电火花线切割加工节能脉冲电源的研究

【摘要】： 脉冲电源作为电火花线切割加工机床的重要组成部分,是影响电火花线切割加工工艺指标的主要因素之一。通过对现有电火花线切割机床脉冲电源进行电能利用率分析,表明在电火花线切割加工过程中真正用于放电加工的电能只有20%左右,近80%左右的电能以焦耳热的形式消耗在限流电阻上。因此,进行电火花线切割加工节能脉冲电源的研制具有深远的现实意义。 本文在阅读国内外有关文献的基础上,综合分析了国内外脉冲电源研究的现状,针对电火花线切割机床脉冲电源电能利用率低的问题,设计了新型结构的电火花线切割加工节能脉冲电源。该电源采用双管正激的主电路结构,用高频变压器的电感取代了限流电阻,利用了高频变压器初级绕组的反馈电能,极大提高了电能利用率。 在主振脉冲发生电路的设计上,通过单片机控制可编程定时计数器芯片8254来控制脉冲宽度和脉冲间隔,使脉冲宽度和脉冲间隔在很宽的范围内可以精确调节。 应用研制的节能脉冲电源实验样机在电火花线切割机床上进行了加工工艺实验,并对加工状况进行分析。可以看出该脉冲电源节能效果显著,在切割相同面积时,比传统脉冲电源节约电能75%以上。加工效果较好,既提高了电能利用率,又可降低电极丝的损耗,同时切割速度也有所提高,能够较好的完成加工功能,验证了节能脉冲电源方案的可行性。 【关键词】：电火花线切割加工 节能 脉冲电源 双管正激 电能利用率
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 电火花线切割加工技术的应用现状与发展8-9
• 1.2 国内外电火花加工机床脉冲电源研究现状9-14
• 1.2.1 传统脉冲电源9-10
• 1.2.2 新型脉冲电源10-14
• 1.3 课题研究的目的和意义14
• 1.4 课题研究的主要内容14-15
• 第2章 电火花线切割加工电能利用率分析15-22
• 2.1 电火花线切割加工原理及特点15-16
• 2.2 电火花线切割加工系统电能利用率分析16-19
• 2.3 电火花线切割加工脉冲电源能耗理论分析19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 节能型电火花线切割脉冲电源设计22-35
• 3.1 节能脉冲电源总体结构设计22
• 3.2 脉冲电源主电路设计22-30
• 3.2.1 功率转换电路设计23-25
• 3.2.2 开关器件的选择及驱动电路设计25-26
• 3.2.3 IGBT吸收电路设计26-27
• 3.2.4 输出整流二极管的选用27-28
• 3.2.5 调压电路及高频变压器选用与设计28-30
• 3.3 节能脉冲电源能耗分析30-33
• 3.3.1 开关管上的电能损耗31
• 3.3.2 输出整流二极管的损耗31-32
• 3.3.3 高频变压器损耗32-33
• 3.3.4 节能脉冲电源的总功耗33
• 3.4 节能脉冲电源主电路的特点33
• 3.5 本章小结33-35
• 第4章 节能脉冲电源控制电路设计35-41
• 4.1 主振脉冲发生电路设计35-38
• 4.1.1 单片机的特点及选用36
• 4.1.2 主振脉冲发生电路36-38
• 4.2 换向断高频电路设计38
• 4.3 过电流保护电路设计38-39
• 4.4 控制电路抗干扰措施39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第5章 脉冲电源工艺实验41-49
• 5.1 节能脉冲电源波形分析41-43
• 5.2 加工规准的标定43-44
• 5.3 脉冲电源工艺实验分析44-46
• 5.4 理论计算与实验测试电能利用率对比46-47
• 5.5 本章小结47-49
• 结论49-50
• 参考文献50-54
• 附录154-55
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明55
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书55
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理55-56
• 致谢56

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