碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工材料去除率研究

耿雪松，遲關(guān)心，王玉魁，王振龍，2

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150001;2. 微系統(tǒng)與微結(jié)構(gòu)制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱150001)

0 引言

金屬基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高剛度、高耐磨性、尺寸穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)異性能，使其在航空航天和軍工領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景［1］。金屬基復(fù)合材料按照增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)不同可以分為纖維增強(qiáng)型和顆粒增強(qiáng)型兩種。纖維增強(qiáng)型金屬基復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，但昂貴的價格使其大規(guī)模應(yīng)用存在著巨大的局限性;顆粒增強(qiáng)型金屬基復(fù)合材料制造工藝設(shè)備簡單，可批量生產(chǎn)，并且具有相對低廉的加工成本，使其成為當(dāng)今金屬基復(fù)合材料研究發(fā)展的主要方向之一［2］。

碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基(SiCp/Al)復(fù)合材料的力學(xué)性能盡管難以與連續(xù)纖維復(fù)合材料相匹敵，但憑借其顯著的低成本優(yōu)勢、高效的制備技術(shù)及穩(wěn)定的加工性使其成為最有競爭力的金屬基復(fù)合材料。目前，僅僅依靠材料成型技術(shù)已經(jīng)可以制造各種復(fù)雜形狀的金屬基復(fù)合材料零件和型材，但為進(jìn)一步促進(jìn)新材料的發(fā)展與實(shí)用，對其二次加工技術(shù)進(jìn)行研究是勢在必行的。SiCp/Al 復(fù)合材料由于增強(qiáng)體的強(qiáng)化效應(yīng)以及高硬度SiC 顆粒的分布不均勻性，導(dǎo)致利用傳統(tǒng)機(jī)械加工方法對其進(jìn)行二次加工時刀具磨損劇烈、加工成本提高且難以獲得高質(zhì)量的加工表面。盡管聚晶金剛石(PCD)刀具為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的加工提供了選擇，但昂貴的加工成本和較低的加工效率使其難以實(shí)現(xiàn)批量加工［3］。

針對傳統(tǒng)機(jī)械加工中存在的問題，國內(nèi)外研究人員對SiCp/Al 復(fù)合材料電火花加工技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了一系列顯著的成果，促進(jìn)了SiCp/Al 復(fù)合材料加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。電火花加工是利用極間脈沖放電產(chǎn)生的電蝕效應(yīng)去除材料的加工方法，與材料本身的剛度和強(qiáng)度無關(guān)，特別適用于難加工材料的二次成型。Sushant 等對SiCp/Al復(fù)合材料電火花加工性能進(jìn)行了評價，建立了加工電流、脈沖寬度和間隙電壓與材料去除率和電極損耗率之間的數(shù)學(xué)模型［4］。為了提高電火花加工效率，Wang 等采用偏心孔電極對顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行了盲孔加工，結(jié)果顯示可以獲得高的材料去除率［5］。Singh 等采用旋轉(zhuǎn)電極加工方式進(jìn)行了SiCp/Al 復(fù)合材料電火花加工，研究表明電極內(nèi)徑和旋轉(zhuǎn)速率是影響材料去除率、電極損耗率的主要因素，并采用遺傳算法對加工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化［6］。此外，Yan 等采用帶有通孔的旋轉(zhuǎn)電極上安裝磨光球的方式對SiCp/Al 復(fù)合材料進(jìn)行電火花加工，結(jié)果顯示在不同實(shí)驗(yàn)條件下表面粗糙度改善55% ～92%，同時在一定的加工深度范圍內(nèi)材料去除率也得到較大提高［7］。

響應(yīng)曲面法是利用合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計方法并通過實(shí)驗(yàn)得到一定數(shù)據(jù)，采用多元二次回歸方程來擬合因素與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系，通過對回歸方程的分析來尋求最優(yōu)工藝參數(shù)，解決多變量問題的一種統(tǒng)計方法。中心復(fù)合設(shè)計(CCD)是最常用的響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計，是在全因子和部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計方法，可以對評價指標(biāo)和因素間的非線性關(guān)系進(jìn)行評估。Taweel 等利用響應(yīng)曲面法建立了電化學(xué)車削加工過程中電流、電壓、脈寬和脈間對材料去除率、電極損耗率和表面粗糙度影響數(shù)學(xué)模型［8］。Kuang 等利用響應(yīng)曲面法建立了氧化鋁陶瓷電火花線切割加工過程中電流、脈寬、占空比和運(yùn)絲速度對材料去除率和表面粗糙度影響的數(shù)學(xué)模型，并利用CCD 法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)規(guī)劃［9］。此外，Agarwal 等還對兩種常用的加工性能評價方法(田口法和響應(yīng)曲面法)進(jìn)行了對比分析。其結(jié)果顯示:對于參數(shù)的交互項(xiàng)和平方項(xiàng)，響應(yīng)曲面法具有更清晰的預(yù)測，而且響應(yīng)曲面法可以建立顯著影響項(xiàng)的響應(yīng)模型以及3D 響應(yīng)曲面，這些是采用田口法無法實(shí)現(xiàn)的［10］。

上述研究表明，采用電火花加工方法可以實(shí)現(xiàn)SiCp/Al 復(fù)合材料的再加工，但隨著加工尺寸的進(jìn)一步微細(xì)化，放電能量也將隨之大幅度降低，如何提高微細(xì)電火花加工材料去除率已成為無法回避的問題，因此對SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工效率進(jìn)行研究。微細(xì)電火花線切割加工具有放電能量微小、作用機(jī)理復(fù)雜及放電狀態(tài)不易精確控制等特點(diǎn)，但其加工原理與電火花加工相同，因此微細(xì)電火花線切割加工技術(shù)同樣被廣泛應(yīng)用于金屬基復(fù)合材料等難加工材料的再加工中。本文利用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)規(guī)劃;利用響應(yīng)曲面法建立了SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工材料去除率的數(shù)學(xué)模型，旨在探究加工參數(shù)(放電電容、加工電壓和脈沖寬度)對材料去除率的影響;并利用粒子群優(yōu)化(PSO)算法對微細(xì)電火花線切割電源參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)方案

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

利用哈爾濱工業(yè)大學(xué)自行研制的微細(xì)電火花線切割機(jī)床進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，該裝置如圖1 所示。

圖1 微細(xì)電火花線切割機(jī)床Fig.1 Micro-WEDM machine tool

該裝置采用直徑30 μm 的鎢絲作為電極絲，電極絲張力被控制在0 ～20 N 的范圍內(nèi)，絲速在2 ～60 mm/s 之間連續(xù)可調(diào)。采用具有壓緊功能的標(biāo)準(zhǔn)棒與Ⅴ型塊聯(lián)合作用使電極絲處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，此時電極絲在張緊力作用下振動極小，即使放電加工中存在爆炸力會使電極絲受迫振動，在上下兩個Ⅴ型導(dǎo)向器距離較小(3 cm)的情況下，振動也不會很明顯，可以滿足微細(xì)電火花線切割加工的需要。同時配合適當(dāng)?shù)募庸?shù)，電極絲可重復(fù)加工50 h 以上，大大降低了生產(chǎn)成本。此外，采用壓電陶瓷電機(jī)驅(qū)動工作臺作伺服進(jìn)給運(yùn)動，并利用高精密光柵尺作為位置反饋，使機(jī)床分辨率達(dá)到0.1 μm.

在微細(xì)電火花線切割加工過程中，由于SiCp/Al復(fù)合材料富含大量的陶瓷相，當(dāng)加工中采用微小的放電能量時材料去除率很低;如果僅僅依靠增大放電能量來提高材料去除率將導(dǎo)致超細(xì)電極絲熔斷并最終使加工中斷，因此針對SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中采用了圖2 所示的可控RC 微能脈沖電源。該電源在放電間隙間并聯(lián)兩個供電回路，一路為高壓引燃回路，開路電壓為250 V 左右，平均電流非常小，主要起擊穿間隙的作用;另一路為低壓加工回路，開路電壓為90 V 或130 V，電流比較大，主要起去除材料的作用。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本電源通過調(diào)節(jié)開路電壓、電容和脈寬來改變加工能量并最終影響材料去除率。

圖2 可控RC 微能脈沖電源原理框圖Fig.2 Schematic diagram of compound micro-energy pulse generator with high-low voltage

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

SiCp/Al 復(fù)合材料根據(jù)富含結(jié)構(gòu)級碳化硅顆粒體積分?jǐn)?shù)的不同可以分為以下3 種:低體積分?jǐn)?shù)(10% ～30%)、中等體積分?jǐn)?shù)(35% ～45%)和高體積分?jǐn)?shù)(60% ～70%)，其中中等體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料的功能化特性和性價比最為突出，目前已作為優(yōu)良的替代材料被應(yīng)用于航天器熱控元件及軍工行業(yè)［11］。因此體積分?jǐn)?shù)為45%的SiCp/Al 復(fù)合材料被選作為實(shí)驗(yàn)材料，其主要參數(shù)如表1 所示。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

針對SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工，進(jìn)行了3 因子中心復(fù)合設(shè)計實(shí)驗(yàn)，包括3 因素2水平8 組全因子實(shí)驗(yàn)、6 組軸向點(diǎn)實(shí)驗(yàn)以及6 組中心點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。此外，α 值為1.682，α 值可以由(1)式求得:

表1 SiCp/Al 復(fù)合材料主要參數(shù)表Tab.1 Main parameters of SiCp/Al composites

式中:k 為研究因子的數(shù)目，k=3［12］.

該設(shè)計以電容、開路電壓和脈沖寬度作為CCD因子，以SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工的材料去除率(MRR)作為指標(biāo)項(xiàng)目，其中MRR 以單位時間內(nèi)電極絲切割的面積來表征，因此被切割工件的厚度對電火花線切割的去除率影響很大。

工件厚度對工作液進(jìn)入和流出加工區(qū)域以及電蝕產(chǎn)物的排除、通道的消電離等都有較大的影響;同時電火花通道壓力對電極絲抖動的抑制作用也與工件厚度有關(guān)。在一定的工藝條件下，加工速度將隨工件厚度的變化而變化。工件材料薄，工作液容易進(jìn)入和充滿放電間隙，對排屑和消電離有利，加工穩(wěn)定性好。但是，工件若太薄，對固定絲架來說，電極絲從工件兩端面到導(dǎo)輪的距離大，易發(fā)生抖動，對加工精度和表面粗糙度帶來不良影響，切割速度降低;若工件材料太厚，工作液難進(jìn)入和充滿放電間隙，這樣對排屑和消電離不利，加工穩(wěn)定性差。實(shí)驗(yàn)設(shè)備加工能量微小且為了避免加工中斷絲，線切割加工厚度往往不大，機(jī)床設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)加工厚度為0.5 ～2 mm;同時由加工參數(shù)庫可知，當(dāng)加工厚度為1.2 mm時，加工過程最穩(wěn)定，對于開展SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR 研究最有意義，因此SiCp/Al 復(fù)合材料厚度為1.2 mm.

SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工實(shí)驗(yàn)條件如表2 所示。

表2 SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工實(shí)驗(yàn)條件Tab.2 Experimental conditions of SiCp/Al composites cut by micro-WEDM

2 材料去除率數(shù)學(xué)模型

2.1 中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)

利用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案進(jìn)行了20 組SiCp/Al復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 中X1、X2、X3分別為各因子的編碼值，其定義如(2)式所示:

式中:Vo0、C0、Ton0分別為開路電壓、電容、脈寬在0水平時對應(yīng)的實(shí)際值;ΔVo、ΔC、ΔTon分別為開路電壓、電容、脈寬的變化間距。

2.2 數(shù)據(jù)處理及分析

為了探究SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工過程中加工參數(shù)(開路電壓、電容、脈寬)對指標(biāo)項(xiàng)目(MRR)的響應(yīng)關(guān)系，采用響應(yīng)曲面法對其進(jìn)行了分析并建立了數(shù)學(xué)模型。如(3)式所示，響應(yīng)的期望值與變量之間關(guān)系可用如下函數(shù)表示:

式中:Y 為期望響應(yīng);f 為響應(yīng)函數(shù)(或響應(yīng)曲面)。Y 值近似值可以通過非線性二次回歸模型得出，因此Y 值可表示為

式中:a0為常數(shù)項(xiàng);ai、aii、aij分別為線性項(xiàng)、二次項(xiàng)和交互項(xiàng)的系數(shù)值。指標(biāo)項(xiàng)目(MRR)用響應(yīng)值Y表示。

表4 為利用Design Expert 7.0.0 對20 組中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析的結(jié)果，可以得出電容、開路電壓和脈寬的P 值均小于0.05(P 值是因子顯著性的臨界標(biāo)準(zhǔn))，說明這3 個因素對SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR 的影響是顯著的。

若一個因子的P 值≤0.05，就可以認(rèn)為該因子對響應(yīng)有顯著性影響。由模型方差分析，該預(yù)測交互數(shù)學(xué)模型的失擬是不顯著的，且信噪比為41.152，表示該模型是適合的，可以建立二次回歸數(shù)學(xué)模型。因此根據(jù)表4 所示的各因子P 值，SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR 利用編碼值可以表示為

表3 SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工中心復(fù)合設(shè)計實(shí)驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果Tab.3 Experimental parameters and results of SiCp/Al composites cut by micro-WEDM based on central composite design

式中:X1、X2、X3分別為開路電壓、電容和脈寬的編碼值。將編碼值轉(zhuǎn)換為實(shí)際參數(shù)可以得到MRR 的回歸方程，也就是SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR 的數(shù)學(xué)模型:

取任意兩個因素為0 水平值，繪制如圖3 所示的MRR 與剩余因素的三維空間曲面圖。從圖中可直觀地看出MRR 與各電源參數(shù)之間的作用關(guān)系。

3 微細(xì)電火花線切割加工參數(shù)優(yōu)化

3.1 加工參數(shù)優(yōu)化模型

電火花加工具有3 個重要性能指標(biāo):MRR、電極損耗率和表面粗糙度。由于所采用的微細(xì)電火花加工機(jī)床采用雙向往復(fù)走絲機(jī)構(gòu)并且通過實(shí)驗(yàn)測得連續(xù)切割50 h 電極絲徑向損耗僅為5%;同時對SiCp/Al復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工的表面粗糙度進(jìn)行了測量。圖4 為3 個因素(電壓、電容和脈寬)分別取低水平、中心點(diǎn)和高水平情況下進(jìn)行放電加工所得到的表面形貌，利用共聚焦顯微鏡測得3 種情況下的表面粗糙度值分別為1.502 μm、1.463 μm 和1.529 μm.

在較低的放電能量下，陶瓷基材料SiC 不能完全被熔化拋出，而且電極絲具有一定的彈性，在與未被及時去除的材料表面突起的SiC 顆粒產(chǎn)生相互作用時會產(chǎn)生“跳動”現(xiàn)象。因此，即使能量是影響表面粗糙度的主要因素，但對于SiCp/Al 復(fù)合材料在較低放電能量下的表面粗糙度并不是最小;隨著能量的提高，表面粗糙度會逐漸地增大，但增大的趨勢并不明顯，這是由于SiCp/Al 復(fù)合材料放電加工過程中SiC 顆粒的去除方式主要是熱剝離方式，即包裹在SiC 顆粒周圍的金屬熔融拋出過程會帶動SiC顆粒去除，因此加工表面的粗糙度相差不大。此外，測得上述中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)條件下的表面粗糙度范圍為1.321 ～1.818 μm，因此對MRR 進(jìn)行優(yōu)化時不需考慮表面粗糙度等其他指標(biāo)。

表4 SiCp/Al 微細(xì)電火花線切割加工模型方差分析結(jié)果Tab.4 Analysis of variance of SiCp/Al composites cut by micro-WEDM

由SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR 數(shù)學(xué)模型可知，電源參數(shù)直接影響微細(xì)電火花線切割加工的切割效率，而電源參數(shù)的選取受脈沖電源性能、加工質(zhì)量要求等因素約束。

所采用的可控RC 微能脈沖電源的電參數(shù)具有較寬的可調(diào)區(qū)間。但是，為了為確保電極絲不斷，保證線切割加工過程安全可靠性，電源參數(shù)的選擇應(yīng)該在電源許可的范圍之內(nèi)。此外，在保證放電作用穩(wěn)定發(fā)生的前提下，為了提高SiCp/Al 復(fù)合材料的表面質(zhì)量，降低二次加工成本，電源參數(shù)也不宜選擇過大。因此，綜合考慮脈沖電源性能、加工質(zhì)量以及加工過程穩(wěn)定性，各電源參數(shù)約束如表5 所示。

表5 SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工參數(shù)約束Tab.5 Parameter constraints of SiCp/Al composites cut by micro-WEDM

為了提高SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR，在保證加工質(zhì)量前提下，考慮表5 所示約束條件下，建立最大化MRR 的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)(見(7)式)以獲得最佳的電源參數(shù)。

3.2 基于PSO 算法的優(yōu)化模型求解

由于采用數(shù)學(xué)方法無法直接求得加工參數(shù)優(yōu)化模型的極值及相應(yīng)的參數(shù)，特別是在多約束條件下很難求得最優(yōu)解，故采用近似求解的方法來獲得加工參數(shù)值。因此，PSO 算法被應(yīng)用于SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工電源參數(shù)優(yōu)化模型的求解中。

圖3 MRR=y(Vo，C，Ton)的響應(yīng)曲面Fig.3 Response surface of MRR

PSO 算法是模擬一群鳥尋找食物的過程，每只鳥是PSO 中的粒子，也就是需要求解問題的可能解，它們通過與自身歷史最優(yōu)位置和群體歷史最優(yōu)位置進(jìn)行對比，不停改變自己在空中飛行的位置與速度，以達(dá)到捕獲最優(yōu)解的目標(biāo)［13］。針對優(yōu)化模型，PSO 算法的流程如圖5 所示。

圖4 不同放電能量下的SiCp/Al 復(fù)合材料放電加工表面Fig.4 Electro-discharge machined surfaces of SiCp/Al composites under different discharge energy

首先需要對種群初始化，其中包括對各參數(shù)隨機(jī)賦初值以及各粒子的位置與速度向量隨機(jī)初始化，同時將每個個體的初始位置向量設(shè)為當(dāng)前每個粒子的歷史最優(yōu)點(diǎn)Pbesti，而種群中最優(yōu)粒子的Pbesti作為當(dāng)前整個種群的歷史最優(yōu)點(diǎn)Pgbest.

經(jīng)過一次迭代后，需要計算每個粒子的適應(yīng)值。如果該粒子當(dāng)前的適應(yīng)值比其歷史最優(yōu)值要好，那么歷史最優(yōu)點(diǎn)將會被當(dāng)前位置所代替，即按(8)式更新歷史最優(yōu)點(diǎn)Pbesti，相應(yīng)地由(7)式可以獲得該次迭代的最優(yōu)解。

各粒子的歷史最優(yōu)點(diǎn)及種群歷史最優(yōu)點(diǎn)更新后，各粒子需更新速度和位置，其中第i 個粒子的第t維速度和位置分別由(9)式和(10)式確定。

圖5 粒子群算法流程圖Fig.5 Flowchart of particle swarm optimization

式中:Pbesti，j為粒子i 的歷史最優(yōu)點(diǎn);Pgbestj為群體中的歷史最優(yōu)點(diǎn);ω 為慣性權(quán)重，表征全局收斂能力;c1為粒子跟蹤自己歷史最優(yōu)值的權(quán)重系數(shù);c2為粒子跟蹤群體最優(yōu)值的權(quán)重系數(shù);r1、r2為介于［0，1］之間的隨機(jī)數(shù)。

由于待優(yōu)化的電源參數(shù)為3 個，所以定義了一個三維搜索空間，t=1，2，3.

針對優(yōu)化模型，PSO 算法的粒子群體規(guī)模取50，加速權(quán)重系數(shù)c1、c2均取2，慣性權(quán)重ω 取1.2，經(jīng)過100 次迭代運(yùn)算，PSO 搜索到最優(yōu)工藝參數(shù)經(jīng)過修整后如表6 所示。

表6 SiCp/Al 微細(xì)電火花線切割加工參數(shù)優(yōu)化結(jié)果Tab.6 Optimized parameters of SiCp/Al composites cut by micro-WEDM

如圖6 所示，PSO 算法在約20 次迭代后找到最優(yōu)解并完全趨于平穩(wěn)。由此可見，PSO 方法可以有效解決電源參數(shù)優(yōu)化問題，而且有利于植入加工控制系統(tǒng)中，進(jìn)行實(shí)時輔助電源參數(shù)的自動設(shè)置。

圖6 采用PSO 算法優(yōu)化結(jié)果Fig.6 Optimized result with particle swarm optimization

為了驗(yàn)證PSO 結(jié)果的可靠性以及模型的適用性，采用優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn)，利用相同的MRR 表征方式測得在優(yōu)化的加工條件下SiCp/Al 微細(xì)電火花線切割加工的MRR 為3.32 ×104μm2/min，同優(yōu)化后的數(shù)值相比二者相差約5%. 這說明優(yōu)化結(jié)果具有一定的可靠性，并間接地表明了MRR 二次回歸數(shù)學(xué)模型及其PSO 模型的適用性與正確性。

4 結(jié)論

通過對SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工工藝研究，采用三因素五水平CCD 實(shí)驗(yàn)方法，建立了SiCp/Al 復(fù)合材料微細(xì)電火花線切割加工MRR 與主要電源參數(shù)(開路電壓、電容和脈沖寬度)的二次回歸數(shù)學(xué)模型，并通過方差分析表明開路電壓、電容和脈沖寬度是影響MRR 的顯著因素且存在交互作用。此外，以提高微細(xì)電火花線切割加工MRR 為目標(biāo)，同時考慮脈沖電源性能和加工質(zhì)量要求等因素條件約束，建立了多因素非線性目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化模型。確立了基于PSO 的優(yōu)化模型求解方法，并設(shè)計了算法流程對提出的非線性目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明了優(yōu)化結(jié)果的可靠性以及模型的適用性與正確性。

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