综述专稿

• 电火花加工过程的观测与仿真研究进展

  杨晓冬;李其;

  虽然电火花加工技术在现代制造业得到了广泛应用，但目前电火花加工的微观过程仍未完全明确，限制了其进一步应用与发展。近年来，高速摄像技术和数值模拟技术的发展，极大地推动了电火花加工机理相关的研究进展。首先，概述了单次放电过程中的放电通道特性及材料蚀除机理的相关研究成果，重点介绍了放电通道的静态与动态特性以及熔融材料蚀除驱动力的相关研究；接着，简述了连续放电过程情况下的极间环境观测及表面形成过程仿真的研究现状；最后，展望了后续研究方向。

  2025年01期 No.386 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 769K]
  

电火花加工

• 电火花修整航发叶片边缘的补偿精度分析

  陈达源;党宏伟;汪转延;蔡振辉;曹利新;余祖元;

  在电火花包络加工航空发动机叶片边缘的过程中，需考虑电极损耗对加工精度的影响。为此分别使用有损耗补偿和无损耗补偿的曲面电极对航发叶片边缘进行电火花修整加工。对包络加工后的叶缘曲面进行拟合，并计算理论叶缘曲面上各点到加工后表面的法向距离。实验结果显示，有电极损耗补偿的叶缘修整加工误差为-24.10～47.63μm。与无电极损耗补偿的加工相比，最大加工误差从162.33μm下降到47.63μm，整体误差分布也有明显降低且更为均匀。通过对比分析叶缘曲面的包络加工效果，验证了补偿方案的有效性。对于补偿精度的影响因素分析，将为后续方案的优化提供依据。

  2025年01期 No.386 15-19+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 232K]
  

• 多材质叠层电极电火花加工微结构仿真与实验研究

  江凯;梁俊威;伍晓宇;徐斌;詹顺达;

  基于不同材质电极在电火花加工过程中损耗速率的差异，提出了放电蚀除策略，构建了多材质叠层电极电火花加工微结构三维仿真模型，分析了工件表面微结构在加工过程中的形貌演变，为探究电极材质构成、梯度设计提供依据，指导工件表面微结构的成形加工。此外，进行了两种典型表面微结构（Cu、Sn叠层和CuSn叠层）的电火花加工实验，得出实际加工与仿真数据的相对误差分别为6.4%和4.8%，表明仿真模型具有较高的准确度和广泛的通用性。

  2025年01期 No.386 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
  

• 水下电弧锯切割加工参数优化

  常青;亢朔琦;杨宏悦;蒋立杰;顾琳;

  针对核电设施退役后水下拆解时，现有的水下切割方法切割效率较低或实施难度较大，难以满足切割需求，设计了水下电弧锯切割装置，用材料去除率作为评价指标，进行部分析因试验设计，对影响水下电弧锯切割效率的显著因子进行研究，并对加工参数进行优化。试验结果显示，影响水下电弧锯切割效率的显著因子为切割深度和脉间时间，切割深度越大，脉间时间越短，电弧锯材料去除率越大。当最优切割参数为电流1 000 A、脉宽4 ms、脉间1 ms、切割深度30 mm、主轴转速800 r/min时，水下电弧锯材料去除率超过13 000 mm~3/min。

  2025年01期 No.386 27-31+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
  

电化学加工

• 柔性螺旋管电极电解加工设计与试验研究

  郝育恒;徐正扬;刘琳;王玉弟;

  针对整体叶盘复杂扭曲的叶栅通道，提出了一种柔性螺旋管电极电解加工方法，通过在加工中对柔性螺旋管电极施加载荷，使其产生可控的弯曲变形，利用其侧壁作为加工面进行切割式电解，从而实现复杂型面的电解加工。对柔性螺旋管电极的结构进行了设计与优化，探究了电极结构参数对其弹性、刚度和流场性能的影响，通过有限元仿真的方法得到了优化后的电极结构参数，进行开式和闭式工件的电解加工试验，获得表面粗糙度约为Ra1.3μm的叶盆和叶背型面，验证了方法的可行性。

  2025年01期 No.386 32-36+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
  

• 初始表面粗糙度对Ti48Al2Cr2Nb合金电解加工表面成形规律的影响

  陈年;隋浩男;龚晨;李凌;廖翠姣;

  通过仿真方法捕获Ti48Al2Cr2Nb合金在电解加工过程中的氧气、Ti4+、Al3+的传输行为和电流密度分布规律，揭示工件初始表面粗糙度对最终加工表面微观形貌的影响机理，并进行电解加工实验对最终加工效果予以验证。仿真发现，在加工中表面经历快速整平、抛光、粗化、再抛光的过程，当工件理论初始表面粗糙度为Ra0.8μm时，离子分布更均匀，加工表面微观形貌更光滑。实验发现，经1 500目砂纸打磨的工件在电解加工后表面更均匀、光滑，仿真模拟与实验验证的规律证明，选择合适的初始粗糙程度更利于获得更高质量的电解加工表面。

  2025年01期 No.386 37-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K]
  

• 起落架深孔型腔电解加工技术研究

  肖雄亮;方月娥;蒋葳;

  针对飞机起落架深孔型腔加工时切削应力大、刀具损耗严重、生产周期长的问题，提出一种深孔型腔电解加工技术。通过制定的深孔型腔电解加工方案设计了加工流道结构，同时利用Comsol软件对深孔型腔电解加工过程中的电场、温度场进行数值模拟仿真，得到加工间隙内电场、温度场工艺参数的分布变化规律。最后，通过试验实现了起落架深孔型腔结构的高质量制造，获得制件实测点和理论点的平均误差为0.148 mm，型腔表面粗糙度最大值为Ra1.81μm。

  2025年01期 No.386 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 234K]
  

激光加工及增材制造

• 破裂膜片表面微结构飞秒激光加工温度场分析

  叶金鑫;徐世俊;刘晓;董丰波;孙立凡;

  金属表面微结构加工精度是决定破裂膜片工作性能稳定的关键因素，直接影响发动机点火的成败。基于热传导方程建立破裂膜片表面微结构刻痕加工过程的光、热耦合仿真模型，通过理论分析和仿真计算微结构温度场，基于库伦爆炸原理研究飞秒激光加工表面刻痕微结构的成形机制，并分析激光脉冲参数对刻痕微结构成形的影响规律。结果表明，飞秒激光单脉冲烧蚀作用呈现非热熔态，加工热影响区小，随着脉冲能量持续作用，金属表面热累积的平衡温度逐渐升高，最终达到热累积平衡态。通过适当降低脉冲能量，同时保持能量值大于铝合金材料的烧蚀阈值，可显著减少加工剩余热量，有效预防加工中铝合金材料表面氧化；在保证加工效率的前提下，通过降低脉冲重复频率可减少热累积平衡温度，提高功能部件表面微结构的加工精度。

  2025年01期 No.386 50-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
  

• 基于正交试验的立体光固化增材制造工艺参数优化研究

  王迹;张洋;程明;

  光固化增材制造因光敏树脂材料成本高、调整参数过多导致打印质量不稳定。选取层厚、曝光时间、曝光强度和等待时间四个工艺参数作为单因素试验，结合试样表面粗糙度、力学拉伸性能指标进行分析，并采用L9(34)正交试验优化四个参数。结果表明：层厚对机械性能影响最大，曝光强度对表面质量影响最大，而等待时间对机械性能和表面质量影响均最小。基于极差分析，得出拉伸性能最佳成形参数组合A1B1C2D2，表面质量最佳成形参数组合A2B2C2D3，对光固化增材制造成形参数进行了有效优化。通过缺陷分析，5 500 ms曝光时间较低或1 400 mW/cm2曝光强度过高是形成气孔的主要原因，而层厚大于0.05 mm或曝光强度低于1 350 mW/cm2会增加裂纹倾向。

  2025年01期 No.386 55-61+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
  

• 基于改进BP神经网络的激光选区熔化表面粗糙度预测

  丁燕;王磊;王远;

  为提升激光选区熔化表面粗糙度预测的精确度，提出改进BP神经网络模型。首先依据参数建立指数模型，利用灰色关联度分析各因素，求解获得各因素的指数值；然后建立BP神经网络模型，改进粒子群算法优化包括自适应惯性权重更新和动态调节学习因子，同时指数模型预测结果作为特征输入到BP神经网络模型；最后给出算法流程。实验显示，改进BP神经网络在较少的隐含层节点下达到了更低的平均相对误差，激光选区熔化表面粗糙度预测更接近真实值，改进BP神经网络决定系数相比EM、BPNN、GABPNN分别提升了6.40%、1.14%、0.07%，均方根误差相比EM、BPNN、GABPNN分别降低了0.0363、0.0627、0.0668，评价指标较优。

  2025年01期 No.386 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
  

超声及复合特种加工

• SiC_p/Al复合材料回转电火花-电解-化学复合加工研究

  吴小川;刘志东;杨海林;李昀泽;

  针对超高温铝基碳化硅材料热电偶保护套管椎体外壳加工难题，开展了回转电火花-电解-化学复合加工工艺研究，通过研究电极转速、工件转速、电解液配比对材料去除率、相对电极损耗率和工件表面重铸层厚度的影响，并经工艺试验以最优参数加工出体积分数为55%的铝基碳化硅复合材料，获得长度为18.67 mm、小端直径为2.6 mm、大端直径为12 mm、锥度为1∶2的无重铸层锥形外表面，初步验证了回转电火花-电解-化学复合加工工艺应用于超高温铝基碳化硅材料热电偶保护套管椎体外壳加工的可行性。

  2025年01期 No.386 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
  

• 无重铸层微小孔的电火花-超声振动钻削复合加工工艺研究

  邱传阳;刘建勇;李若冰;罗学科;李殿新;张慧杰;范兴浩;

  为实现航空发动机叶片气膜孔无重铸层高效精密加工，基于团队研发的电火花-超声钻削复合加工机床研究了电火花-超声振动钻削复合加工工艺，分析了超声振动辅助扩孔加工工艺，开展了重铸层厚度实验和电火花-超声振动钻削复合加工实验。结果表明：使用最优工艺参数加工厚度2 mm的单晶高温合金，加工时间为26 s；对比普通钻削加工，超声振动辅助钻削可去除电火花加工留下的重铸层，使加工效率提高了54.7%、刀具使用寿命提高了43.7%。

  2025年01期 No.386 76-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 868K]
  

信息动态

• 第20届全国特种加工学术会议征文通知

  <正>全国特种加工学术会议由中国机械工程学会特种加工分会主办，是我国特种加工领域举办历史最长、规模最大、影响最广的综合性学术会议，多次获选中国机械工程学会年度“最具影响力学术会议”。第20届全国特种加工学术会议拟于2025年10月在武汉举办，会议将邀请著名院士专家发表主旨报告，并就电加工、激光加工、增材制造（3D打印）、超声加工、复合加工等前沿技术、研究成果、应用案例及发展战略等进行广泛的分享交流。

  2025年01期 No.386 85页 [查看摘要][在线阅读][下载 45K]
  

• 沉痛悼念我国著名特种加工专家刘晋春教授

  <正>中国共产党优秀党员、我国著名特种加工专家、我国电火花加工事业的主要开创者之一、哈尔滨工业大学老一代“八百壮士”的杰出代表刘晋春教授，因病不幸于2025年1月10日在哈尔滨逝世，享年97岁。刘晋春教授1928年1月出生于江苏无锡，1952年毕业于同济大学机械制造系，毕业后分配至哈尔滨工业大学师从苏联专家在职学习并留校任教，1960年至1962年留学苏联莫斯科机床与工具学院和苏联科学院中央电加工实验室，师从电火花加工技术发明人拉扎连柯进修电加工新工艺和新技术。

  2025年01期 No.386 86页 [查看摘要][在线阅读][下载 23K]
  

• 欢迎订阅《电加工与模具》

  <正>《电加工与模具》是我国特种加工和模具制造领域国内外公开发行的专业性技术刊物，主要报道内容为：电火花加工、电化学/电解加工、激光及高能束加工、增材制造（3D打印）、超声加工、复合特种加工或其他特种加工以及特种加工应用于模具制造领域的设计研究成果、工艺应用技术、使用维修经验、产品开发信息和行业发展动态等。

  2025年01期 No.386 14页 [查看摘要][在线阅读][下载 41K]
  
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