基于BP神经网络和遗传算法的大功率脉冲电源优化设计

短电弧脉冲电源的性能指标对短电弧加工工件工艺性有着十分重要的影响.文中通过建立脉冲电源的Matlab仿真模型,利用模型仿真数据对电源神经网络模型进行训练,结合基于目标加权法的遗传算法对电源参数进行优化,指导短电弧样机电源参数的修改,并进行了启动性试验和负载突变试验.结果表明,采用BP-GA算法优化的短电弧电源不仅可以减少了系统调试时间、节约调试和试验成本,并且具有输出电压平稳,受外界干扰小,响应速度快等优点.     

基于DE-RBF神经网络的短电弧脉冲电源恒压控制

为获得较好的短电弧脉冲电源稳压效果,实现短电弧加工高效率、低损耗的目的,提出了一种基于差分进化算法(DE)优化RBF神经网络的PID控制策略。建立了MATLAB/Simulink电源系统仿真模型,仿真对比分析了传统PID及RBF PID控制策略,并进行了短电弧铣削加工对比实验。结果表明:新型控制策略下的脉冲电源输出稳定、抗干扰性强、稳压效果好,加工效率提升59.7%,相对电极损耗减少3.07%。     

华中8型短电弧数控机床进给伺服控制研究

放电间隙是短电弧加工的重要参数,其直接影响加工效率及质量,存在测量及控制难的问题。提出了一种基于短电弧电流和电压的阴极工具进给伺服控制方法,进行了短电弧加工状态采集系统的设计,实现了电流、电压、温度、压力等信息的准确采集和交互,并基于华中8型数控系统二次开发平台,研制了专用数控系统,完成了基于采集反馈信息的阳极工具伺服控制,对航空发动机部件进行了短电弧加工验证。相关测试结果表明,短电弧专用数控系统稳定、可靠,具有良好的工程应用价值。     

短电弧加工工件表面特性的研究

对短电弧加工工件的表面综合特性进行了研究.通过分析加工后工件表面形貌、显微裂纹和机械性能变化,逐步探索出使短电弧切削技术具有良好工艺特性的加工条件.分析了现有短电弧机床在工作介质和烟尘处理方面的不足,为后续的深入研究指明了方向.     

短电弧切除铆钉系统建模与仿真

针对手持式铆钉切除工具的实际操作,建立了伺服进给机构、脉冲电源及加工过程等的模型,搭建了短电弧切除铆钉系统模型,并仿真模拟进给速度、步进电机型号、控制算法中参考电压对加工效率的影响,由仿真分析结果初步得到最优加工参数,为后期确定参数提供了指导.     

逆变式焊条电弧焊电源的Simulink仿真

逆变式焊条电弧焊 (SMAW)电源及其电弧负载是典型的强非线性时变系统 ,对该系统建模并准确地找到其动态特性的解析解是相当困难的 ;用其它仿真方法求解往往较复杂且一般只能得到小信号近似解。集成在Matlab中的动态系统建模、仿真工具Simulink具有编辑可视化以及极高的编程效率 ,对该类系统的仿真研究具有极大的优越性。通过建立SMAW电源在焊接状态时的完整的Simulink仿真模型 ,尤其突出的是其中的PWM模型 ,人工运条电弧等模型的成功建立。仿真试验研究了电弧电压、电流及弧长和时间的关系 ;采用霍尔集成传感器实时采集信号 ,由高频记忆示波器记录输出测量结果 ,仿真试验结果与实际测量结果一致。因而 ,所提供的仿真模型是研究逆变式焊条电弧焊电源的有效手段     

CO2焊接电源-电弧系统动态特性的仿真及试验

为模拟CO2气体保护焊熔滴短路过渡的动态过程、方便地研究电源动特性,利用Matlab提供的Simulink软件包时CO2焊接电源-电弧系统动态特性进行了仿真研究。在对系统作出一定近似假设的前提下,建立了电弧长度变化仿真模型、电弧动态负栽仿真模型、占空比仿真模型、主电路仿真模型,得出仿真波形,并与试验结果对比,两者具有较好的一致性,证明了所建模型的合理性,所以这种研究方法是一种很好的辅助研究手段。     

基于MATLAB的短电弧加工工艺模型回归分析与研究

基于数控短电弧机床的试验数据,建立短电弧加工工艺参数与工件表面质量之间的数学模型,通过MATLAB7.0软件求解、分析并优化该模型,最终根据模型优化结果分析短电弧加工中影响工件表面质量的主要加工因素.     

CO_2气体保护焊逆变电源闭环控制系统

建立了CO2气体保护焊焊接负载数学模型及相关电源—负载系统仿真模型;采用燃弧末期恒压控制、其余阶段表面张力过渡(surface tension transition,STT)电流波形控制的焊接逆变电源闭环控制结构,设计了焊接电流和电弧电压的模糊神经元PI控制器,构建了CO2焊接逆变电源控制系统仿真平台.结果表明,所设计的闭环控制结构和控制算法能使焊接电流更接近理想的STT电流波形,可改善焊缝成形质量、实现无飞溅过渡;燃弧末期电弧电压恒定,可使电弧有更好的自调节特性.     

内外冲液组合式的短电弧铣削加工间隙流场仿真

为进一步改善短电弧铣削加工间隙排屑情况,采用内外冲液组合式,通过Fluent对其进行仿真分析,得到了流场压力、速度和蚀除颗粒分布规律。分析不同冲液方式、冲液压力和电极转速对极间间隙流场特性的影响规律,并进行单因素试验。以MRR、TWR为评价指标,找出短电弧铣削加工性能的最佳参数。     

Ti-6Al-4V短电弧铣削加工热源的有限元分析

为确定短电弧铣削加工的热源，选取高斯热源和均匀热源，以Ti-6Al-4V为工件材料，分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验，分析采集的电压、电流波形；观看高速摄像机拍摄的照片；对比超景深拍摄的单个凹坑尺寸、三维形貌、轮廓曲线，得出高斯热源更适合短电弧铣削加工。并在确定热源的基础上截取三维凹坑的二维截面，证明所建立的高斯热源模型是可靠的，能比较准确地模拟短电弧铣削放电凹坑形成过程。     

W-Cu电极材料的短电弧铣削加工性能试验研究

为掌握短电弧铣削加工工艺规律,应尽可能控制其加工效果,实现高效率、低损耗的目的,基于系统的工艺试验研究,选择W-Cu、石墨作为工具电极,开展不同电极材料对工作介质注入、蚀除物抛出、电能利用率影响规律的短电弧铣削工艺试验,获取各工艺参数对MRR、TWR、表面形貌和金相组织等评价指标的影响规律,并进一步解释其规律成因,发挥短电弧高效加工硬质合金的优势。     

基于短电弧加工的60#钢表面层性能初探

研究在不同的短电弧加工电源规准下,60＃钢材料表面层性能的变化规律。通过观察表面粗糙度、表面显微硬度以及热影响区内组织晶粒的变化情况,分析不同加工电参数下的工件表面层性能。实验分析表明：在不同的加工电源规准下均能获得较好的表面层性能。     

不同电极材料的短电弧铣削加工效率研究

短电弧铣削加工是一种新型的放电加工,它进一步提高了放电加工效率。论述了短电弧加工材料去除机制、去离子原则和热现象,分析了余热对材料去除率(MRR)的影响。研究了短电弧铣削加工效率的主要指标——MRR,在不同工具、工件电极的材料组合下,分析峰值电流、脉冲时间、脉冲间隔、进给速度、气压等工艺因素对MRR的影响规律。实验表明:不同电极材料组合的MRR存在差异;在大多数放电条件下,石墨电极和45碳钢工件获得较高的MRR,而紫铜电极和镍基高温合金GH4169工件获得较低的MRR。     

镍基高温合金Inconel718的超高效电火花电弧复合加工

提出了一种超高效电火花电孤复合铣削镍基高温合金Ineonel718的加工方法．构建了一种新型大功率电源,主要由高压脉冲电源和低压大功率直流电源组成。在冲液和电极旋转的作用下得到了非连续电弧,材料去除率可达13421mm3／min,相对电极损耗率可达1．71％。进行了复合加工和电火花加工的对比实验研究,分析了电极转速对材料去除率和相对电极损耗率的影响,并对加工表面特性进行了研究。     

波控CO_2焊短路过渡过程的计算机仿真及试验

提高CO2 焊工艺性能、减少飞溅的有效方法之一就是通过改进焊接电源设备 ,对电弧及熔滴过渡行为加以控制。本文在确定了短路过渡的合理的瞬时电流特征的基础上 ,提出了CO2 焊短路过渡过程的AWP (Adaptingweldingphysicsprocess)波形控制思想 ,利用MATLAB的仿真工具建立了数字仿真模型 ,并得出仿真波形。建立了试验系统 ,将仿真结果与试验结果相比较 ,两者的一致性很好 ,证明了所建模型的合理性和实用性     

Effect of power source characteristic on CO2 short circuiting arc welding

Abstract

Some problems are reported concerning the observation of the weld pool and effects of the power source characteristic on arc stability in CO₂ short circuiting arc welding. First, the effect of a power source with a constant voltage characteristic on CO₂ short circuiting arc welding is investigated by analysing the behaviour of the voltage and the current. From the results of this analysis, the cause of spatter generation is identified. A new power source characteristic is then proposed to improve the stability and the self-regulation of the arc. By adjusting the power source characteristic, the metal transfer can be stabilised in the CO₂ short circuiting arc welding process, i.e. the present authors have developed a power source having a non-linear characteristic. Its performance is verified by carrying out experiments.     

High-speed EDM milling with moving electric arcs

A novel high-speed electrical discharge machining (EDM) milling method using moving electric arcs has been proposed in this study. We connected a copper electrode rotating rapidly around its axis and a work piece to a DC power supply to generate a moving electric arc. To ensure high relative speed of any point on the electrode with respect to the work piece, the electrode was shaped like a pipe. It was observed that the electric arcs move rapidly within the discharge gap due to the revolution of the tool electrode, removing the materials on the electrode along the track of the arc roots. To explore the characteristics of machining with moving electric arcs, an EDM milling apparatus was devised. Two planes with approximately the same roughness were machined separately by this equipment and a traditional EDM machine for comparison. It was found that a much higher material removal rate can be easily achieved by EDM milling with moving electric arcs. In the meanwhile, wear of the tool electrode in this new method is negligible, which is greatly favorable for machining accuracy. The microstructures of these surfaces were also investigated for further information.     

波控CO2焊短路过渡过程的计算机仿真及试验

提高CO2焊工艺性能、减少飞溅的有效方法之一就是通过改进焊接电源设备，对电弧及熔滴过渡行为加以控制。本在确定了短路过渡的合理的瞬时电流特征的基础上，提出了CO2焊短过渡过程的AWP(Adapting welding physics process）波形控制思想，利用MATLAB的仿真工具建立了数字仿真模型，并得出仿真波形。建立了试验系统，将仿真结果与试验结果相比较，两的一致性很好，证明屯所建模型的合理性和实用性。