| 摘 要 详细阐述了计算机仿真技术在电火花加工工艺建模、工艺参数优化、加工机理研究等方面的可能性与可行性，建立了电火花加工工艺仿真系统，实现了加工效果的预测、加工参数的优化。还利用该仿真系统找到了大厚度加工的方法，实现了805 mm厚工件的稳定加工。同时本文还利用计算机仿真技术在电火花加工热传导模型中进行了研究，为脉冲电源的参数选择及波形设计寻找理论依据。
近几年来，随着脉冲电源技术的改进、数控系统的引入以及人工智能技术的采用，EDM的加工能力得到了很大的提高，也使EDM机床的可操作性大大增强，但是对其加工机理的研究却一直未能有较大的进展，这一方面在于EDM加工机理过于复杂，涉及到电磁场、高压静电学、流体力学、电介质物理、等离子体物理、水下爆炸等各种理论，而且有些理论本身也有待于重新认识，使EDM加工机理近几年来一直未能有所突破。但另一方面，研究手段的落后也是重要的原因之一。计算机性能的日益提高使仿真技术在工业中的应用越来越广泛，也给EDM理论的研究带来了新思路，使我们有可能克服传统研究方法的局限性，深入研究揭示放电过程的微观情况和本质，建立反映放电客观规律的模型，为机床设计和加工控制提供可靠的理论依据。
1 计算机仿真技术及其在EDM中的应用
由于EDM加工机理过于复杂，至今也未能真正从理论上解决各种加工参数对加工性能的影响关系，经验公式的过于简单又往往使预计结果和实际相差甚远，这就导致了工艺数据库的出现，工艺数据库及在此基础上进行的系统开发极大地促进了电火花加工技术的发展，也方便了操作人员，使他们不需要具备太多的专业知识就可以开动机床，完成加工要求。但实际上加工数据表的数据还是靠熟练工人的经验得到的，而这些经验数据是否是最优数据，则完全取决于机床生产单位本身，因此要使一定条件下的加工性能达到最优，以及如何通过加工数据库中已有的数据来拓展加工范围、优化参数等都还需要更深入地展开对加工机理的研究。仿真技术就比较适合于研究象电火花加工这种加工机理还不完全明确，但又已经有一定的经验知识系统。仿真技术在EDM领域也已得到了广泛的应用。图1显示了计算机仿真的基本原理。
图1 计算机仿真基本原理图
从图1中可以看出，计算机仿真的主要意义主要体现在：1)完善系统模型：电火花加工系统是一个非线性系统，只知道系统的输入和输出，而不知道系统的内部构造和结构参数。但是由于已经具备的某些经验知识，可以构造一个简单的含有假定的系统概念模型，然后利用这个概念模型进行仿真实验，并在试验中按照一定的方法修正模型的结构和参数，使之最后满足已知的系统的输入输出关系，从而建立起与系统特征相似的数学模型，即可利用仿真技术实现EDM加工工艺建模；2) 预测：利用计算机仿真可避免直接实验，同时可以预测系统的特性，进一步研究电火花加工的工艺规律，加深对电火花加工机理的认识；3)优化设计：在已建模型的基础上，运用一定的优化技术可以在计算机上实现指定加工要求下的工艺参数最优化，同时，在电火花脉冲电源及控制系统等部分的设计过程中，需要对系统进行性能预测和参数优化，以便使所设计的系统达到最优指标。而系统设计又需要经常反复，因此需要采用仿真技术来辅助设计；4)重复试验：重复试验是系统分析和设计中的一个非常自然的要求，要使一个真实系统在完全相同的环境中重复试验是很难的，对于电火花加工这种具有一定随机性的系统要实现物理性重复试验则更难，而利用仿真技术则可保证在相同的参数设置和输入条件下得到相同的输出；5)经济性和安全性：在电火花加工机床上进行试验不仅费时，费用也高，因此，要对工艺规律进行系统研究存在现实的困难。另外，某些工艺
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