程允許，能制成很長的棒形件。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。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，模擬微細(xì)電火花加工過程中工具電極和工件的溫度場變化規(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，研究溫度場的規(guī)律也可以預(yù)測工藝參數(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。關(guān)鍵詞:微細(xì)電火花加工；溫度場仿真；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 課題的主要研究內(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仿真分析 .........................15 微細(xì)電火花加工溫度場分析 .........................................................................................15 溫度場仿真軟件 .............................................................................................................19 單脈沖溫度場的數(shù)值模擬 .............................................................................................28 本章小結(jié) .........................................................................................................................34結(jié)論 .....................................................................................................................35參考文獻(xiàn) .............................................................................................................36致謝