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1、广东工业大学硕士专业学位论文模板射流电解加工微沟槽关键技术研究张三二。二O年五月二十五日注：1.请按模版的字体、行间距、图标、表名、公式、页眉等格式要求撰写，红色字体内容学生自行修改。2.学术型硕士生请将“硕士专业学位”替换成“硕士学位”；学术型博士生请将“硕士专业学位”替换成“博士学位”。广东工业大学硕士专业学位论文分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：广东工业大学硕士专业学位论文模板射流电解加工微沟槽关键技术研究张三指导教师姓名、职称：李四教授专业学位类别（领域）名称：工程（机械工程）学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：答20年5月25日注：1.专业学位类别：工程、工商管理、
2、工程管理、会计、翻译、社会工作、金融、艺术、电子信息、机械、材料与化工、资源与环境、能源动力、土木水利2.学术型研究生请将“专业学位类别（领域）名称”替换成“一级学科（二级学科）名称”ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityOfTechnologyfortheDegree,sMasterofEngineeringInvestigationonmaskedjetelectrochemicalmachiningofmicrogroovesCandidate:ZhangSanSUPerViSO匚Prof.LiSiMay2020SchoolofElectr
3、omechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要微沟槽作为一种典型的表面微结构，在微传感器、微反应器、微流体器件以及微型燃料电池等产品核心零部件上发挥重要作用。如何实现复杂形状微沟槽的精密、高效、低成本制造成为研究的热点。目前，微沟槽的加工方法主要有微细机械切削加工、微细激光加工、微细电火花加工以及微细电解加工等加工方式。电解加工因具有无应力接触、无切削热、无工具电极损耗、可实现离子级别的材料去除等特点，在金属微结构加工方面优势明显。针对现有掩模电解加工中掩模制
4、作工艺复杂、电解产物排除困难、沟槽长度方向尺寸一致性差等问题，本文提出一种模板射流电解加工微沟槽结构新方法。该方法将带有单个或单排微通孔结构的模板与金属喷嘴集成为一体，加工过程中保持模板与工件表面接触，电解液通过喷嘴高速喷入模板微通孔到达工件表面，通过控制喷嘴与工件之间的相对运动便可由点到线扫描加工出复杂曲线形或阵列微沟槽结构。本文的主要研究内容如下：（1）提出模板射流电解加工方法，搭建电解加工微沟槽实验平台，完成模板喷嘴与工装夹具设计制作，开发基于LabVIEW软件的运动控制系统和数据采集系统，以满足实际加工实验需求。（2）通过ANSYS电场仿真对模板射流电解加工微沟槽成形规律进行理论分析。
5、分别完成了单点微坑和微沟槽成形过程模拟，通过计算电流密度变化过程分析了微沟槽加工首尾两端圆角形成过程，并将理论计算与实际加工微沟槽首尾两端形貌进行对比。研究了加工电压、模板尺寸与扫描速度参数对微沟槽仿真计算结果的影响，为进一步实验与工艺参数优化打下了基础。（3）进行模板射流电解加工微沟槽工艺实验，研究了关键参数如脉冲频率、脉冲占空比、喷嘴扫描速度以及扫描次数与微沟槽加工定域性、材料去除率以及电流效率之间的关系。最终通过参数优选，在加工电压30V,脉冲频率100OHz,占空比20%,扫描速度20ms的条件下成功加工出槽宽90m,槽深20m的弯曲蛇形、直线和交叉阵列形以及阵列微缝等高质量微沟槽结构
6、，验证了模板射流电解加工方法的可行性。（4）为提高微沟槽模板射流电解加工定域性，提出采用金属模板代替绝缘模板进行电解加工。仿真结果表明，采用金属模板能够改变微沟槽加工区域电场分布，使模板孔边缘处电场削弱，从而减小侧向腐蚀。实验结果表明，相比于绝缘模板，采用金属模板加工侧向腐蚀系数EFA1.47直接增加至6.1K采用金属模板能够显著减小射流电解加工过切量，提高加工定域性。关键词：电解加工：微沟槽；模板；射流ABSTRACTAsatypicalmicroscalestructure,microgrooveswithacertainsizeandshapearewidelyusedinmicrose
7、nsors,microreactors,microfluidicdevicesandmicrofuelcells.Howtorealizetheprecision,highefficiencyandlowcostmanufacturingofmicrogrooveswithcomplexshapeshasbecomethefocusofresearch.Atpresent,themachiningmethodsofmicrogroovemainlyincludemechanicalmicromachining,laserbeammicromachining,electricaldischarg
8、emicromachiningandelectrochemicalmicromachining.Electrochemicalmachininghasobviousadvantagesinmetalmicrostructureprocessingduetoitsfeaturesofstress-freecontact,nocuttingheat,noelectrodetoolwear,andionlevelmaterialremoval.Aimingattheproblemssuchascomplexmaskmakingprocess,difficulttoeliminateelectroly
9、ticproducts,andpoorconsistencyofgroovesizeintraditionalelectrochemicalmachining,thispaperproposedanovelapproachofmaskedjetelectrochemicalmachiningformicrogroovestructure.Aflexibleinsulatedmaskwithmicrothroughholeswascoveredontheheadsurfaceofametallicnozzle.Duringmachining,themaskonthemodifiednozzlew
10、ascontactedwiththeworkpiece,andthejettingelectrolyteinthenozzlewasdividedintodifferentmachiningregionsbythemicro-through-holesinthemask,then,themicrogroovescouldbegeneratedbymovingtheworkpiecewithaneffectivevoltageappliedbetweenthenozzleandworkpiece.Bycontrollingtherelativemotionbetweennozzleandwork
11、piece,complexcurvedshapeorarraymicrogroovescanbeprocessedfromdottolinescanning.Themaincontentsofthispaperareasfollows:(I)Amaskedjetelectrochemicalmachiningmethodwasproposed,andanexperimentaldeviceformicrogroovemachiningwasbuilt.ThesoftwaredevelopmentofmotioncontrolanddataacquisitionbasedontheLabVIEW
12、platformwascarriedouttomeettherequirementsoftheprocessingexperiment.(2) Inthispaper,theformingprocessofmicrogroovesinmaskedjetelectrochemicalmachiningistheoreticallyanalyzedbyANSYSelectricfieldsimulation.Thesimulationofsingle-pointmicrodimpleformingprocessandthesimulationofpoint-linemicrogrooveformi
13、ngprocesswerecompletedrespectively.Theprocessofformingtransitionarcsatbothstartingandendingpointsofmicrogroovewasanalyzedbycalculatingthecurrentdensitychange,andthearcprofilesofthetheoreticalcalculationandtheactualmachiningofmicrogrooveatbothstartingandendingpointswerecompared.Theinfluenceofpulsevol
14、tage,masksizeandscanningspeedonthesimulationresultsofmicrogroovewasstudied.(3) Onthebasisofthesimulationresults,theexperimentalverificationwascarriedout.Therelationshipbetweenthekeyparameters,suchaspulsefrequency,pulsedutycycle,scanningspeedandscanningtimes,andthemachininglocalization,materialremova
15、lrateandcurrentefficiencyofthemicrogrooveswasstudied.Finallywiththeoptimizedparameters(pulsevoltage30V,pulsefrequency1000Hz,pulsedutycycle20%,scanningspeed20ms),serpentine,straightline,crossshapemicrogroovesandarraymicroslitstructurewiththewidthof90m,thedepthof20mweresuccessfullygenerated,verifiedth
16、efeasibilityofthemaskedjetelectrochemicalmachiningmethod.(4) Inordertoimprovethelocalizationofprocessedmicrogroove,theconductivemaskwasusedtoreplacetheinsulationmaskforthesimulationandexperimentalstudy.Thesimulationresultsshowedthatusingconductivemaskcouldchangetheelectricfielddistributioninthemicro
17、grooveprocessingarea,reducetheelectricfieldidentityattheedgeofthemaskhole,andreducetheundercuttingoftheprofilecomparedtothatgeneratedwithinsulatedmask.Intheexperiment,theetchfactor(EF)increasedfrom1.47to6.11usingconductivemask,whichshowedalowundercuttingandhighmachininglocalization.Keywords:Electroc
18、hemicalmachining;Microgrooves;Mask;Jet目录摘要IABSTRACTIII目录VCONTENTSVIII第一章雌11.1 本课题研究背景及研究意义11.2 微沟槽电解加工国内外相关研究现状31.2.1 成型电极电解加工31.2.2 电解铳削加工61.2.3 掩模电解加工81.2.4 射流电解加工121.3 本课题研究目标和主要研究内容151.3.1 课题研究目标151.3.2 主要研究内容151.4 课题来源161.5 本章小结16第二章模板射流电解加工实验平台搭建172.1 加工原理与实验平台172.1.1 加工原理172.1.2 实验平台182.2 实验平
19、台运动控制系统192.2.1 运动控制系统功能要求192.2.2 运动控制系统整体架构192.2.3 基于DMC5400A运动控制卡硬件组成202.2.4 基于LabVIEW上位机控制软件编写222.3 实验平台数据采集系统292.3.1 数据采集系统功能要求292.3.2 电流数据采集实现方法292.3.3 基于NI9222数据采集卡采集系统292.3.4 电流数据采集LabVIEW程序编写302.4 一体化模板喷嘴制备312.4.1 模板材料选择与制备312.4.2 模板喷嘴设计制作322.4.3 模板喷嘴夹具制作332.5 本章小结34第三章模板射流电解加工微沟槽成形规律353.1 微沟
20、槽加工过程建模353.2 微沟槽加工成形过程动态仿真363.2.1 单点微坑成形过程模拟363.2.2 由点到线微沟槽成形过程模拟413.2.3 微沟槽首尾两端形貌对比分析453.3 微沟槽加工尺寸仿真结果分析483.3.1 微沟槽加工尺寸与加工电压关系483.3.2 微沟槽加工尺寸与模板尺寸关系493.3.3 微沟槽加工尺寸与扫描速度关系513.4 本章小结52第四章模板射流电解加工微沟槽工艺实验534.1 微沟槽加工关键评价指标534.1.1 加工定域性534.1.2 加工材料去除率544.1.3 加工电流效率544.2 微沟槽加工实验参数选定554.3 脉冲参数对加工结果的影响564.3
21、.1 脉冲频率对微沟槽加工结果的影响564.3.2 脉冲占空比对微沟槽加工尺寸与形貌的影响564.3.3 脉冲占空比对微沟槽加工材料去除率的影响584.3.4 脉冲占空比对微沟槽加工电流效率的影响594.4 扫描运动参数对加工结果的影响614.4.1 扫描速度对微沟槽加工结果的影响614.4.2 扫描次数对微沟槽加工结果的影响624.5 典型微沟槽结构加工实验644.5.1 弯曲蛇形微沟槽654.5.2 直线阵列形微沟槽654.5.3 交叉阵列形微沟槽664.5.4 阵列微缝结构674.6 本章小结68第五章采用金属模板提高射流加工定域性的探索695.1 金属模板提高加工定域性理论分析695.
22、1.1 金属模板加工区域电场分布规律715.1.2 金属模板加工结果仿真模拟715.2 金属模板与绝缘模板加工成形结果对比735.2.1 相同深度下加工结果对比735.2.2 不同深度下加工结果对比745.3 金属模板螺旋形微沟槽结构加工实验765.4 本章小结77结论与展望79参考文献81攻读学位期间取得与学位论文相关的成果88学位论文独创性声明89致谢90CONTENTSABSTRACT(INCHINESE)IABSTRACT(INENGLISH)HICONTENTSdNCHINESE)VCONTENTSdNENGLISH)VIIIChapter 1 Introduction11.1 Ba
23、ckgroundandsignificanceofresearch11.2 Analysisoftheresearchstatusathomeandabroad31.2.1 Shapedcathodeelectrochemicalmachining31.2.2 Electrochemicalmilling61.2.3 Through-maskelectrochemicalmachining81.2.4 Jetelectrochemicalmachining121.3 Theresearchobjectivesandmaincontentsofthissubject151.3.1 Researc
24、hobjectives151.3.2 Researchcontent151.4 Projectsource161.5 Chaptersummary16Chapter 2 Experimentalplatformofmaskedjetelectrochemicalmachining172.1 Processingprincipleandexperimentalplatform172.1.1 Processingprinciple172.1.2 Experimentalplatform182.2 Developmentofmotioncontrolsystemforexperimentalplat
25、form192.2.1 Functionalrequirementsofmotioncontrolsystem192.2.2 Overallarchitectureofmotioncontrolsystem192.2.3 HardwarebasedonDMC5400Amotioncontrolcard202.2.4 SoftwarebasedonLabVIEWmotioncontrolprogram222.3 Developmentofdataacquisitionsystemforexperimentalplatform292.3.1 Functionalrequirementsofdata
26、acquisitionsystem292.3.2 Principleofdataacquisitionsystem292.3.3 HardwarebasedonNI9222dataacquisitioncard292.3.4 SoftwarebasedonLabVIEWdataacquisitionprogram302.4 Integratednozzlepreparation312.4.1 Materialselectionandpreparationofmask312.4.2 Designandmanufactureofmaskednozzle322.4.3 Fixturedesignof
27、maskednozzle332.5 Chaptersummary34Chapter 3 Simulationanalysisofmicro-grooveprocessedbymaskedjetECM353.1 Modelingofmicro-groovemachiningprocess353.2 Dynamicsimulationofmicro-grooveformingprocess363.2.1 Simulationofsinglepointdimpleformingprocess363.2.2 Simulationofpoint-linemicro-grooveformingproces
28、s413.2.3 Analysisofformingtransitionarcsatbothstartingandendingpoints453.3 Simulationresultsofmicro-grooveprocessedbymaskedjetECM483.3.1 Effectofpulsevoltageonmicro-groovesize483.3.2 Effectofmasksizeonmicro-groovesize493.3.3 Effectofscanningspeedonmicro-groovesize513.4 Chaptersummary52Chapter 4 Expe
29、rimentalanalysisofmicro-grooveprocessedbymaskedjetECM534.1 Evaluationindexofmicro-groovemachining534.1.1 Processinglocalization534.1.2 Materialremovalrate544.1.3 Currentefficiency544.2 Selectionofexperimentalparametersformicro-groovemachining554.3 Pulseparametersanalysisandoptimization564.3.1 Effect
30、ofpulsefrequencyonprocessingresultsofmicro-grooves564.3.2 Effectofpulsedutycycleonsizeandmorphologyofmicro-grooves564.3.3 Effectofpulsedutycycleonmaterialremovalrateofmicro-grooves584.3.4 Effectofpulsedutycycleoncurrentefficiencyofmicro-grooves594.4 Scanningparametersanalysisandoptimization614.4.1 E
31、ffectofscanningspeedonprocessingresultsofmicro-grooves614.4.2 Effectofscanningtimesonprocessingresultsofmicro-grooves624.5 Experimentoftypicalmicro-groovemachining644.5.1 Curvedserpentinegroove654.5.2 1.ineararraymicrogroove654.5.3 Crossarraymicrogroove664.5.4 Arraymicroslitstructure674.6 Chaptersum
32、mary68Chapter 5 UsingConductivemasktoimprovethelocalizationofmaskedjetECM.695.1 Analysisofconductivemaskimprovinglocalizationofmachining695.1.1 Electricfielddistributioninconductivemaskprocessingarea715.1.2 Simulationofconductivemaskmachiningresults715.2 Comparisonofformingresultsusingconductiveandi
33、nsulationmask735.2.1 Comparisonofprocessingresultsatthesamedepth735.2.2 Comparisonofprocessingresultsatdifferentdepths745.3 Experimentsonmachiningspiralmicro-grooveofconductivemask765.4 Chaptersummary77Conclusionandprospect79References81Publicationandpatentsduringstudy88Statementoforiginalauthorship
34、andcopyrightlicensingdeclaration89Acknowlegements90第一章绪论1.1 本课题研究背景及研究意义随着科学技术的进步，产品逐渐向精密化和高性能化发展，具有毫米及微米尺度微沟槽结构的金属零部件在国防军事、航空航天、新能源、新材料、生物医学、半导体器件等领域的高技术产品中扮演的角色愈加重要。1.2 微沟槽电解加工国内外相关研究现状1.2.1 成型电极电解加工采用与微沟槽结构形状对应的成型阴极，例如薄板阴极，片状阴极等，进行微沟槽电解加工，其特点是方便一次成型微沟槽形状。南京航空航天大学吕延明等进行了大长宽比深窄槽电解加工阴极设计以及工艺试验研究I，其采
35、用的镂空片状阴极结构内部带有加强筋增加刚度，外部非加工区需要绝缘处理。加工试验中片状阴极沿Z轴向下进给，电解液从内部正向流入，对TB6钛合金加工得到长宽比11:1、深宽比9:1、槽宽小于3mm的直线、曲线深窄槽结构，如图1-4所示。1.2.2 电解铳削加工电解铳削是参照成熟的数控铳削加工，通常采用简单形状的微细工具电极，通过控制其运动轨迹，能够实现复杂微结构的电解加工。同时配合超短脉宽脉冲电流或者阴极辅助振动进给等技术后，可以很大程度上提高电解加工的溶解定域性1221。1.2.3 掩模电解加工掩模电解加工(ThrOUghMaSkEIeCtrOChemiCaIMiCrOmaChining,TME
36、MM),其原理是在工件的表面涂敷一层光刻胶，经过光刻显影后，工件上形成具有定图案的裸露表面，然后通过电化学反应选择性地溶解未被光刻胶保护的裸露部分，最终加工出所需形状13%如图1-14所示。掩模电解加工具有蚀除速度快，加工效率高，加工质量好，加工图案具有多样性的优点，是一种广泛使用的电解加工方式。1.2.4 射流电解加工1.3 本课题研究目标和主要研究内容1.3.1 课题研究目标电解加工相对于其它加工技术具有无工具损耗，无机械切削力，加工无毛刺等优势，但传统电解加工方式还存在一些关键技术问题亟待解决，如掩模电解加工中掩模制作工艺复杂、电解产物排除困难、沟槽长度方向尺寸一致性差；射流电解加工受到
37、喷嘴孔径限制加工尺度受到制约，容易产生杂散腐蚀等问题。针对上述问题本文提出了一种模板射流电解加工微沟槽的新方法。该方法将带有单个或单排微通孔结构的模板与金属喷嘴集成为一体，加工过程中保持模板与工件表面接触，电解液通过喷嘴高速喷入模板微通孔到达工件表面，通过控制喷嘴与工件之间的相对运动便可由点到线扫描加工出复杂曲线形或阵列微沟槽结构。相比于传统电解加工方式，模板射流电解加工方法具有加工定域性高，尺寸致性好，加工重复性高并且加工成本低的优势。针对该方法开展仿真模拟与实验研究，最终实现平面直线型，交叉型，弯曲蛇型和螺旋形不同形状微沟槽结构高效、高精度、低成本电解加工，以满足微反应器、燃料电池双极板以
38、及微光栅等加工需求。1.3.2 主要研究内容1.4 课题来源本课题来源于国家自然科学基金(U1601201,51705089)以及广州市珠江科技新星专题项目(201906010099),并受以上基金资助。1.5 本章小结本章首先介绍了微沟槽结构的应用领域和场景，以及微沟槽结构加工制造的技术难点，然后对电解加工微沟槽国内外相关研究现状进行综述，分析了现有电解加工方法仍存在的不足之处，提出本文模板射流电解加工微沟槽课题研究目标和相关研究内容。第二章模板射流电解加工实验平台搭建本章对模板射流微沟槽实验加工系统进行介绍，主要包括平台运动控制和数据采集系统软硬件搭建以及实验一体化模板喷嘴和工装夹具设计制
39、作。实验平台的搭建是进行后续实验研究的必要条件。2.1 加工原理与实验平台2.1.1 加工原理采用贴有绝缘模板的金属喷嘴在工件表面射流电解加工微沟槽结构，加工原理如图2-1所示。将带有单个或单排微通孔结构的模板与金属喷嘴集成为一体，加工过程中保持模板与工件表面接触，在喷嘴和工件间施加脉冲电压，电解液通过喷嘴高速喷入模板微通孔到达工件表面，进行模板微通孔约束下的电解腐蚀，同时通过控制喷嘴与工件之间的相对运动便可由点到线扫描加工出微沟槽结构。加工过程中将模板和工件紧密贴合，削弱沿模板孔宽度方向腐蚀从而达到电解加工的定域蚀除效果。改变模板孔径大小和数量即可加工出不同宽度的微沟槽阵列，通过编程控制模板
40、喷嘴和工件的相对运动轨迹即可加工出不同形状微沟槽。(a)贴有模板的金属喷嘴示意图(b)由点到线扫描加工原理图图2-1模板射流电解加工微沟槽原理图Fig.2-1Principleofmaskedjetelectrochemicalmachiningofmicrogrooves整个加工过程如图22所示。加工开始时，如图22(a)中带有绝缘模板的金属喷嘴沿Z轴竖直向下运动贴近工件。图22(b)模板喷嘴和工件贴合后电解液射流在模板约束下流向工件表面，工件接电源正极，金属喷嘴接电源负极，在电源输出电压下产生深度方向的电解腐蚀，同时模板喷嘴和工件相对运动，由点到线扫描加工出微沟槽，如图22(c)所示。加工
41、完毕后关闭电源，停止通液，模板喷嘴沿Z轴抬起离开工件表面，完成微沟槽加工过程，如图2-2(d)所示。2.1.2 实验平台2.2 实验平台运动控制系统2.2.1 运动控制系统功能要求2.2.2 运动控制系统整体架构2.2.3 基于DMC5400A运动控制卡硬件组成表2-1DMC540OA运动控制卡主要技术指标Table.2-1DMC5400Amainspecifications控制卡技术指标具体参数控制电机的脉冲信号频率范围1Hz2MHz控制电机的脉冲信号频率精度0.0625Hz脉冲信号输出最大电流20mA脉冲信号长度28位有符号直线插补精度0.8pulse圆弧插补精度1.5pulse支持的插补
42、坐标系个数22.5本章小结本章介绍了模板射流电解加工微沟槽的加工原理及实验平台，开发了基于LabVIEW软件的运动控制系统和数据采集系统,完成了模板喷嘴与工装夹具设计制作,为后续进行模板射流电解加工微沟槽实验打下了基础。第三章模板射流电解加工微沟槽成形规律本章利用ANSYS有限元仿真平台进行模板射流电解加工微沟槽成形动态仿真，模拟微沟槽成形过程，从理论层面研究微沟槽成形规律，并通过仿真分析各参数对微沟槽加工尺寸的影响，为后续实验验证理论分析结果打下基础。3.1微沟槽加工过程建模采用模板射流电解加工方法加工出的微沟槽结构示意图如图31所示。由于微沟槽为对称结构，为简化计算过程，将三维模型简化为二
43、维模型，分别从微沟槽横截面YOZ与纵截而XOY两个平面进行单点微坑成形过程和微沟槽成形过程二维仿真计算。单点微坑仿真中电解加工计算时间t和微沟槽仿真中模板喷嘴扫描速度V之间满足如公式(3.1)所示关系，其中d代表模板孔径。t=dv(3.1)根据欧姆定律，加工过程中工件表面电流密度i与电场强度E之间的关系为i=E(3.2)其中。是电解液电导率。根据法拉第定律，加工过程中电解腐蚀速度必可以表示为ve=i(3.3)其中为电流效率，为材料的体积电化学当量。文献76采用质量称重法测定了电解加工过程中电流效率4和电流密度i之间的关系，如公式(3.4)所示0.85/=+e(E-0l(3.4)因此加工过程中电
44、解腐蚀速度叫与电场强度E之间的关系可以表示为ve=E(3.5)则电解加工深度力与加工时间，之间的关系为Il=Uet=Et(3.6)电解过程中加工区域的产物与焦耳热量在电解液的高速冲刷下可以被迅速带走，因此仿真过程中假设有以下几个前提条件：(1)电解液电导率。为常量。(2)电解加工过程中温度丁恒定。（3）加工过程中电解液的浓度不变。3.2 微沟槽加工成形过程动态仿真3.2.1 单点微坑成形过程模拟3.2.2 微沟槽成形过程模拟323微沟槽首尾两端形貌对比分析3.3 微沟槽加工尺寸仿真结果分析3.4 本章小结本章通过ANSYS电场仿真对模板射流电解加工微沟槽进行了理论分析。首先建立了仿真理论模型，
45、然后进行了单点微坑成形过程仿真计算，研究分析了加工区域电场分布对微坑加工结果的影响，进而引入由点到线微沟槽成形过程模拟，通过计算电流密度变化过程分析了微沟槽加工首端圆角形成、扩展延伸进而形成微沟槽的三个阶段,并对比分析了理论计算与实际加工微沟槽首尾两端形貌不同的原因。最后研究了加工电压、模板尺寸与扫描速度不同参数对微沟槽仿真计算结果的影响，为进一步实验与工艺参数优化打下了基础。第四章模板射流电解加工微沟槽工艺实验本章在前文模板射流电解加工微沟槽成形规律研究的基础上进行微沟槽加工工艺实验。针对微沟槽加工定域性、材料去除率以及电流效率等关键指标对脉冲频率、脉冲占空比、扫描速度和扫描加工次数等工艺参
46、数进行分析。最终采用优化后的参数组合加工出弯曲蛇形、直线和交叉阵列形以及阵列微缝等各种复杂形状微沟槽结构。4.1 微沟槽加工关键评价指标4.1.1 加工定域性4.1.2 加工材料去除率4.1.3 加工电流效率4.2 微沟槽加工实验参数选定4.3 脉冲参数对加工结果的影响4.4 扫描运动参数对加工结果的影响表4-2不同扫描次数下微沟槽加工尺寸Table4-2Thesizeofmicrogroovemachiningunderdifferentscanningtimes扫描次数扫描速度V(ms)微沟槽宽度W(m)微沟槽深度h(Nm)加工过切量U(m)侧向腐蚀系数EF120160.6330.3243
47、.331.43240160.9730.4844.031.44360161.5730.7845.101.46480161.9030.9545.701.484.5 典型微沟槽结构加工实验4.6 本章小结本章在前文仿真计算结果分析的基础上进行实验验证，采用模板射流电解加工微沟槽方法，研究了影响加工结果的关键参数如脉冲频率、占空比以及喷嘴扫描速度和扫描次数与微沟槽加工尺寸、加工定域性、材料去除率以及电流效率之间的关系，得出的结论如下：(1)脉冲占空比对加工微沟槽过切量和深度影响比较显著，而脉冲频率对加工尺寸影响不明显。当减小脉冲占空比时加工微沟槽过切量和深度均减小，20%占空比下加工微沟槽过切量最小。当脉冲占空
