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应用免穿丝型电火花线切割机床加工汽车连杆裂解槽实验研究

黎毅锋 刘俊 何鑫

黎毅锋, 刘俊, 何鑫. 应用免穿丝型电火花线切割机床加工汽车连杆裂解槽实验研究[J]. 机械科学与技术, 2023, 42(1): 125-131. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200582
引用本文: 黎毅锋, 刘俊, 何鑫. 应用免穿丝型电火花线切割机床加工汽车连杆裂解槽实验研究[J]. 机械科学与技术, 2023, 42(1): 125-131. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200582
LI Yifeng, LIU Jun, HE Xin. Experimental Study on Cracking Groove of Automotive Connecting Rod using Wire-free WEDM Machine Tool[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(1): 125-131. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200582
Citation: LI Yifeng, LIU Jun, HE Xin. Experimental Study on Cracking Groove of Automotive Connecting Rod using Wire-free WEDM Machine Tool[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(1): 125-131. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200582

应用免穿丝型电火花线切割机床加工汽车连杆裂解槽实验研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200582
基金项目: 

广东省普通高校青年创新人才项目 2020KQNCX210

详细信息
    作者简介:

    黎毅锋(1994-), 硕士, 助教, 研究方向为电火花线切割工艺及运动控制, 1241715127@qq.com

  • 中图分类号: TG661;TG142

Experimental Study on Cracking Groove of Automotive Connecting Rod using Wire-free WEDM Machine Tool

  • 摘要: 为了研究免穿丝型电火花线切割机床加工连杆大头孔内表面双侧裂解槽的质量及效率问题, 以新一代免穿丝型电火花线切割机床为实验设备, 分别进行单工位加工实验与双工位加工实验, 其中双工位加工实验分为不同型号和同型号连杆裂解槽双工位加工实验。实验证明: 单工位加工时实验样品槽深H随运丝频率的增大呈现先减少后增大, 槽宽W受脉冲周期影响显著; 同型号双工位加工时实验样品裂解槽槽深H受电源电压影响显著, 左工位实验样品裂解槽槽宽W在脉宽30 ~40 μs变化明显, 右工位实验样品槽宽W随电压上升而增大。大部分实验组均能在20 s内达到连杆裂解槽加工要求, 具有良好的应用前景。
  • 图  1  两种不同加工方式的连杆裂解槽形貌

    图  2  连杆大头孔内表面双侧裂解槽实际加工效果

    图  3  前代机床

    图  4  双工位倒立式连杆裂解槽电火花线切割机床

    图  5  机床切割加工连杆裂解槽过程

    图  6  实验样品槽深H与槽宽W的变化

    图  7  双工位实验样品初始位置

    图  8  双路分时脉冲输出电源输出波形

    图  9  两个工位实验样品裂解槽槽深H变化图

    图  10  两个工位实验样品裂解槽槽宽W变化图

    图  11  两个工位实验样品裂解槽形貌

    表  1  实验条件

    名称 参数 备注
    电极丝 0.18 mm 加工条件
    工作液 佳润JR3A冷却液
    实验样品 45#钢条200 mm×25 mm×10 mm 实验材料
    电源电压 0~120 V
    脉宽 0~50 μs
    加工时间 20 s
    检测设备 激光共聚焦显微镜 测试条件
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    表  2  实验因素水平表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 90 20 20 100
    2 100 25 30 110
    3 110 30 40 120
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    表  3  单工位加工实验

    序号 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs 槽深H/mm 槽宽W/mm
    1 90 20 20 100 0.376/0.427/0.447 0.190/0.257/0.200
    2 90 25 30 110 0.377/0.370/0.414 0.213/0.213/0.203
    3 90 30 40 120 0.428/0.383/0.400 0.253/0.247/0.210
    4 100 20 30 120 0.515/0.420/0.510 0.227/0.217/0.213
    5 100 25 40 100 0.455/0.440/0.468 0.213/0.220/0.210
    6 100 30 20 110 0.503/0.480/0.485 0.210/0.243/0.237
    7 110 20 40 110 0.559/0.541/0.585 0.240/0.243/0.227
    8 110 25 20 120 0.365/0.353/0.361 0.257/0.217/0.253
    9 110 30 30 100 0.505/0.461/0.509 0.220/0.230/0.190
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    表  4  实验样品槽深H极差分析表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 0.403 0.487 0.422 0.454
    2 0.475 0.400 0.454 0.479
    3 0.471 0.462 0.473 0.415
    极差值 0.072 0.087 0.051 0.064
    显著度排序 2 1 4 3
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    表  5  实验样品槽宽W极差分析表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 0.221 0.224 0.230 0.214
    2 0.221 0.222 0.214 0.225
    3 0.231 0.227 0.230 0.233
    极差值 0.010 0.005 0.016 0.019
    显著度排序 3 4 2 1
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    表  6  同型号连杆裂解槽双工位加工实验

    序号 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs 左工位平均值 右工位平均值
    槽深H/mm 槽宽W/mm 槽深H/mm 槽宽W/mm
    1 90 20 20 100 0.346 0.210 0.371 0.208
    2 90 25 30 110 0.333 0.212 0.334 0.213
    3 90 30 40 120 0.371 0.227 0.346 0.206
    4 100 20 30 120 0.418 0.212 0.455 0.211
    5 100 25 40 100 0.508 0.223 0.504 0.207
    6 100 30 20 110 0.433 0.217 0.450 0.224
    7 110 20 40 110 0.540 0.229 0.544 0.225
    8 110 25 20 120 0.418 0.219 0.460 0.223
    9 110 30 30 100 0.526 0.223 0.539 0.221
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    表  7  左工位实验样品裂解槽槽深H极差分析表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 0.350 0.453 0.399 0.460
    2 0.453 0.420 0.426 0.435
    3 0.495 0.443 0.473 0.402
    极差值 0.145 0.024 0.074 0.057
    显著度排序 1 4 2 3
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    表  8  右工位实验样品裂解槽槽深H极差分析表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 0.350 0.460 0.427 0.471
    2 0.470 0.432 0.443 0.443
    3 0.514 0.445 0.465 0.420
    极差值 0.164 0.025 0.038 0.051
    显著度排序 1 4 3 2
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    表  9  左工位实验样品裂解槽槽宽W极差分析表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 0.216 0.217 0.215 0.218
    2 0.217 0.218 0.215 0.219
    3 0.224 0.222 0.226 0.219
    极差值 0.008 0.005 0.011 0.008
    显著度排序 2 3 1 4
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    表  10  右工位实验样品裂解槽槽宽W极差分析表

    因素水平 电压/V 运丝频率/Hz 脉宽/μs 脉冲周期/μs
    1 0.209 0.215 0.219 0.212
    2 0.214 0.214 0.215 0.221
    3 0.223 0.217 0.212 0.213
    极差值 0.014 0003 0.006 0.009
    显著度排序 1 4 3 2
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  • 收稿日期:  2021-03-02
  • 刊出日期:  2023-01-25

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