電火花切槽過程仿真與工藝參數(shù)影響分析.pdf

1、電火花切槽是連桿裂解加工的關(guān)鍵核心工序之一，切槽之后結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)、裂紋的分布區(qū)域、裂紋狀態(tài)、數(shù)量及殘余應(yīng)力等因素直接影響后續(xù)工藝，因此，分析連桿電火花切槽過程的受力狀態(tài)，討論裂紋對工藝過程的影響對于優(yōu)化、控制與改進(jìn)工藝和設(shè)備具有重要的理論意義與工程價值。
　　 本文采用仿真與試驗分析相結(jié)合的方法，分析了在外載荷（切削）耦合多物理場（溫度場與殘余應(yīng)力場）條件下結(jié)構(gòu)的受力過程與響應(yīng)，并分析了裂紋產(chǎn)生的過程和機(jī)理，進(jìn)而建立工藝參數(shù)與

2、裂紋狀態(tài)之間的關(guān)系。論文主要工作包括：
　　 (1)溫度場分析時熱載荷和邊界條件的確定。采用仿真的方法比較了各種熱源模型的適用特點和情況，選擇了適合于電火花切槽仿真計算的熱源模型，并考慮了加工電流振蕩對放電通道的影響，通過修正熱源的熱流量集中程度系數(shù)對熱源進(jìn)行了改進(jìn)，并將改進(jìn)的熱源實現(xiàn)了仿真應(yīng)用。
　　 (2)建立了連桿局部結(jié)構(gòu)的有限元模型，采用熱－結(jié)構(gòu)順序耦合的方法，實現(xiàn)了基于單元生死的電火花切槽過程工件溫度場及應(yīng)力場

3、的分析。結(jié)果表明，在熱載荷和殘余應(yīng)力共同作用下，在蝕除材料的同時裂解槽邊緣薄弱區(qū)域產(chǎn)生的熱應(yīng)力將超過材料的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂紋。
　　 (3)將局部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)作為啟裂過程仿真的邊界條件，進(jìn)行裂紋分布狀態(tài)的模擬，并進(jìn)一步進(jìn)行了基于殘余應(yīng)力的啟裂過程的仿真，計算了含有殘余應(yīng)力場的結(jié)構(gòu)的啟裂閾值。同時，將啟裂載荷的閾值作為后續(xù)工藝參數(shù)對比的一個關(guān)鍵因素。
　　 (4)對多工況的切槽過程的數(shù)值模擬仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，研究了不