综述专稿

• 微纳电子静电打印：原理、工艺及应用

  丁毅;岳峻宇;陈昱桦;李家欣;李涤尘;贺健康;

  随着电子器件向小型化、集成化、多功能化方向发展，传统电子制造技术在制造精度、材料适应性、工艺灵活性等方面暴露出局限性，而静电打印技术已发展为微纳电子增材制造的一种新手段，故综述了微纳电子静电打印的技术原理、材料工艺及潜在应用。首先，阐述该技术的基本原理，着重介绍了微滴喷射、泰勒锥射流两种打印模式；接着，探讨金属纳米材料油墨、金属前驱体油墨和液态金属等不同电子材料的静电打印工艺特点和适用范围；最后，总结该技术在微纳电路、柔性电子、曲面电子及生物传感等领域的最新应用研究，并展望其未来研究方向，以促进静电打印技术在微纳电子领域的技术发展。

  2025年02期 No.388 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
  

电火花加工

• 三维电火花伺服扫描加工气膜孔轮廓模拟方法

  姚尧;佟浩;李勇;崔英杰;

  具有复合角出口的气膜冷却扩散孔具有很好的冷却性能，逐渐在先进航空发动机涡轮叶片上获得更多应用。三维电火花伺服扫描加工作为一种新的气膜冷却孔扩散结构加工方法，具有工具成本低、排屑效果好、可避免二次装夹误差且适用多种扩散结构等工艺优点。为实现模拟三维电火花伺服扫描加工气膜孔扩散结构轮廓，进而分析加工工艺中潜在的误差问题，提出了基于工具电极损耗长度计算的扫描轨迹重建及加工轮廓模拟方法。通过气膜冷却扩散孔的三维电火花伺服扫描加工实验，验证了该方法模拟实际加工轮廓的有效性和准确性，可用于分析加工过程中轮廓误差的来源。

  2025年02期 No.388 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
  

• 冲液压力对高速电弧加工高温合金蜂窝质量影响的研究

  李辰龙;柏聪;李柯林;顾琳;

  针对航空发动机高温合金材料蜂窝结构的加工难题，提出并验证了高速电弧加工蜂窝的可行性，分析了高速电弧加工在提高加工效率和加工精度方面的优势。试验采用内冲液圆盘电极，研究了冲液压力对蜂窝结构加工质量的影响。结果表明，冲液压力对改善加工质量具有显著作用，尤其是达到0.6 MPa以上时能显著提高加工表面质量并降低电极损耗率，有效验证了高速电弧加工航空蜂窝的潜力，也为相关技术的优化与发展提供了理论和试验依据。

  2025年02期 No.388 21-25+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 302K]
  

• 基于EtherCAT的嵌入式多核电火花小孔机床数控系统研究

  樊帅;蒋毅;江晨松;王昌喜;陆晓华;

  针对当前电火花小孔加工数控系统存在系统老旧、实时性差、集成度低等方面的缺点，设计了一种基于嵌入式多核ARM+FPGA+EtherCAT架构的新型数控系统。通过将上位机的功能合理划分为多个独立模块，并设计成不同的软件进程来运行，优化了CPU资源分配，从而提升了系统的可靠性和实时性。利用该系统进行电火花群孔加工、键槽铣削及簸箕槽铣削实验测试，结果表明，在小孔加工时的入口和出口的锥度误差小于2%，铣削加工精度有显著提升，表面质量也得到改善，显示了该系统在复杂曲线加工中的稳定性和可靠性。

  2025年02期 No.388 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 319K]
  

电化学加工

• 基于BP神经网络的整体叶盘电解加工阴极设计及流场仿真

  田梦娟;薛润荣;张君;薄佑锋;唐霖;

  针对整体叶盘电解加工成形精度低的问题，提出一种基于BP神经网络的阴极型面设计方法，设计了整体叶盘前后缘供液结构，开展了整体叶盘间隙流场仿真及均匀性分析，探究了供液孔位置、进液口压力对流场分布的影响规律。结果表明，在进液孔与叶片中心距离5 mm、进液口压力1.6 MPa时，能很好地改善流场均匀性，在此参数条件下可实现叶片轮廓尺寸精度±0.03 mm、表面粗糙度Ra0.9 μm的整体叶盘稳定加工。

  2025年02期 No.388 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 307K]
  

• 电解钻孔加工（TiB+TiC）/TC4复合材料仿真模拟与试验

  沈俊志;李寒松;杨海群;马鑫;曹先博;徐国梁;

  钛基复合材料由于优异的机械性能在航空航天领域得到应用，但其加工性能也受到了限制。针对钛基复合材料的电解钻孔进行了仿真研究和试验验证，探索不同绝缘方式和侧壁结构的工具阴极对加工性能的影响，进而优选合适的工具阴极和工艺参数。结果表明，采用底部直径20 mm、工作圈高度0.5 mm、侧壁向内收缩0.7 mm的工具阴极，并在其底部开设13个直径1 mm的出液孔，能有效优化加工时的电场和流场，最终得到直径21.43 mm、深度39.01 mm的盲孔。

  2025年02期 No.388 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
  

• 电解质等离子体抛光在齿轮上的应用研究

  胡静;陈扬建;朱立峰;

  针对齿轮工件几何形状的复杂性和现有抛光方法的局限性，开展了电解质等离子体抛光齿轮的实验研究，观察抛光过程中气层的动态变化，分析齿轮的几何形状变化和表面微观形貌，最后通过有限元仿真揭示了齿轮及其附近电解液的电势和电场分布规律。实验结果表明，电解质等离子体抛光技术能有效改善齿轮表面质量，表面粗糙度由Sa0.556 μm降至Sa0.362 μm，但针对粗糙度值较高的轮齿表面，该方法不具备轮齿修形能力。仿真结果表明，电压降主要集中在齿轮工件附近，齿轮工件附近电场整体分布均匀，但齿轮轮廓上曲率突变的位置有一个较大的电场波动。

  2025年02期 No.388 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K]
  

激光加工及增材制造

• 光束特征对激光熔覆成形钛合金温度场及应力场的影响

  杨媛;杨时铮;颜杰;吴强;李加强;

  采用数值模拟方法对激光熔覆成形钛合金过程中的温度场和应力场进行系统的仿真分析，对比中空环形热源和高斯热源两种典型光束特征下熔覆层与基材的温度场及应力场演变规律。结果表明，通过改变光束能量分布能有效调控熔池形貌和热应力分布；随着熔覆层数增加，两种热源条件下均会导致热积累效应显著，进而影响应力场分布特征；环形热源相较于高斯热源的层间温度分布更均匀，残余应力水平更低。

  2025年02期 No.388 49-54+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
  

• 激光选区熔化设备智能避风分区方法应用研究

  潘良明;刘鑫炎;李黎;

  针对大尺寸多激光选区熔化设备中，因规避风场内同一方向上下风位置处的烟尘干扰与避风等待而导致的任务分配不均问题，提出一种智能划分避风区域从而减少避风等待时间的方法，通过实际工件打印比较了常规避风分区与智能避风分区的打印效率。结果表明，采用智能避风分区方法所需的避风等待时间仅为常规方法用时的12%，且工件的致密度与力学性能并未受到影响，可为航空航天、汽车行业大型工件提升制造效率提供新的思路。

  2025年02期 No.388 55-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
  

超声及复合特种加工

• 粉末冶金γ-TiAl合金超声振动辅助铣削试验研究

  游逸飞;汪文虎;黄博;肖培乾;刘晓芬;熊一峰;

  粉末冶金γ-TiAl合金是典型的耐高温硬脆性难加工材料，采用传统切削工艺存在切削力较大、刀具磨损严重、易产生凹坑和崩边等损伤。为减小切削力、延长刀具寿命并改善加工表面质量，开展了粉末冶金γ-TiAl合金的普通铣削和超声振动辅助铣削试验，对比研究超声振动作用对铣削加工表面粗糙度、表面形貌、加工损伤的影响规律。结果表明：超声振动使粉末冶金γ-TiAl合金表面形成独特的纹理结构，提高超声频率和减小振幅均会导致加工表面粗糙度值增大；相比于普通铣削，超声振动作用下的刀具-工件周期性分离效应能有效降低切削力和刀具磨损，进而减少加工表面材料拔出，并且低频率高振幅超声振动抑制材料拔出的效果更加明显；为减少加工边缘崩碎并改善加工表面质量，超声振动辅助参数应选取切削速度70～100 m/min、每齿进给量小于0.1 mm/z、切削深度0.1～0.25 mm。

  2025年02期 No.388 59-65+72页 [查看摘要][在线阅读][下载 969K]
  

• 半导体划切压电超声换能器径向振动特性分析

  封仕龙;刘磊;汪炜;

  径向复合压电换能器安装于轴类部件时，换能器与夹紧部件会产生严重的机械耦合，因此提出一种新型弹性背衬结构，利用有限元方法分析弹性背衬对换能器振动特性的影响，并对换能器进行实际加工。结果表明，弹性背衬Z形弹性连接结构能起到很好的隔振作用，但会降低换能器径向共振频率，由43 920 Hz降至34 715 Hz；增加Z形弹性连接悬臂梁的臂厚或减短悬臂梁的梁长能提高换能器径向共振频率；优化换能器结构，实现转矩和载荷的有效传递，使径向共振频率达到37 316 Hz；加工换能器后测得实际共振频率为36 602 Hz，与仿真结果吻合较好，但受限于装配工艺，换能器阻抗过高，使得换能器在20 V电压下难以达到理论的微米级振幅，实测振幅仅为0.2 μm，若加大激励电压，振幅会显著增大。

  2025年02期 No.388 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 652K]
  

• 超声振动辅助旋切式电解磨削加工镍基高温单晶合金小孔实验研究

  陈海升;岳晓明;张建华;齐世伟;陈永雷;

  镍基高温单晶合金具有优良的高温性能，广泛用于制造航空发动机和燃气轮机的耐高温零件。采用电火花电解复合加工技术在镍基高温单晶合金上加工小孔存在加工表面质量差、孔径精度低等问题。为此，提出一种超声振动辅助旋切式电解磨削加工技术，研究了超声振动、磨削和电解等工艺参数对孔壁表面质量和孔径精度的影响。结果表明，经工艺参数优化可得到表面粗糙度≤Ra0.3μm、入口直径为808.596 mm、出口直径为800.082 mm、孔锥度约为0.122°的小孔，实现了镍基高温单晶合金小孔的高品质、高精度加工。

  2025年02期 No.388 73-78+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 841K]
  

• 微冲裁对复杂截面形状落料件平面度影响的研究

  郑吉鹏;刘云浩;杨君峰;张荣华;余祖元;

  针对平底面凸模冲裁复杂截面形状落料件时常见的平面度差的问题，首先利用非接触式轮廓仪和微冲裁设备采集的实验数据建立有限元仿真模型，分析304不锈钢和3J21合金两种材料落料件残余Mises应力分布与仿真平面度的关系；接着，为降低3J21合金落料件的平面度，依据落料件残余Mises应力分布与仿真平面度的关系，采用有限元方法设计非平底面凸模；最后，基于微细电火花加工技术在线制备了非平底面凸模的微模具，得到微小落料件平面度为5.48 μm，相比于平底面凸模冲裁的微小落料件平面度减少15.95 μm。结果表明，非平底面凸模冲裁使落料件表面残余Mises应力分布均匀，且改善了落料件的平面度。

  2025年02期 No.388 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 809K]
  

信息动态

• 第20届全国特种加工学术会议通知（第一轮）

  <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、超声加工、复合加工等研究方向的前沿技术、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02期 No.388 87页 [查看摘要][在线阅读][下载 60K]
  

• 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02期 No.388 48页 [查看摘要][在线阅读][下载 45K]
  
下载本期数据