基于項目學習的畢業設計項目申請指南院（系）機械制造及自動化系專業機械設計制造及其自動化發布人特種加工及機電控制課題組填寫日期2011?12?3哈爾濱工業大學機電工程學院一、 為了便于學生參考和選題，發布的指南中必須包括下列內容：項目的名稱、來源及意義簡介；項目的主要研究內容；項目的技術特點及對學生的知識面要求；預期研究成果；項目的進度安排；擬立項數目。二、 下表中“擬立項數目”指的是所寫的“研究方向”將立項數；不同研究方向應另出表格，不能混在一起。三、 每位老師的項目指南電子版均需交給院里存檔，由各單位教學主任收集并統一上交，不單獨受理。四、 此說明頁不得刪除。發布人特種加工及機電控制課題組聯系方式86418084研究方向簡介該方向擁有近50年的特種加工教學和研究經驗，承擔了多項國家和省部委的重大研究課題。主要研究包括電火花成型加工技術、線切割加工技術、電化學加工技術、微細特種加工技術、表面改性與強化技術、脈沖電源技術、航空航天難加工新材料和非導電材料的特種加工技發布人特種加工及機電控制課題組聯系方式86418084研究方向簡介該方向擁有近50年的特種加工教學和研究經驗，承擔了多項國家和省部委的重大研究課題。主要研究包括電火花成型加工技術、線切割加工技術、電化學加工技術、微細特種加工技術、表面改性與強化技術、脈沖電源技術、航空航天難加工新材料和非導電材料的特種加工技術、無模具板材加熟成形技術等。 擬立項數目221.主要研究領域及意義1.1微細電火花加工技術研究電火花加工當零件的加工特征尺寸、加工精度達到微米甚至亞微米量級時，一系列新的物理現象及效應將出現，并影響微細構件的獲取。因此課題在國家自然科學重點基金、青年基金、江蘇省科技支撐計劃的資助下，利用創新性的思維方法并借鑒先進的技術手段，深入開展微細電電火花加工基礎理論、應用技術和裝置的研究具有極為重要的理論意義和實用價值。本方向主要進行以下幾個方面的微細電火花加工技術的研究：4基于小波分析的Micro-WEDM表面粗糙度分析方法的研究4微細電火花加工微小孔試驗及仿真研究4微型渦輪轉子的CFD仿真及其組合加工實驗4微沖壓模具沖模的微細電火花加工方法4微銑刀的微細電火花加工方法和工藝4微細電火花機床主軸工具電極精密二維調心裝置的研究4微細電火花機床音圈電機伺服控制系統硬件電路設計4微細電極絲夾持定長損耗補償裝置4基于PC+PMAC的微細電火花銑削加工運動控制伺服進給系統的設計1.1.1基于小波分析的Micro-WEDM表面粗糙度分析方法的研究隨著精密和納米加工技術的迅速發展，特別是表面功能研究的深入，對工件表面的形貌特性的評定與檢測提出了越來越高的要求。特別在高速、高潔、高壓條件下工作時，表面粗糙度往往是決定使用性能和使用壽命的關鍵。而對于微細電火花線切割加工的復雜、微小加工曲面的表面粗糙度利用傳統的測量方式和測量理論無法實現精確測量。小波分析作為多分辨分析技術的典型代表，其多尺度變焦特性可以將不同尺度的表面原始信號分離和提取。現如今，國內外學者正積極研究表面粗糙度的三維測量方法及評定標準。但到目前為止還沒有很完善的標準。因此，有必要對微細電火花線切割表面粗糙度進行深入的研究，對微細電火花線切割加工零件的使用性能提供一個有效的衡量指標。同時確定影響表面粗糙度的因素，提出降低表面粗糙度的措施，為微細電火花線切割加工控制系統的設計提供基礎。1.1.2微細電火花加工微小孔試驗及仿真研究微細電火花加工微小孔是電火花微細加工的重要應用領域，其加工工藝和加工過程的優化控制是電火花微細加工發展水平的重要標志和關鍵技術基礎。目前，制約微細電火花微小孔高效、高穩定性和高精度加工的技術瓶頸主要原因是蝕除產物拋出困難、二次放電、電極損耗大和電極的振動、晃動。蝕除產物拋出困難是實現電火花微小孔高效加工的主要阻礙因素，因此優化蝕除產物拋出過程是解決微細電火花微小孔高效高穩定性加工的最直接有效的途徑。本課題將針對圓柱電極和異形電極在抬刀和超聲的條件下進行微細電火花加工微小孔的對比試驗，分析抬刀和超聲對蝕除產物拋出過程的影響規律，并進行微細電火花加工微小孔的工藝試驗研究。1.1.3微型渦輪轉子的CFD仿真及其組合加工實驗隨著航天技術的發展，人類已經能夠對地球周圍的近行星進行探索，人類登月已經成為現實。但對于離地球很遠的天體，從目前的技術水平來看人類是無法親自前往，唯獨微型飛行器能替代人類的這一行為。隨著機械加工技術以及MEMS技術的發展，各種微小器件和微飛行器的研制也成為可能。微型渦輪發動機（MicroTurbineEngine,MTE）就是其中的一種。它具有很高的比沖，不用攜帶電推進所需的占總質量比很大的電源，只需攜帶足夠的燃料即可完成飛行任務，所以其質量相對較輕，從而大大節約地面發射成本，經濟實用。微型渦輪發動機除了作為推進系統應用到太空推進以及衛星姿態調整外，還可作為微能源裝置，為微小器件供能。而壓氣機與渦輪是渦輪發動機中的重要部件之一，其加工質量將影響發動機的性能。基于微細電火花與電化學組合加工技術方法來加工微型壓氣機與渦輪一體化轉子，以提高加工效率和加工質量。1.1.4微沖壓模具沖模的微細電火花加工方法微沖孔技術繼承了傳統塑性成形的優點，具有成形效率高、成本低、工藝簡單以及成形零件性能好和精度高等特點，非常適合微型零件的低成本批量制造。微沖壓加工工藝過程決定了微型模具在微成形工藝中起著至關重要的作用，尤其是沖模（包括微沖頭和凹模孔）的設計和制造，其關鍵尺寸一般在微米或者亞微米級，這對微型模具制造加工方法提出了較高的要求。同其他微細加工方法相比，微細電火花加工具有強大的微尺度制造能力，其加工中沒有宏觀切削力的作用，有利于加工出更加細小的零件和微細的特征結構，特別適合薄壁零件上的微加工和微細零件及微小模具的制造，進而通過模具加工出大量低成本的微細零件及產品。因此，開展基于微細電火花加工方法的金屬箔微孔類零件的微沖孔加工過程的仿真和實驗研究具有十分重要理論意義和應用價值。1.1.5微銑刀的微細電火花加工方法和工藝微細加工技術是獲得微機械、微零部件的必要工具和手段，微機械的實用化離不開微細加工技術的支撐和進步。在微細加工領域，對于小批量微小零件的加工，微銑削加工技術具有相對的高效和經濟性的優勢。對于微細切削加工技術而言，要獲得高質量的微小零件，除了高精度運動控制系統，精密微切削刀具的性能在很大程度上決定了所能加工的微結構的尺寸和精度。微細電加工方法適合微小模具和工具的制造，進而通過模具和工具加工出大量低成本的微細零件及產品。因此，融合微細電加工和微細銑削加工方法的各自優勢，開展基于微細電火花加工方法的微銑刀的制備方法的研究具有十分重要理論意義和應用價值。1.1.6微細電火花機床主軸工具電極精密二維調心裝置的研究微細電火花加工中，通常對微細工具電極與主軸的同心回轉精度有很高的要求。目前國內外多數微細電火花加工裝備多采用國外進口高精度回轉主軸，如日本松下公司生產的V型陶瓷軸承超精密旋轉主軸，該主軸可以夾持直徑為300pm的微細工具電極，回轉精度小于0.2pm，但目前禁止對中國出售此類主軸。因此本課題為了保證微細工具電極具有高回轉精度，并且考慮到國內的制造加工水平，擬設計可對微細工具電極調心的二維調心裝置，通過該裝置的調心功能保證微細工具電極的回轉精度。1.1.7微細電火花機床音圈電機伺服控制系統硬件電路設計微細電火花加工中，由于放電間隙比較小，通常在微米級，故對系統的響應頻率和定位精度有較高的要求。目前多數微細電火花加工裝備多采用傳統的滾珠絲桿結構，其響應頻率最高可達幾十Hz，響應頻率進一步提高受到限制。利用音圈電機進行驅動，可以省去傳動裝置，使結構變的簡單。因此本項目面向基于音圈電機的伺服控制系統，合理設計音圈電機驅動控制系統硬件電路，并使其響應頻率達到100Hz以上，定位精度達到微米級。實現伺服控制系統的高頻響應；1.1.8微細電極絲夾持定長損耗補償裝置為了解決現有微小孔（微細）加工電極在線制作效率低，微小孔（微細）電火花加工中電極損耗快，需頻繁更換電極，加工效率低的問題，以及進給補償裝置難以實現電極旋轉的不足，設計一種微小孔（微細）電火花加工用微細電極絲夾持定長損耗補償裝置。并且利用現有市售的細長電極絲作為微小孔（微細）加工電極，省略或減少微細電極的在線制作過程，利用設計的電極夾緊定長損耗補償機構，結合中空主軸，實現電極的夾緊與進給，減少電極多次裝夾帶來的誤差，同時也減少加工輔助時間。1.1.9基于PC+PMAC的微細電火花銑削加工運動控制伺服進給系統的設計電火花銑削加工屬于“不接觸加工”，正常加工時，工具電極與工件之間有一定的放電間隙。放電間隙過大，脈沖能量不能產生放電，此時工具電極進給速度需要加快；間隙過小，電蝕產物排出困難，易造成短路和拉弧，使加工不穩定，此時應該降低進給速度，短路嚴重時則必須使工具電極迅速回退，消除短路狀態后再重新進給。由于火花放電間隙很小，很難靠人工來調節，而且由于隨機因素的影響，所以工具電極除了要遵循編程軌跡運動外，進給速度也必須自動進給調節以及適當的回退。而PMAC具有強大的運動插補功能及多軸控制，接運行G代碼，并且實時性也很好，能夠很好完成對電火花銑削加工中放電間隙的實時調節。本課題將通過開發基于PC+PMAC的運動控制伺服進給系統，以達到對微細電火花加工中放電間隙的實時調節。1.2高溫合金和鈦合金電火花技術研究航空航天中大量采用高溫合金和鈦合金材料，尤其采用鈦合金材料的零件越來越多，但常規加工手段存在加工效率低、廢品率高和成本高等缺陷，嚴重制約著航空航天制造技術的發展。本項目通過深入研究其電火花加工相關關鍵工藝，為實現高效電火花加工奠定堅實的基礎，從而解決高溫合金和鈦合金等難加工材料的加工難題。1.2.1難加工材料高效電火花銑削工藝研究采用超高效率電火花銑削技術，并通過深入研究其相關關鍵工藝，形成一套完備的智能工藝數據技術，為實現超高效率電火花銑削奠定堅實的基礎，從而解決高溫合金和鈦合金等難加工材料的加工難題。1.2.2鈦合金TC4電火花加工試驗研究鈦合金的高效高精度電火花加工是目前航空航天制造業中急需解決的加工難題。本項目是針對鈦合金的難加工問題，研究電極材料、工作液、工藝參數對加工速度、工具電極損耗以及表面粗糙度的影響，掌握鈦合金的電火花加工特性，優化工藝參數，解決鈦合金的電火花高效高精度加工難題。1.3絕緣陶瓷電火花放電加工技術絕緣陶瓷材料的高效、高精度加工是其工業應用領域急需解決的加工難題。針對絕緣陶瓷的難加工問題，開展陶瓷涂層鈦合金電火花小孔加工和絕緣陶瓷電火花線切割加工技術研究。1.3.1浸液式陶瓷涂層鈦合金電火花小孔加工供液裝置研究鈦合金材料在航空發動機中得到了廣泛的應用。大推重比航空發動機高溫條件下鈦合金葉片出現表面氧化、近表面脆化等性能降低，所以陶瓷涂層技術在航空發動機葉片表面得到了廣泛的應用。陶瓷涂層鈦合金材料機械加工非常困難，常規機械加工方法無法在航空發動機葉片上打出大深徑比的冷卻孔。電火花加工具有加工過程中非接觸、宏觀機械力小、不受材料強度硬度影響等特點，廣泛應用于難加工材料的加工。航空發動機葉片陶瓷涂層不具有導電性，需使用輔助電極法、以煤油為工作液進行冷卻孔的加工。這就需要研制一種能夠實現煤油浸液和旋轉電極內沖液的電火花小孔加工工作液供給裝置。1.3.2絕緣陶瓷線切割加工過程中的放電通道特性研究針對絕緣陶瓷線切割加工中的放電通道進行研究，通過對不同加工參數下放電加工過程中放電通道的粒子分布進行仿真，觀察粒子的分布規律，并結合絕緣陶瓷線切割加工過程中的溫度場仿真，綜合分析加工過程中導電膜的形成及材料去除方式；通過工藝實驗，觀察放電加工后放電凹坑深度、半徑及微觀形貌，與仿真分析進行對比，為絕緣陶瓷電火花線切割加工提供參考。因此，進行絕緣陶瓷線切割加工過程中的放電通道特性研究具有重要的意義。1.4難加工材料高效電火花加工技術航空航天中大量采用高溫合金和鈦合金材料，尤其采用鈦合金材料的零件越來越多，但常規加工手段存在加工效率低、廢品率高和成本高等缺陷，嚴重制約著航空航天制造技術的發展。本項目采用超高效率電火花加工技術，并通過深入研究其相關關鍵工藝，形成一套完備的電源和智能工藝數據技術，為實現用超高效率電火花加工奠定堅實的基礎，從而解決高溫合金和鈦合金等難加工材料的加工難題。1.4.1難加工材料高效電火花銑削工藝研究針對難切削材料的加工，電火花電解復合銑削（ECDM）加工技術以其高效率具有機械銑削加工無法比擬的優越性。但該技術主要適于粗、中加工，精加工還必須采用常規機械銑削方法實現。因此，ECDM加工后的材料表面可加工性能必須滿足常規機械銑削方法的要求。本項目將重點研究ECDM加工工藝，旨在通過大量工藝實驗，并通過優化工藝實驗，確定ECDM加工的工藝參數和電參數，從而提高加工效率。因此，本項研究具有重要理論意義和實用價值。1.4.2難加工材料高效下料線切割加工技術現有下料方法中主要有：機械鋸削、等離子火焰切割、激光切割和水切割。機械機械鋸削存在著效率不高、浪廢材料、不能實現軌跡或曲線下料的缺點。等離子火焰切割存在著下料精度差和浪費材料的缺點。而激光切割雖然精度高，但無法實現大厚度切割，并且設備成本和使用成本高。水切割的精度也比較高，但也存在著設備成本高的缺點。綜上，以上幾種下料方法都存在著不同缺點，都不能實現厚度超過100mm并具有較高精度的軌跡下料。因此本項目的研究，針對工程中精度要求較高、大厚度的難加工材料的軌跡下料具有重要理論意義和實用價值。1.5微弧氧化技術（1） 微弧氧化高效成膜工藝的研究；（2） 醫用鈦合金微弧氧化生物陶瓷膜的研究；（3） 便攜式選擇性微弧氧化掃描機的研制。微弧氧化或微等離子體氧化技術是指在普通陽極氧化的基礎上，利用弧光放電增強并激活在陽極上發生的反應，從而在以鋁、鈦、鎂金屬及其合金為材料的工件表面形成優質的強化陶瓷膜的方法，這種微弧氧化表面生成陶瓷層的基本原理是利200?500V高壓電源產生電火花在鋁、鎂、鈦等合金表面微弧放電，使其和工作液中的氧在瞬時高溫下發生電、物理、化學反應生成三氧化二鋁（AL2O3）的陶瓷薄層，牢固地生長附著在原工件的表面。其主要方式是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓，使工件表面的金屬與電解質溶液相互作用，在工件表面形成微弧放電，在高溫、電場等因素的作用下，金屬表面形成陶瓷膜，達到工件表面強化的目的。表面強化時，在工件表面的微弧區中，有高達幾千乃至上萬度的高溫，同時形成高壓，在電、熱、等離子體等因素的作用下，材料表層物質發生電擊穿、熔化、氣化、化學反應、凝固、擴散、相變等物理化學過程，這些過程對強化膜的形成、組織狀態、成分和性能有著極其重要的作用。微弧氧化工藝還可以兼容傳統的陽極氧化，可以在很短的時間內（10分鐘以內）就可以達到普通陽極氧化30-60分鐘才能達到的效果，而所得到的膜層與油漆的結合性能還要優于傳統的陽極氧化膜。可以做到一機多能、一線多用。本技術具有鍍層結合強度高、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、抗燒蝕等特點。主要應用于國防軍事、機械、電氣、汽車、航天、航空等行業的關鍵零部件的表面處理，提高機械設備的使用壽命，對于機械制造業、國防武器裝備等領域具有重要意義。1.6便攜式電火花加工機床的研制電火花加工由于適合于任何難切削導電材料，以及可以加工特殊及復雜形狀等優勢在機械加工領域占據著重要位置，被廣泛地應用于模具制造等。因此有關電火花加工的相關課程在很多學校內被廣泛開設，相關知識成為機械類學生不可缺少的專業知識。為了提高電火花加工教學及相關培訓的效果，開發一個用于教學演示的微型電火花加工機床，對于增加學生的感性認識和提高教學效果是非常有意義的。另外本項目的機床也可以作為便攜式的電火花加工工具，在不常使用大型電火花加工設備的地方，對于科研和生產中各種難加工材料和難加工型孔的加工具有重要的難以替代的作用。1.7成型電火花加工精度影響因素的基礎研究成形電火花加工技術在模具制造領域占有不可或缺的地位。現代科學技術的發展為成形電火花加工技術提供良好機遇的同時，也提出了嚴峻的挑戰。成形電火花加工若要在未來的制造領域發揮更大作用，除了發揮自身優勢外，還必須在電火花加工機理研究方面取得突破性的進展。因為對電火花加工機理研究對指導電火花加工的過程控制、提高加工質量、準確預測電極損耗和提高加工精度具有重大意義，特別是對于成形電火花加工。成形電火花加工中放電延遲時間的研究是電火花加工機理研究的重要內容之一。本課題將對單脈沖放電條件下成形電火花加工中放電屑和加工面積對放電延遲時間的影響進行實驗研究，并根據實驗數據做出理論分析和研究。1.8基于靜電感應給電的較大面積電火花加工技術電火花加工技術廣泛應用于模具制造復雜表面形狀的零件加工和難切削材料的加工中。當加工面積較大時，電火花加工的工件表面粗糙度值較大，加工精度低。當要求工件的加工表面光潔度高甚至鏡面時，電火花加工之后還需進行最后的表面拋光。為此大多采用手工拋光的辦法進行最后的精加工，這不僅要求操作者具有較高的技術水平，而且加工效率低，勞動強度大。混粉電火花鏡面加工技術的應用使大面積電火花加工表面得到改善，但是需要專用的加工設備。欲改善電火花加工后的表面粗糙度，則應減小電火花加工中的單脈沖放電能量。當采用以往的RC脈沖電源時，對于大面積的電火花加工，由于工件和電極間形成的分布電容相應變大，使得小能量單個脈沖能量無法擊穿間隙放電。只有當多個脈沖到來，極間電容中儲存了足夠的能量，使極間電壓達到擊穿值才發生脈沖放電，但此時的放電能量遠大于單個脈沖能量，因此不能獲得低表面粗糙度值。靜電感應給電基于電容耦合原理，能夠避免放電回路中分布電容的不利影響，因此在微細電火花加工中得到了有效的應用，有效地減小了單脈沖放電能量，提高了微細電火花加工的微細化能力，同時也為大面積鏡面電火花加工提供了可能。1.9汽車轉向系統關鍵零部件電動轉向器的研究與開發本項目是開展汽車轉向系統關鍵零部件電動轉向器的研究與開發。汽車電動轉向器(簡稱EPS)是在傳統機械轉向系統的基礎上，根據作用在方向盤上的轉矩信號和汽車的行駛車速信號通過電子控制單元(簡稱ECU)使電機產生相應大小和方向的輔助力，協助駕駛員進行轉向操作的伺服系統，是一種新型的動力轉向器。電動轉向器提高汽車穩定性和安全性，節能環保性更好(降低燃油費用達5%—15%)，提供助力與發動機是否起動無關，具有更好的低溫工作性能(-40。。也能很好地工作)。電動轉向器有轉向軸助力式、小齒輪助力式、齒條助力式。轉向軸助力式。目前轉向軸助力式電動轉向器國內已有產品生產，小齒輪助力式電動轉向器國內還處于研發階段，課題組已進行了轉向軸助力式電動力轉向器的研發。小齒輪助力式的雙齒輪式電動助力轉向系統與其他類型電動助力轉向系統相比具有轉向動力充足，轉向更為準確和穩定的優點，可以在大型車上使用。2項目名稱2.1微細電火花加工技術研究基于小波分析的Micro-WEDM表面粗糙度分析方法的研究微細電火花加工微小孔試驗及仿真研究微型渦輪轉子的CFD仿真及其組合加工實驗微沖壓模具沖模的微細電火花加工方法微銑刀的微細電火花加工方法和工藝微細電火花機床主軸工具電極精密二維調心裝置的研究微細電火花機床音圈電機伺服控制系統硬件電路設計微細電極絲夾持定長損耗補償裝置2.2高溫合金和鈦合金電火花技術研究難加工材料高效電火花銑削工藝研究鈦合金TC4電火花加工試驗研究2.3絕緣陶瓷電火花放電加工技術浸液式陶瓷涂層鈦合金電火花小孔加工供液裝置研究絕緣陶瓷線切割加工過程中的放電通道特性研究2.4難加工材料高效電火花加工技術難加工材料電火花加工工藝研究；難加工材料電火花加工電源研究；難加工材料高效下料線切割工藝研究；難加工材料高效下料線切割電源研究；難加工材料高效下料線切割機床設計。2.5微弧氧化技術微弧氧化高效成膜工藝的研究；醫用鈦合金微弧氧化生物陶瓷膜的研究；便攜式選擇性微弧氧化掃描機的研制2.6便攜式電火花加工機床的研制2.7成形精度研究中放電延遲時間影響因素的實驗研究2.8基于靜電感應給電的較大面積電火花加工特性的研究2.9雙齒輪式電動助力轉向系統及其測試臺結構設計3項目的預期研究內容和目標3.1微細電火花加工技術研究3.1.1基于小波分析的Micro-WEDM表面粗糙度分析方法的研究⑴利用微細電火花線切割加工機床進行復雜、微小典型零件的制備，通過實驗確定影響線切割加工表面粗糙度的主要因素。⑵利用原子力顯微鏡對微細電火花加工的試件表面進行掃描，獲得表面形貌的三維數據，利用Mallab對掃描數據進行三維建模分析。用小波分析方法進行濾波去噪、提取三維評定基準面、分離表面特征，針對微細電火花線切割加工表面特征，提出合適的表征參數，分析加工工件表面粗糙度。3.1.2微細電火花加工微小孔試驗及仿真研究⑴熟悉和掌握微細電火花加工的基本原理。⑵利用塊電極反拷的方法制作異形電極；⑶完成針對圓柱電極和異形電極在抬刀和超聲的條件下的微小孔加工的對比試驗，分析抬刀的速度和高度、超聲的振幅和頻率對微小孔深徑比的影響規律；利用FLUENT軟件建立工具電極抬刀和超聲加工的流場仿真模型，分析和優化工具電極的抬刀和超聲運動規律和速度參數，總結對蝕除產物拋出過程的影響規律；3.1.3微型渦輪轉子的CFD仿真及其組合加工實驗⑴基于UG商用軟件的微型壓氣機與渦輪一體化轉子的三維模型建模。建立微型壓氣機與渦輪的三維模型，其直徑均為5mm，高均為1.5mm，葉片數為8,葉片厚度為0.1mm。中間轉子軸的直徑為2mm，長5mm。⑵利用FLUENT流體動力學仿真軟件對微型壓氣機和渦輪進行三維流體動力學(CFD)仿真分析，分析空氣的流動情況，并計算增壓比等參數值。⑶基于微細電火花與電化學的微型壓氣機與渦輪一體化轉子的組合加工實驗。探索一種更高效、更好表面質量的復雜微三維結構加工方法，利用微細電火花與電化學組合加工微型渦輪一體化轉子，進行組合加工工藝參數優化實驗，總結加工工藝規律，并記錄實驗數據，得到表面質量較好、精度高的微型壓氣機與渦輪一體化轉子部件。3.1.4微沖壓模具沖模的微細電火花加工方法⑴微沖壓過程的有限元仿真，為微沖壓模具的制造和沖壓工藝提供理論⑵微沖壓模具沖模的微細電火花加工方法的工藝研究⑶實現了直徑100|^m硬質合金或金剛石材料微細銑刀樣件和金屬微切削試驗樣件的加工，考察仿真和實驗工藝的正確性。3.1.5微銑刀的微細電火花加工方法和工藝⑴微刀具切削過程的有限元仿真，刀具制備方法提供理論⑵微刀具制備的微細電火花加工方法的工藝研究⑶實現特征尺寸200^m的硬質合金或金剛石材料微細銑刀樣件和金屬微切削試驗樣件的加工，考察仿真和實驗工藝的正確性3.1.6微細電火花機床主軸工具電極精密二維調心裝置的研究基于ansys的微細電火花精密主軸調心工作臺應力影響因素分析及最優化設計⑴柔性鉸鏈長度對調整剛度、最大應力、輸入輸出位移傳動比的影響；⑵柔性鉸鏈寬度對調整剛度、最大應力、輸入輸出位移傳動比的影響；⑶對調心裝置進行最優化設計；⑷最佳參數下輸入、輸出位移傳動特性仿真計算；⑸位移輸出特性測試及與仿真結果試驗驗證；⑹調心性能測試及測試結果分析。采用有限元分析軟件ansys對該調心裝置的位移輸出特性分析，得到柔性鉸鏈厚度、柔性鉸鏈長度對位移輸出特性的影響規律。通過實驗獲得所研制調心微動工作臺的工具電極調心性能，最后研制的調心微動裝置可以實現對微細工具電極偏心的調整，偏心調整范圍為0-100pm，調整后微細工具電極回轉精度可達到1pm，調整分辨率達0.14pm。3.1.7微細電火花機床音圈電機伺服控制系統硬件電路設計設計音圈電機伺服控制的硬件電路⑴基于DSP數字信號處理器，設計系統的電源電路，及DSP外圍電路；⑵設計系統的功率驅動電路；⑶設計系統的串口通訊電路；⑷設計系統的放電間隙檢測電路；⑸利用PROTEL設計PCB電路板，搭建電路。設計出主軸的控制系統硬件電路，進行必要的仿真，并搭建硬件電路。3.1.8微細電極絲夾持定長損耗補償裝置。⑴利用Solidworks三維建模軟件設計微細電極絲夾持定長損耗自動補償機構；⑵利用ANSYS有限元分析軟件對夾持機構進行分析，分析其在一定受力下的變形；⑶利用ANSOFT電磁場仿真軟件分析電磁執行機構的磁場分布與磁力變化；⑷進行相應的夾持與定長損耗自動補償實驗，驗證設計機構的可行性。實現直徑為中100pm~W00pm的細長電極的夾緊，同時實現每次約1mm的電極定長損耗自動補償。3.1.9基于PC+PMAC的微細電火花銑削加工運動控制伺服進給系統的設計本課題將通過開發基于PC+PMAC的運動控制伺服進給系統，以達到對微細電火花加工中放電間隙的實時調節。要求在了解微細電火花銑削加工伺服進給特性，并在掌握PC+PMAC體系的基礎上，完成以下的研究內容：搭建PC+PMAC硬件平臺；設計間隙電路檢測模塊；編寫相應程序；實驗驗證。3.2高溫合金和鈦合金電火花技術研究3.2.1難加工材料高效電火花銑削工藝研究⑴開展高溫合金電火花銑削工藝試驗；⑵開展鈦合金電火花銑削工藝試驗；⑶通過對工藝實驗結果進行研究，完成智能工藝數據庫技術；⑷對智能工藝數據庫技術進行實驗驗證；⑸基于智能工藝數據庫技術，完成高溫合金或鈦合金典型零件樣品加工，銑削效率超過10000mm3/min。3.2.2鈦合金TC4電火花加工試驗研究⑴研究脈寬、脈間、峰值電流等電參數對加工效率、表面粗糙度和電極損耗的影響規律；⑵研究極性效應對鈦合金電火花加工的影響，分析表面形貌和表面粗糙度；⑶研究電極（紫銅、石墨、銅鎢合金）對加工效率、表面粗糙度和電極損耗的影響規律；⑷研究不同粉末（Si粉、鉆粉、鎳粉）對加工效率、表面粗糙度和電極損耗的影響規律；⑸研究工作液（乳化液、Nacl溶液、煤油）對加工效率、表面粗糙度和電極損耗的影響；⑹研究不同電流密度對鈦合金電火花加工效率、表面粗糙度和電極損耗的影響；⑺分析放電波形，進行工藝參數的優化。分析總結出工藝參數的優化結果，實現鈦合金電火花加工的高效高精度加工。3.3絕緣陶瓷電火花放電加工技術3.3.1浸液式陶瓷涂層鈦合金電火花小孔加工供液裝置研究⑴利用solidworks三維建模軟件進行煤油工作液容器和處理裝置設計建模；⑵設計電路，控制各管路通斷，進行自動供液；⑶進行供液實驗，驗證供液裝置的可行性。實現浸液式旋轉電極內沖液加工供液，并且浸液流量和供液壓力一定范圍內可調。3.3.2絕緣陶瓷線切割加工過程中的放電通道特性研究⑴建立絕緣陶瓷線切割加工過程中放電通道的粒子分布仿真模型；⑵針對不同加工參數（脈寬、脈間、峰值電流、開路電壓、絲速），進行加工過程中放電通道粒子分布的仿真；⑶對絕緣陶瓷線切割加工過程中的溫度場進行仿真；⑷綜合放電過程中粒子分布的仿真和溫度場仿真結果，對絕緣陶瓷線切割加工過程中導電膜的形成及材料去除方式進行分析；⑸進行工藝實驗，并與仿真分析結果進行比較。3.4難加工材料高效電火花加工技術3.4.1難加工材料電火花加工工藝研究主要工作量：圍繞難加工材料高效加工技術，開展電參數和工藝參數對加工效率、加工精度、表面粗糙度等技術性能指標影響的工藝實驗，分析并總結實驗結果，給出實現高效電火花加工的最優工藝和并研制完成數據庫技術。主要成果：實驗數據和報告、樣品樣件和研究論文。3.4.2難加工材料電火花加工電源研究主要工作量：提出難加工材料電火花加工電源設計方案，進行電路模擬實驗，完善硬件和軟件設計方案，制作、調試電路板硬件及軟件，最后進行聯機調試實驗，驗證所研制電源的性能。主要成果：原理樣機完成課題研究報告和論文。3.4.3難加工材料高效下料線切割工藝研究主要工作量：分析影響下料切割加工效率的因素，針對這些工藝參數和電參數開展大量加工實驗，分析并總結加工實驗結果，形成一套完備的高效下料加工工藝數據庫，并設計一套尋找最優工藝數據軟件，該軟件可作為獨立模塊嵌入到控制系統。主要成果：總結高效下料加工工藝規律，得到最優加工工藝，形成形成一套完備的高效下料加工工藝數據庫，完成智能工藝數據庫及軟件設計。3.4.4難加工材料高效下料線切割電源研究主要工作量：提出難加工材料高效下料線切割電源設計方案，進行電路模擬實驗，完善硬件和軟件設計方案，制作、調試電路板硬件及軟件，最后進行聯機調試實驗，驗證所研制電源的性能。主要成果：原理樣機一臺，完成課題研究報告和論文。3.4.5難加工材料高效下料線切割機床設計主要工作量：機床總體方案設計；恒張力粗電極絲走絲機構設計；X-Y數控工作臺設計；工作液系統設計；上下導絲器和導電塊設計；機床控制系統設計。主要成果：設計并繪制難加工材料高效下料線切割機床結構裝配圖與零部件工作圖（A0圖樣當量數4），設計搭建高效下料線切割機床伺服控制系統。3.5微弧氧化技術3.5.1微弧氧化高效成膜工藝的研究主要工作量：掌握微弧氧化工藝規律，針對提高高硅鑄鋁鋁合金材料原位生成微弧氧化陶瓷膜效率，從處理工藝、工作液配方和電源參數幾方面著手展開研究，并進行大量工藝實驗