喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的试验研究-项目总结报告

基于项目学习的毕业设计项目总结报告题目喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的试验研究院（系）机电工程学院专业飞行器制造工程学生学号班号指导教师填报日期2014年06月15日哈尔滨工业大学机电工程学院2014年06月说明一、项目总结报告要逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺处要填“无”。二、“起止时间”填写毕业设计项目进行时间。三、“项目取得成果目录”按照说明填写列表，填写时删掉“成果说明”，填写的成果必须提交纸质和电子存档。四、格式要求表格中的字体为小四号宋体，12倍行距。五、材料规格用A4纸打印，左侧装订，统一交所在院（系）保存，以备检查。六、报告的电子版请通过机电学院本科毕业设计管理系统上传，由指导教师在线评阅。七、此说明页不得删除。一、基本信息项目名称喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的试验研究项目性质工程设计、科学实验、软件开发、理论研究、综合项目来源863计划项目信息起止时间2013年12月9日2014年6月16日姓名电MAILDY1992HITGMAILCOM项目完成人院系机电工程学院专业飞行器制造工程班级1008301姓名职称单位电话EMAIL杨立军副教授机电工程学LJTJHITEDUCN指导教师声明本项目是本人在指导教师的指导下独立完成，提交的材料全部属实，遵守学术道德规范，没有知识产权方面的争议，利用文献均标注出处。项目完成人签字项目研究摘要（限200字）激光加工技术目前已在工程技术领域广泛应用。由于常规激光加工利用的是热效应，因此不可避免的在加工表面形成热影响区和微裂纹。本项目针对金属材料激光加工后表面的热影响区和微裂纹，采用喷射电解射流再加工的新方法。在使用现有喷射电解射流装置和电解脉冲电源的基础上，通过实验的方法获得电解射流加工对激光加工后表面存在的热影响区和微裂纹的去除规律，并且根据试验结果反馈设计并改进现有喷射装置和脉冲电源。二、项目执行情况1项目研究工作总结（8001200字）11项目研究计划的执行情况课题主要研究内容包括（1）喷射电解射流装置的研制研制涵盖射流发射压力系统、射流喷嘴系统在内的喷射电解射流装置。（2）喷射电解脉冲电源研制针对激光加工后表面喷射电解射流加工研制喷射电解电源。（3）喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的实验研究获得喷射电解射流压力、流速、电解电压、电解电流等参数对热影响区的去除规律。项目初期的研究计划为201312201401查找资料，准备开题，进行喷射电解射流装置设计；201301201403进行喷射电解射流脉冲电源的研制；201404201405进行喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的试验；201405201406总结及补充试验，撰写论文准备答辩。至此项目计划的完成情况项目执行过程中内容有所调整，先进行试验，再进行脉冲电源的设计。但所有试验以及主要设计工作已经基本完成。12项目完成情况（与预期计划和目标比较，说明完成情况和存在的问题等）开题阶段，主要收集了国内外和本课题有关的一些资料，对整个课题有了较为明确的认知。之后在2月份，在杨老师的指导下进行了喷射电解射流装置的设计，其中包括喷嘴系统的内部结构、工装夹具、工作台和整体结构的设计以及滚珠丝杠的选择。基本能实现大平板工件在一定角度下进行电解射流加工此外，由于实验室现有压力系统能满足试验需要，所以不需要研制新的压力系统。之后和杨老师进行讨论后，决定先利用现有喷射装置、压力系统和脉冲电源进行试验，3月初，根据相关资料先进行了试探性试验，确认了后续试验的工艺方案；之后在查阅相关资料的基础上进行单因素试验，由于开始设计的加工不够完美，并且中间存在废件，故单因素试验的周期较长。单因素试验完成之后，分析试验结果并调整了部分试验参数和试验条件，继而进行了正交试验。两者的试验结果都是利用扫描电子显微镜进行观测。由于扫描电子显微镜的排队时间较长，并且SISTEM喷雾系统出现了一点故障，所以导致试验到4月下旬才基本结束。5月初，分析了试验结果，确定了脉冲电源的参数设置和具体要求。在审视了剩余时间以及个人实力和设计难度后，决定针对脉冲电源仅进行整体设计，即进行模块化设计，主要阐述各个模块的具体功能和工作流程，电子电工器件的选择以及电路的搭建有待于后续进行。5月下旬到6月初，在和杨老师进行讨论了之后，决定改变试验方法和试验参数，进行冲刷电解试验，获得了一些试验经验。虽没达到理想效果，但是为以后试验提供了新思路。之后撰写毕业论文和总结报告，整理设计资料和试验资料，准备毕业答辩。2项目的创新与特色（包括所采用的创新方法、手段，项目的研究意义和应用价值等）（600字以内）1根据现有试验条件，采取“离线”加工的方式，将激光加工与电解射流加工分开进行，这样两者的加工质量都能得到保证，可以获得合理的试验参数。2改变以往在工件中心打孔的方式，采取先打磨工件边缘继而在边缘打孔，这样既方便观察电解加工的对正情况，也方便后续试验结果的观察检测。试验结果表明，这种试验方法合理有效，电解加工与激光加工的边缘孔对正情况良好。3尝试了冲刷电解的方式，即利用激光切一条边，继而用电解液来回冲刷电解。经过试验结果检测，虽然对热影响区的去除效果不佳，但是主要原因在于试验参数设置。因此为后续的试验提供了可行的试验方案，也为脉冲电源的设计提供了参数可调范围。（4）由于常规激光加工利用的是热效应，因此不可避免的在加工表面形成热影响区和微裂纹。目前许多精密部件如发动机热端部件的冷却结构，一般采用叶片气膜孔，其孔径一般为0208MM，空间角度复杂，要求具有较高的表面质量和较小的表面再铸层，每片叶片有数十至数百个这样的气膜孔。通过进行本项目，可以获得一些试验对热影响区和微裂纹的去除规律，并且通过获得了小孔电解加工的合理参数。基于本次实验获得的参数，结合喷射装置的设计和脉冲电源的整体设计，在后续到来的飞秒激光器平台上进一步的试验研究，最终试验结果可以运用到提高精密部件激光加工表面的加工质量上。3项目存档目录（包括毕业设计论文、立项报告、进展报告、总结报告、翻译、视频、图片、图纸、软件等）序号名称数量规格备注01毕业设计论文1份44页02立项报告1份12页03进展报告1份21页04总结报告1份7页05翻译1份15页06试验报告1份15页07设计说明书1份10页08视频9个包括设计演示和加工过程09图片61张10软件1个SOLIDWORKS三维设计图4项目实施过程中的收获与体会（项目实施过程中，进行学习的理论知识、实验技能、科研方法等；在工程实践、科研素养、创新意识、创造能力方面的提高）（8001200字）在项目进行的初期，我查阅了关于SOLIDWORKS软件的资料，并且学习了机床结构、流体力学和密封的相关知识。之后进行喷射电解射流装置的初步设计，设计过程中逐渐能够熟练运用该软件。在对结构不断的改进过程中，对零部件的布置和机床结构优化有了一定了解。最终完成了能满足试验要求的喷射装置设计以及整体机床的搭建设计完成之后即进行试验的准备工作，先进行试探性试验，大概确定试验的工艺流程，并熟悉使用LUMINICS公司的脉冲激光器和SISTEM喷雾系统，并根据扫描电镜检测结果初步设定单因素试验的试验参数。通过单因素试验发现了一些问题。经过分析考虑决定改变工艺流程和试验方法，有了之前的铺垫，正交试验进行的很顺利。正交试验完成之后再利用扫描电镜观察结果，并利用正交试验软件分析，获得了各参数对热影响区和微裂纹的去除规律，并获得了最佳试验参数。之后采用全新的冲刷电解的试验方式，虽然试验结果不够理想，但是也为后续试验提供了合理的思路分析试验过程和试验过程，对喷射装置的设计和脉冲电源的设计提供了一些参照。通过进行试验，学会了使用试验仪器和利用扫描电镜采样，也明白了合理设计试验流程对提高试验效率的重要性。并且会利用现有条件，提出创新试验方案，继而获得最佳试验结果，在工程实践能力和创新意识上有了很大提高。查阅一些资料后发现，脉冲电源的设计是一个较为繁琐的过程，而仅剩下一个月的时间，在和杨老师讨论之后，决定先学习脉冲电源的相关知识，进行初步的整体设计。在查阅了大量资料后，先采用模块化设计，将整个脉冲电源分为几个模块，主要阐述了各个模块的功能和工作流程。至于电子电工器件的选择和电路的搭建，有待于以后继续进行。在熟悉并整体设计脉冲电源的过程中，对单片机和CPLD的功能以及电路的整体结构有了较为明确的认知，了解了电子技术对于机械的重要性。至此，项目基本完成，通过该项目课题，学习了很多的相关理论知识，包括SOLIDWORKS软件、机床的结构等，并且实际操作激光器、喷雾系统以及扫描电镜，对工程实践能力有很大的提高。体会了创新科研的艰难性，对自身的科研素养有很大的磨练。在实验的过程中，能更清晰的感觉到自己所学知识付诸于实践。在设计电源的过程中