【正文】 m的寬，50um的高，并且相鄰?fù)蛊鹬g的間隔為200um。（3）用單脈沖放電法來(lái)制作電極，這種方法加工效率高,沒(méi)有必要準(zhǔn)備其他輔助的設(shè)備，利用一般的電火花成形機(jī)床就可以實(shí)現(xiàn)。被融化的那部分變成極其微細(xì)的粉末，流散到加工液當(dāng)中，隨后被沖出去，最后留下的痕跡會(huì)在火花液中冷卻，放電間隙之間恢復(fù)到絕緣態(tài)，而在放電點(diǎn)的那處地方?jīng)]有被除掉的部位隆起，便是下一個(gè)弧波電流進(jìn)行放電的點(diǎn)，這便構(gòu)成了電脈沖放電加工。（1）塊電極反拷法(EDG)塊電極反拷法的加工原理是依據(jù)逆電火花加工法，是一類在線制造微細(xì)電極的，比較傳統(tǒng)的制作方法。（2）就設(shè)施的要求，只有超聲加工需要針對(duì)加工材料設(shè)計(jì)出專門的超聲機(jī)床，所以說(shuō)它對(duì)設(shè)施的要求比較高，而電火花放電加工和電火花成型加工都可以使用一般的電火花機(jī)床。圖21 超聲加工 電火花放電加工通過(guò)微細(xì)放電加工技術(shù)來(lái)制作微坑表面結(jié)構(gòu)和微凸起結(jié)構(gòu),主要是利用微坑和微凸起的相對(duì)幾何關(guān)系,再利用電火花微精線切割技術(shù)來(lái)加工制備所需要的不同形狀陣列的凹槽電極,然后根據(jù)反拷貝原理，用電火花成型加工技術(shù)加工微坑陣列，將工件和電極的凹凸關(guān)系反置一下設(shè)計(jì)出來(lái),最終實(shí)現(xiàn)將微凸起結(jié)構(gòu)陣列加工到工件表面[14]。壓電陶瓷是一種非金屬脆性材料，由于一般的機(jī)械加工方法作用力過(guò)大，加工時(shí)容易出現(xiàn)裂紋和脆斷，對(duì)其進(jìn)行精確加工十分艱難，又因?yàn)槠涫欠墙饘俨牧?，所以不適合用電加工方法。（3）石墨電極材料的缺點(diǎn)是放電穩(wěn)定性通常不盡人意，受電弧放電影響不適合精細(xì)加工，一般是用來(lái)加工損耗較大要求的加工。（4）電火花成型加工是一類不觸碰的加工，也就是說(shuō)加工的時(shí)候工具與工件兩電極之間是不觸碰的；相比較其它加工方式，這種加工方式是不會(huì)對(duì)工件造成硬性的傷害。反對(duì)聲音也有，電火花機(jī)床制造商認(rèn)為，對(duì)于部分窄槽加工來(lái)說(shuō)，高速銑依舊不能解決。原來(lái)機(jī)械領(lǐng)域中認(rèn)為滾動(dòng)接觸的機(jī)械零件表面應(yīng)該越光滑越好，而它針對(duì)這關(guān)鍵給出相對(duì)的理念，打破了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)出專門的夾具，使用電火花加工方法來(lái)對(duì)圓柱表面進(jìn)行微凸起加工，凸起結(jié)構(gòu)的形狀是200um為邊長(zhǎng)的正方形，并且凸起之間的間隔也是200um，在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成對(duì)圓柱周向和軸向同時(shí)進(jìn)行的兩道加工工序。對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，我國(guó)南航和哈爾濱工業(yè)這兩個(gè)大學(xué)在這方面的也取得了很大的成就，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。用普通的機(jī)械加工方法難于加工或無(wú)法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。傳統(tǒng)的加工漸漸不能適應(yīng)新社會(huì)的要求。(4) 兩極之間所存在液體介質(zhì)的消電離(圖11(f))。當(dāng)液體介質(zhì)中形成放電通道的那一刻，通道間的那些帶負(fù)電的粒子會(huì)向正極運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶正電的粒子也就向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，這樣的運(yùn)動(dòng)中，各粒子之間磕磕碰碰，導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，相應(yīng)的周邊溫度升高，通道里面環(huán)境發(fā)生劇變，一瞬之后，高溫達(dá)到一個(gè)極限（10～107Wmm）。如上圖11所示，電火花加工原理可詳述成以下幾個(gè)工序，其中圖11(a)為加工原理的模擬框圖。數(shù)十年的發(fā)展路程，使得它能夠更好地被人們所接受并加以應(yīng)用，完善生產(chǎn)操作，促進(jìn)效率。微尺度群凸起電火花加工作為新的一門技術(shù)，通過(guò)電極間的重復(fù)脈沖放電腐蝕材料，能夠更精細(xì)的對(duì)工件進(jìn)行加工。 (此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 微尺度群凸起電火花加工試驗(yàn)設(shè)計(jì) 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠(chéng)信承諾書(shū)本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。本人簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 微尺度群凸起電火花加工試驗(yàn)設(shè)計(jì)摘 要隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工件越來(lái)越多，這就使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工難以持續(xù)。第二章 微凸起結(jié)構(gòu)的加工技術(shù) 4 微凸起結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用 5 幾種微凸起結(jié)構(gòu)的加工方法 5 電火花成型加工 5 超聲加工 7 電火花放電加工 8 微凸起結(jié)構(gòu)加工方法的選擇 8第三章 加工電極的制作 10 電極的制作方法及選擇 10 11 電極的標(biāo)準(zhǔn)制作與安裝 13第四章 夾具的設(shè)計(jì) 14 夾具的功用 14 裝夾 14 加工夾具的設(shè)計(jì) 15 整體設(shè)計(jì) 15 選擇電機(jī) 16 選擇軸承 16 設(shè)計(jì)主軸 17 設(shè)計(jì)箱體 18 設(shè)計(jì)零部件 18 夾具設(shè)計(jì)總結(jié) 19第五章 加工工藝 20 工藝參數(shù) 20 加工微凸起的步驟 20 周向加工 20 軸向加工 21 電參數(shù)的正確匹配 21 檢測(cè)與分析 22 檢測(cè)方法 22 檢測(cè)結(jié)果 22 小結(jié) 24第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)與展望 25 設(shè)計(jì)總結(jié) 25 展望 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 27 第一章 引言 電火花加工簡(jiǎn)介電火花加工是經(jīng)歷了人們從生產(chǎn)改革到科技文明的一門新的學(xué)科，新的技術(shù)。 電火花加工原理圖1 1 電火花加工的原理圖電火花加工是利用低壓和液介所形成的火花放電來(lái)對(duì)材料進(jìn)行標(biāo)量尺寸的腐蝕，達(dá)到預(yù)期的加工目標(biāo)，我們稱這種方法為電火花加工法。(2) 電極工具材料的熔化和氣化所導(dǎo)致得熱膨脹 (圖11(c)、(d))。在這個(gè)加工過(guò)程中，我們可以通過(guò)仔細(xì)觀察，很明確地看到四處濺射的橘紅色火花，這些便是被拋出的不需要的電極局部材料。先進(jìn)的生產(chǎn)力對(duì)于實(shí)現(xiàn)加工更為精細(xì)嚴(yán)格。29 （2）脈沖放電時(shí)候的能量密度高，便于加工。此外, 豐田工業(yè)大學(xué)的毛利尚武和日本東京大學(xué)的增澤隆久等學(xué)者是研究機(jī)床方向上的主要代表，對(duì)機(jī)床方面的研發(fā)也有很高的水平[4]。仿生微制造方面和摩擦學(xué)上，陣列微凸起結(jié)構(gòu)同樣具有良好的應(yīng)用前景，所以，微細(xì)電火花加工必定會(huì)成為這一領(lǐng)域發(fā)展的重中之重[7]。微彈流動(dòng)力潤(rùn)滑理論，提出了新觀念。 幾種微凸起結(jié)構(gòu)的加工方法 電火花成型加工電火花成型加工技術(shù)從起步到現(xiàn)階段已經(jīng)歷了70來(lái)年，由于高速銑加工在工作效益上大大超出它，故而一些人認(rèn)為應(yīng)該將這項(xiàng)技術(shù)劃出模具加工的范疇。（3）電火花成型加工能夠加工一切硬、軟、脆、韌、高熔點(diǎn)的金屬材料。此外該材料熱膨脹系數(shù)比較大，假如加工深窄筋位的部分，在較大電流下會(huì)很容易因?yàn)榫植扛邷厥闺姌O材料發(fā)生形變，通常紫銅電極是采用低損耗，這樣的加工平均電流較小，所以其生產(chǎn)率并不是很高[13]。針對(duì)壓電陶瓷，為了提高其加工精度和材料的性能，就需要不斷地開(kāi)發(fā)新材料及新的加工工藝。超聲加工的缺點(diǎn)（1） 需要針對(duì)相應(yīng)的材料研制出專門的超聲加工機(jī)床。（1）就加工精度，將上面三種加工方法相比較，電火花成型加工可以保證相對(duì)較好的加工精度，而超聲加工的加工精度次之，最后電火花放電加工只有加工硬質(zhì)的材料才能保證較好的加工精度。后來(lái)，人們?yōu)榱丝朔陨霞庸し椒ǖ娜毕?，又進(jìn)一步發(fā)明了塊電極反拷、線電極磨削、單脈沖放電加工等其他相對(duì)改良的微細(xì)電極制作方法[15]。當(dāng)電流密度達(dá)到一個(gè)極高點(diǎn)時(shí)，會(huì)使得工件被融化。不過(guò)這種方法是點(diǎn)接觸放電，它的缺點(diǎn)在于加工效率低。這樣周向的環(huán)形凹槽的加工便可以一次性完成。在本次設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，要求加工正方形微凸起結(jié)構(gòu)排成的陣列，這邊客觀要求工具材料具備優(yōu)良的電火花加工性能和較高的強(qiáng)度及韌性。一旦電極裝得不準(zhǔn)確或者不到位，則會(huì)出現(xiàn)成型面的加工精度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足工藝要求，還會(huì)導(dǎo)致電極的工作底面與刃口之間的磨損加大，使電極形狀不能夠精確地復(fù)制到工件上。所以，這類的專用夾具可以說(shuō)是減輕了工人的負(fù)擔(dān)。通過(guò)比較，這種系統(tǒng)要比一般的系統(tǒng)工作效率上高出數(shù)倍，同時(shí)將誤差維持在1mm左右，減小了10％～20％的電極損耗，最后抑能獲得更加良好的表面質(zhì)量。根據(jù)這個(gè)操作原理，就能同時(shí)進(jìn)行對(duì)工件的周向和軸向的加工，即所說(shuō)的實(shí)現(xiàn)一次安裝就能完成對(duì)工件軸向與周向加工的兩道工序。 選擇軸承1 軸承的分類及作用軸承根據(jù)形狀和性能可分止推、球、向心、滾動(dòng)等等軸承。軸承圈套與滾子間存在著或多或少的間隙（又名游隙），通過(guò)施加一定的預(yù)緊力可以將游隙消除，削弱軸承運(yùn)行過(guò)程中的造成的噪聲和振動(dòng)。本課題主要是針對(duì)圓柱表面制作微凸起結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)于加工的精度要求比較高，將此夾具放置在導(dǎo)軌上面，使其沿工件的軸向移動(dòng)，由于在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候存在不穩(wěn)定性，這樣會(huì)導(dǎo)致加工的精度有所降低。（如下圖51：）圖51 周向凹槽電極首先要保持電極位置不動(dòng)，繼而電動(dòng)機(jī)會(huì)帶動(dòng)工件發(fā)生旋轉(zhuǎn)，就這樣工件在機(jī)床地驅(qū)動(dòng)下進(jìn)給了一周，便完成了對(duì)工件的周向凹槽加工。 檢測(cè)與分析 檢測(cè)方法在有效長(zhǎng)度為290mm的圓管微結(jié)構(gòu)內(nèi)，在中間和兩端這三處任意選取三個(gè)微結(jié)構(gòu)部分，利用工具高倍顯微鏡檢測(cè)它們各自的長(zhǎng)（L）、寬（D）、高（H）。(a) 微凸起顯微鏡下平面輪廓光譜圖(b) 微凸起電子顯微立體三維圖(c) 微凸起儀器測(cè)試數(shù)值輸出顯示圖55 微凸起顯微形貌圖根據(jù)上面顯微形貌圖，圖55(a)是顯微鏡下平面輪廓所拍攝，圖55(b)是顯微下電子掃描呈現(xiàn)的立體三維圖，圖55(c)則是電子掃描在數(shù)據(jù)上所展現(xiàn)的圖形比例。 展望現(xiàn)階段，社會(huì)上針對(duì)微坑結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)研究還不成熟,尤其是對(duì)陣列形狀的加工應(yīng)用完全沒(méi)有概念。最終，再次向給予我?guī)椭母魑焕蠋?、同學(xué)、同事以及朋友們致以深深