单晶Si电火花线切割工艺的多目标优化研究

由于电火花线切割放电过程很难通过理论分析得到有效的切割机理数学模型。引入中心复合实验设计(Central composite design,CCD)实验方法,建立四因素三水平的单晶Si电火花线切割的实验方案。采用响应曲面法(Response surface methodology,RSM)建立单晶Si表面粗糙度和材料去除率与空载电压、脉冲宽度、脉冲间隔和运丝速度等主要工艺参数的二阶数学模型并进行分析。分析结果表明:预测模型具有较好的拟合度和适应性。并以提高单晶Si表面的加工质量和材料去除率为目标建立工艺参数优化模型;设计非支配快速排序遗传算法(NSGA-II)进行优化问题求解,得到了最优的Pareto解集。实验表明,优化模型对表面粗糙度和材料去除率的预测是准确的,并且能实现相应的半导体材料的线切割过程中的粗糙度和材料去除率的预测。