[发明专利]慢走丝电火花线切割加工间隙多物理场耦合仿真分析方法

摘要

本发明提供的一种慢走丝电火花线切割加工间隙多物理场耦合仿真分析方法，将超声振动加载到电极丝上，由电极丝带动工作液作往复运动，从而，电火花线切割加工所产生的蚀除产物在工作液的往复运动作用下加速排除，使得加工间隙内的排屑条件得到明显的改善，从而减少断丝、短路以及电弧放电等不利因素的发生，保证加工的连续性，提高加工效率，改善工件表面质量。同时，基于多物理场仿真软件COMSOL，对慢走丝电火花线切割加工以及加载超声振动后的慢走丝电火花线切割加工间隙内流场、温度场以及声场进行多物理场耦合仿真分析，分别得出这两种加工工艺下加工间隙内工作液流速、压力以及加工间隙内温度分布情况，将仿真结果进行对比。

主权项

1.一种慢走丝电火花线切割加工间隙多物理场耦合仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据实际工况，选取主要加工放电区作为研究对象，建立加工间隙工作液流场的理论模型；步骤二，物理场的选择(1)确定工作液的流动状态为湍流；(2)在传统慢走丝电火花线切割条件下，在“选择物理场”选项中选择“传热>共轭传热>湍流”，在超声辅助慢走丝电火花线切割条件下，在上述物理场的基础上添加“声压力场”来加载超声振动；(3)求解方式选择为“瞬态”，在“选择研究”树中选择“所选物理场接口的预设研究”>瞬态；步骤三，在多物理场仿真软件中建立有限元模型步骤四，材料属性设置将工件表面设置为TiNi-01形状记忆合金；将电极丝设置为铜；将工件表面和电极丝之间的域的材料设置为水；步骤五，边界条件设置将矩形几何模型的前面设置为工作液流入的平面，并将流入压力设置为喷嘴压力；将后面设置为工作液流出的平面；将与空气接触的左、右侧面设置为“开边界”，并将压力设置为一个标准大气压；给上平面和下平面添加“壁”属性；步骤六，加载高斯热源步骤七，几何模型网格划分在仿真软件中使用自适应网格细化算法对模型进行网格划分，将温度增量ΔT作为默认网格上参数化求解器的连续性参数，使用自适应求解器得到自适应网格；步骤八，求解器设置并求解首先，使用ΔT作为默认网格上参数化求解器的连续性参数来求解，逐渐减小ΔT的值；然后，使用自适应求解器得到自适应网格；最后，再次使用参数化求解器，进一步将ΔT的值降至10K，在“瞬态求解”的设置窗口中设定时间步长为3us，求解时间为500us；步骤九，求解结果的后处理，得出传统慢走丝电火花线切割加工间隙工作液流场速度、压力云图，得出加工间隙温度场云图；步骤十，在上述模型基础上加载超声振动(1)超声振动通过变幅杆传递到电极丝上，电极丝在超声作用下做水平往复振动，在靠近电极丝的地方取液体微元，对其进行受力分析；(2)根据超声波发生器以及变幅杆的规格，得出振幅和频率的大小；(3)根据电极丝的振动标准方程，对其求关于时间t的二阶导数，便可得到电极丝振动的加速度表达式；(4)将超声振动以“指定加速度”的方式添加到表示电极丝的平面上；步骤十一，超声振动工况下的几何模型网格划分几何模型网格划分方法与步骤七所述的方法一致；步骤十二，求解器设置并求解求解器设置方法与步骤八中所述的方法一致；步骤十三，求解结果的后处理，得出超声辅助慢走丝电火花线切割加工间隙工作液流场速度、压力云图，得出加工间隙温度场云图；步骤十四，对比分析传统慢走丝电火花线切割加工和超声辅助电火花线切割加工间隙内工作液流速、压力以及温度分布情况来探究超声振动对极间蚀除产物排出的效果以及对放电间隙的冷却效果。