脉冲电解加工技术及其在模具加工中的应用

简述了大电流矩形波脉冲电源的基本特点;介绍了脉冲电解机床及加工工艺概况;列举了脉冲电解加工工艺在模具加工中的应用实例.     

矩形波高频脉冲电解加工电源的研制

精密振动电解加工是提高电解加工精度的有效技术途径,具有快速触发响应的矩形波高频脉冲电解加工电源是实现精密振动电解加工的关键之一。针对精密振动电解加工对脉冲电源快速触发响应及过流、短路保护的技术要求,利用开关电源充电、电容储能、IGBT斩波和大电流下高速关断等技术,实现了工程化设计,成功研制出了矩形波高频脉冲电源。同时介绍了脉冲电源的性能指标及样机研制方案、瞬时过压击穿、快速短路保护等研制中的主要技术难题的解决方法。经初步的加工试验,证明了此方案的可行性。     

热压碳化硅陶瓷的电火花加工试验研究

通过提高单个脉冲能量、改进伺服进给系统判别能力,能实现热压碳化硅陶瓷的电火花加工。本文对电火花加工HP-SiC的工艺规律进行了初步探讨。新的工艺途径能增加热压碳化硅陶瓷的实用可能。     

微机数控智能化线切割加工脉冲电源的设计研究

本文在分析了现有线切割加工脉冲电源的局限性和研制新型线切割加工脉冲电源的必要性后，介绍了作者研制成功的单片机控制和微机控制的数字化线切割加工脉冲电源。这种电源摆脱了传统的用阻容元件来决定脉宽、脉间的方法，实现了电源脉冲参数的数字化。该电源具有调节精度高、调节范围广、能够实现用计算机在线设置和调节粗、中、精加工参数的特点。电源性能稳定可靠，操作使用十分方便。文章最后给出了该电源的工艺效果。     

深小孔电解加工

本文扼要分析了深小孔电解加工的各主要工艺因素(如电解液、电极、脉冲加工电流、电极导向、多孔同时加工和进给速度等)及其加工过程中的相应措施,从而保证了深小孔的加工质量并提高了生产效率.     

有源功率因数校正技术在脉冲电源设计中的应用

针对节能电火花加工脉冲电源的设计过程中应用了有源功率因数校正技术,电源系统的性能通过工艺试验得到了验证,整个节能电源系统的功率因数提高到0．95。     

特种加工专题

超小型电加工机床的开发[英]/Higuch T,et al.∥CIRP,1991,40(1):203～206 通过在电极进给机构中采用简化的驱动机构(进给步长微小,利用压电元件的快速变形特性),开发了外形尺寸为18mm×24mm×68mm的超小型电加工机床,其对微孔的加工特性可与普通电加工机床媲美。     

线切割粗精复合加工智能化脉冲电源的研制

为了解决高速走丝线切割加工中高的切割速度与低的加工表面粗糙度值不能同时兼顾的矛盾，本文首次提出了线切割粗精复合加工的概念，并研制成功了线切割粗精复合加工智能化高频脉冲电源。该电源设有工艺参数数据库，具有自选加工规范的功能。     

电致伸缩位移器件用于电火花细微孔加工

本文根据电火花细微孔加工的特点,提出了利用WTDS型电致伸缩位移器件与步进电机进给装置相配合的微进给伺服系统,并从设计的角度介绍了系统的组成、工作原理及特性。     

电火花磨削深长小孔机床结构

电火花技术应用于深长小孔的磨削加工在我国只有十多年历史。由于它解决了机械磨削所遇到的很多难题,因此发展很快。电火花磨削小孔的基本原理是:电极丝穿过工件内孔,并与内孔侧壁保持一定的间隙,其间充有工作液介质。工件与电极丝之间作相对周向旋转、纵向往复和横向进给运动。当电火花脉冲电源的正、负极分别与工件、电极丝接通后,横向进给运动使二者保持适当的间隙(一般在0.002～0.05毫米之间,这主要决定于脉冲电源的波形)。这样,在工件与电极丝作相对周向旋转,轴向往复运动时就产生连续     

Electrochemical drilling of small holes by regulating in real-time the electrolyte flowrate in multiple channels

Electrochemical drilling(ECD) provides an alternative technique for drilling multiple small holes in difficult-to-machine materials in numerous industrial applications such as for aeroengines. The value and fluctuation of electrolyte flowrate can seriously affect the machining stability and hole quality in ECD. In particular, when drilling multiple holes, the distribution and fluctuations of the electrolyte flowrate in each channel could influence the uniformity of the electrolyte flowrate among...     

集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统

为了消除高峰均功率比低频脉冲负载对有限容量机载交流供电系统的周期性冲击等不利影响,对开关器件进行集成和复用,提出了能够同时提供功率解耦端口和直流输出端口的三端口功率解耦整流器。通过将三端口整流器与DC/DC变换器组合,构造出集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统,实现了直流侧周期性脉动功率和交流源侧功率的解耦,并保证低频脉冲负载正常供电需求。详细分析了三端口整流器的工作原理,提出了与之相适应的功率控制方法和调制策略,基于开关器件分时复用原理,实现了交流端口到两个直流端口的功率传输和分配,并实现了两个直流端口功率切换过程的平滑过渡。实验结果验证了所提三端口脉冲功率解耦整流器的有效性和可行性。     

脉冲风洞发动机试验多油位多时序高精度燃料供应系统

针对脉冲风洞超燃冲压发动机试验要求燃料供应快速、稳定、精确的特点,设计了一套燃料供应系统,可多油位多时序高精度地实现试验模型燃料供应、模型点火器气源供应、气体节流气源供应等功能。该系统供应的燃料为乙烯、甲烷、氢气及其混合物。采用压力补偿装置,保持燃料稳定供应,实现燃料当量比精确控制。设计了由电磁阀和气动阀组合而成的快速供气阀门,阀门开启时间小于20ms,关闭时间小于30ms,实现燃料的安全、快速供应。对超燃发动机模型不同油位设计了专门的供油回路,通过电磁阀控制系统,实现多个油位不同时序的控制动作,时序控制精度达到1ms。给出了详细的系统设计回路,并对关键部件参数进行了计算。点火试验表明该系统可以为点火器提供稳定的空气和氢气,点火器正常时间超过500ms。在脉冲式直连式试验台上,进行了乙烯燃料超燃发动机试验,对该套供油系统进行了测试。试验监控了供油管道及模型壁面的压力分布,供油压力在试验时间内波动小于3%,发动机壁面压力显示燃烧性能良好。空气节流试验表明,该系统提供的时长为100ms、压力为4.7MPa的节流空气成功点燃了乙烯。     

小束斑电子束脉冲轰击偏压电源的研制

为了获得一种性价比较高的电子束表面处理技术,采用定频调压电路,研制出一种新型偏压脉冲电源。这种电源由偏压主电路拓扑、偏压变压器和偏压整流滤波电路组成,其中偏压主电路由偏压基值发生电路和偏压脉冲发生电路组成。偏压基值发生电路控制偏压脉冲基值,偏压脉冲发生电路控制偏压脉冲频率和占空比。脉冲偏压电源的脉冲基值、脉冲频率、占空比均连续可调,相应实现脉冲束流的幅值、束流频率和占空比的调节。检测分析了脉冲偏压电源的输出电压波形,带载时的输出束流波形,并观察分析了电子束轰击后钨合金组织变化规律。结果表明所研制的脉冲偏压电源输出电压稳定、可调性好,能满足小束斑脉冲电子束轰击工艺的要求。     

高温合金IN718上气膜冷却孔电火花加工试验

针对高温合金IN718上ø0.5mm气膜冷却孔的加工,采用煤油中旋转电极内冲液电火花成型加工方法,利用正交试验设计方法对试验进行设计分析,分析峰值电流、脉宽、占空比和冲液压强4个因素对材料去除率和电极相对损耗的影响,基于正交试验结果建立综合评分公式,选择最优加工参数.研究结果表明,峰值电流对材料去除率的影响最明显, 其次为冲液压强和占空比,脉宽对材料去除率的影响很小;峰值电流对电极相对损耗的影响最明显,其次为冲液压强,占空比和脉宽对电极相对损耗的影响很小;最优的加工参数峰值电流为8A、脉宽为130μs、占空比为0.35、冲液压强为5MPa,对该参数进行加工试验研究,与分析结果一致.      

结构参数对单组元高室压脉冲推力器的性能影响

高室压脉冲火箭发动机由于使用差动式可移动喷注器,能够得到比供给压强高得多的燃烧室压强.为了分析其工作特性,建立了单组元脉冲火箭发动机挤压喷注、燃烧、排气过程的集总参数模型,以硝酸羟铵(HAN)基作为单组元推进剂,采用四阶龙格-库塔法对模型进行求解.分别从喷注器喷孔面积、喷注器差动面积比、喷管喉部面积、喷注器行程等方面分析并总结了结构参数对单组元高室压脉冲发动机性能的影响规律及影响程度.结果表明:计算模型能反映发动机的实际工作过程,其中,喷注器行程对燃烧室平均压强和平均比冲的影响最大,平均推力则对喷管喉部面积的变化最为敏感,上述两个结构参数是发动机优化设计时的首要考虑因素;其他结构参数对发动机也存在不同程度的影响,可以作为次要因素来考虑.      

二次法激光加工小孔技术

为了提高激光加工航空发动机气膜冷却孔质量,介绍了一种采用焦耳级脉冲能量毫秒激光在镍基高温合金上快速加工初始通孔,再采用毫焦耳级脉冲能量纳秒激光扩孔的二次加工小孔方法。通过该方法试图消除毫秒激光加工小孔产生的再铸层以及解决纳秒激光直接加工几乎无再铸层小孔效率低、深度有限的问题,从而实现更高效率加工高质量气膜冷却孔。试验研究结果表明,该方法可以有效去除毫秒激光加工小孔孔壁的再铸层,改善孔壁表面质量,与纳秒激光直接加工小孔比较,在加工1 mm左右深的小孔时可以提高加工效率,但加工2 mm以上深度的小孔时,对提高加工效率的作用不明显。基于试验结果及分析,对二次法加工小孔提出了改进措施。     

单组元脉冲推力器挤压和排气过程分析

高室压脉冲推力器使用可移动的喷注器,能够得到比供给压强高得多的燃烧室压强。为了分析其工作特性,建立了单组元脉冲推力器挤压和排气过程的数学模型,以硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂为例,采用四阶龙格-库塔法进行了求解。结果表明,燃烧室最大压强和平均压强都大于推进剂入口压强,而燃烧室内近似等容的燃烧过程是压强升高的原因。与所用推进剂、平均推力和面积比都相同的常规推力器相比较表明,脉冲推力器的真空比冲提高5 s,而喷管喉部面积减小89%,若两者喷管出口面积相同,则脉冲推力器的比冲将提高31.5%。     

Experimental Investigation on Complex Structures Machining by Electrochemical Micromachining Technology

Electrochemical micromachining (EMM) technology for fabricating micro structures is presented in this article. By applying ultra short pulses, dissolution of a workpiece can be restricted to the region very close to the electrode. First, an EMM system for meeting the requirements of the EMM process is established. Second, sets of experiments is carried out to investigate the influence of some of the predominant electrochemical process parameters such as electrical parameters, feed rate, electrode geometry features and electrolyte composition on machining quality, especially the influences of pulse on time on shape precision and working end shape of electrode on machined surface quality. Finally, after the preliminary experiments, a complex microstructure with good shape precision and surface quality is successfully obtained.     

Breakthrough detection in electrochemical discharge drilling to enhance machining stability

Film cooling holes are widely used in aero-engine turbine blades. These blades feature large numbers of holes with complex angles and require a high level of surface integrity. Electrochemical discharge drilling(ECDD) combines the high efficiency of electrical discharge drilling(EDD) with high quality of electrochemical drilling(ECD). However, due to the existence of a variety of energy for material removal, accurate and timely detection of breakthroughs is fraught with difficulties. An insuffic...