油箱蓋鍛模電解加工工裝設計【包含CAD高清圖紙及說明書】【YC系列】

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畢業(yè)設計（論文）中期報告 題目：油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2013年 3 月 15 日 1.設計（論文）進展狀況 通過學院在網上發(fā)布的論文題目，我選擇了賈建利老師的畢業(yè)設計論文——高溫合金零件電解加工工裝設計。題目確定后，我在網上查閱了一些關于電解加工及其工裝設計的知識，了解到電解加工的工裝其實就是要設計工件的夾具。之后，在老師的介紹下，在學校圖書館借取了范植堅等老師編著的《電解加工技術及其研究方法》和王建業(yè)等編著的《電解加工原理及應用》。通過看書和做讀書筆記，對電解加工有了更進一步的了解。 根據研究對象油箱蓋熱鍛模，設計一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）連桿熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應保證工件裝夾和定位外，還應考慮導電、供液、流場分布，非加工面的保護，工件和工具（即正負極、陰陽極）之間的絕緣等問題。 課題研究的主要內容是通過對所給零件的分析，設計加工零件的陰極，以及裝夾高溫合金零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。 （1）在剛開始的時候工序的劃分以及定位基準會比較難選擇，所以就在過程中腰認真分析零件圖，了解電解加工工裝的結構特點及相關的技術要求而加工工序要根據生產類型，零件的結構來認真分析。 （2）在夾具設計的時候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調查現階段國內外比較先進的電解加工工裝結構，從整體上把握設計的方向，了解電解加工工裝的加工工藝規(guī)程及夾具的設計原理。 （3）通過大量的資料，研究零件的結構，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準和工序安排。 （4）熟悉夾具的結構選擇合理的機床及裝夾設備，確定加工余量和工序，進行精細的準確的尺寸計算，和時間的估算。 通過所繪制的零件圖的特點，分別從陰極設計、流場設計及導電三個方面研究加工該零件的三種工裝方案，并選擇其中一種最優(yōu)方案。通過對三種工裝方案的比較，選擇其中一種較好的方案，通過對其進一步的研究，同時查閱相關電解加工工裝設計知識，繪制其方案草圖。在老師的指導和幫助下完善整個草圖，現準備應用計算公式等方面把其尺寸定制下來，已翻譯并閱覽了一篇外文文獻，使其能真正加工出所要求的工件。還準備制定陰極形狀和后期的其他工作。 2.存在的問題及解決措施 電解加工是利用金屬在電解液中產生電化學陽極溶解的原理對工件進行成形加工的特種加工，又稱電化學加工。電解加工的重點是針對不同的加工零件設計出加工該零件的陰極以及裝夾該零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。電解加工的難點是電解加工是一種復制加工, 工具陰極的輪廓形狀須根據圖紙給定的工件形狀和加工間隙的分布規(guī)律來設計，加工間隙分布的不均勻導致陰極設計非常困難。由于對于電解加工理解還很困難，所以裝配尺寸有些還無法準確給出。 解決方案：積極翻閱其相關資料以及文獻，使自己能充分掌握有關知識，便于自己對陰極的設計以及裝配尺寸的擬定。 3.后期工作安排 10~15周完善整個電解加工工裝設計、完成裝配圖（包括三維裝配圖）及零件圖的繪制等工作。 16~18周對所有圖紙進行校核，編寫設計說明書，所有資料提請指導教師檢查，準備畢業(yè)答辯。 指導教師簽字： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。 2）中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 外文出處： 日本筑波先進制造研究所 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月15日 研究電火花和電解加工 / 電解加工研磨復合加工技術 作者 Tsuneo Kurita_, Mitsuro Hattori 環(huán)保意識的制造系統組、先進制造研究所、國家先進工業(yè)科學和技術, 筑波東產業(yè)技術綜合研究所1-2-1并木史郎,筑波,305 - 8564年,日本茨城縣 2005年5月31日收到, 在2005年11月14日收到修改后的表單, 2005年11月17日接受了2006年1月11日可用的在線 文摘 這個論文研究的是電火花(放電加工)和電解加工(電化學加工)/ 電解加工研磨復合技術。首先,電火花成型和電解加工整理技術研究。這些進行的序列過程相同的機床具有相同電極(銅)和相同的加工液(水)。兩種類型的電火花和電解加工復合的加工正在研究。一是在一個形成電極,另一個是用簡單的形狀電極掃描。復合的加工與電極掃描應用于生產和沒有做形成電極各種形狀的小部件。電火花加工的表面通過應用電子反制從Ra1毫米是提高到Ra0.2毫米。其次,為了得到一個平滑表面,一個新的電火花和電解加工研磨復合的加工技術的開發(fā)。表面粗糙度的加工孔通過應用2分鐘電解加工研磨提高到Ra0.07毫米。一個洞的表面精加工的形狀是展現復合的加工技術的方式。 2005愛思唯爾有限公司，版權所有。 關鍵詞:電火花;電解加工;研磨;復合性的加工,環(huán)保意識的加工 1. 介紹 材料成形技術使用模具是眾所周知的事情，作為以一個短周期時間過程的成本效益質量生產的微產品。這樣的微型組件,它的截面面積小于10平方毫米,需要使用先進的微成型技術。放電加工(電火花)的使用作為一個有用的造型技術。其與電火花,區(qū)別在于切割材料可以處理一個放電,以及以一個精確的形式可以通過。雖然電火花已經擁有許多優(yōu)點，但是電火花加工微模具時通常由于熱影響層會出現表面粗糙和許多小裂痕。用手工研磨完成電火花加工表面已經被應用。但是因為這項技術需要技術　　和技能,所以這是費時和昂貴的 　研究的最終目標就是構建一個擁有可以處理光滑表面的電火花的自動化系統。該系統將可以生產小零件和模具。這是進行了相同的機器工具理想的終點技術,因為系統需要高精度和高加工速度。 為了實現這個目標,首先,一個機器工具可以在圖1顯示出發(fā)展[1]。它是一個定位機工具。小型和輕型機床使布局更加容易。此外,發(fā)達機床有五個加工頭可以改變它的加工方法。這些頭消除設置誤差的工件通過實施幾個加工方法在相同機床使其從粗加工到精加工。 圖 1.一個定位機工具 第二,電火花加工和電解加工(電解加工)復合的加工技術已經被開發(fā)[2]。電解加工是應用于完成一個電火花表面,因為電解加工有個特點,可以產生光滑和無壓力表面沒有困難的監(jiān)測或控制的加工條件[3,4]?！〈送?同樣的加工液和電極用于電火花加工和電解復合加工。因此,建設一個簡單的復合加工自動化系統是可能的與電火花和電解加工流程。通常,一種油性的介質用于電火花,化學電解質用于電解加工。 這種液體是都有害環(huán)境和人類健康的。在這項研究中,蒸餾是利用水作介質和電解質。 摘要中本文研究了兩種類型的電火花和電解加工復合加工。一是在一個形成電極,,另一個是通過掃描一個簡單的形狀電極。加工與電極掃描應用于生產小和各種形狀的組件。 此外,為了獲得一個非常光滑的表面,將電解加工研磨機的發(fā)展和應用到一個電火花加工表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨混在一起的電解液，去除氧化表面的磨料層是由電解加工生成。其去除導致產量電解加工過程在電解加工中因為氧化層阻礙了電流流。 在這個研究目標如下 ·在電解加工同樣的機床展示電火花加工和復合加工。 ·顯示的可能性,通過比較,電解加工研磨加工結果只有電解加工,只有研磨和電解加工研磨，電解加工研磨過程中研究適當的條件。 ·展示了表面處理的復雜形狀孔使用復合的加工。 2．電火花加工和電解加工復合加工與形成電極 電火花成型和電解加工完成復合的加工與電極形成的這一節(jié)中討論。這個在同一機床按順序執(zhí)行以下步驟。首先,進行了電火花成型電解液內充滿蒸餾水。一個3毫米使用銅桿直徑，工作材料是61 HRC硬化鋼。第二, 通過改變電解加工孔一個電解加工的電火花電源完成實施。這個相同的電極(銅)和加工液(水)被使用在復合的加工中。實施前這樣一個復合的加工實驗,初步實驗在每個加工過程進行了這是為了調查每一個加工過程的適用條件。 2.1. 初步電火花加工實驗 初步的實驗進行了電火花加工孔。圖2顯示了洞的深度和電極磨損和加工時間。在早期階段,深度增加和時間成正比。然后,去除效率降低，這種現象是由于以下過程:首先,洞的深度增加隨著時間的推移;第二,沖洗出來污染物變得困難；最后,放電頻率由于污染變得降低，隨著孔深的傾向顯示了相同的磨損。其的比值,長度洞的深度約為20%。 2.2. 初步電解加工實驗 電火花進行了4分鐘,初步電解加工孔對這個洞進行了加工。圖3顯示了表面粗糙度和電解加工加工時間的關系。為了停止排出,只有切斷電容在加工方法從電火花加工到電解加工的改變。 為了避免短路,電阻是必需的。因此,使用相同的電阻在電解加工。 電解加工差距定義區(qū)別為完成的寬度和電極的凹槽直徑。電火花加工的粗糙度機加工表面通過應用電子反制可以提高。120年之后,最初的粗糙度Ra1毫米被降低到Ra0 6毫米。另一方面,電火花差距顯示在10毫米電解加工加工時間0年代。在早期階段,電解加工差距迅速增加,增加的速率隨電解加工時間推進。因為表面粗糙度有一個穩(wěn)定的值經過加工研究時間的120年之后,電解加工加工時間設定在120年在孔精加工過程的復合加工實驗。那是沒有穿的電極在電解加工中。 圖2.深度的孔和刀具磨損和加工時間電阻: 460 o;電壓:200 V;電容:10 nF 圖3. 表面粗糙度和電解加工差距與加工時間電阻:460 o;電壓:200 V 2.3. 復合加工實驗 對復合的加工進行了實驗。這個形成電極加工從直徑3毫米和一個直徑0.5毫米銅桿平方端銑刀。這個高度是500毫米的模型。電火花加工進行了這個電極的實驗。圖4(a)展示了一個電火花形孔照片，洞的深度是600 mm。圖4(b)顯示了電解加工完成孔。相同的電極(銅)和加工液體(水)是用于電子反制。電解加工孔研究完成時間是120年。電火花加工粗糙表面是提高反演電解加工。一個表面粗糙度從Ra1.0毫米到0.6毫米降低。圖4表明,電火花和電解加工復合加工成功發(fā)展了起來。 3.掃描電火花加工和電解加工復合加工 雖然電火花和電解加工復合加工可以在同一臺機器上用執(zhí)行工具形成電極,電極磨損長度孔深度電火花加工之比是20%。很難維持高形成精度形成的電極。 另一種類型的復合加工在這一節(jié)中研究防止效應的電極磨損。電火花和電解加工是由掃描一個直徑1毫米的銅桿。掃描電火花[5]和電解加工技術使用一個小而簡單的形狀電極在一個短的時間、復合的加工和覆蓋各種各樣的加工形狀不需要形成電極。 首先,進行電火花加工容器內裝滿了蒸餾水。它是用一個直徑1毫米的銅桿，這個工作材料是硬化鋼。第二,通過改變進行從一個電火花到電解加工功率的供應在相同的電極(銅)和加工液(水)用于復合的加工。 圖5顯示了掃描方向的電極在電火花加工的過程。電極是美聯儲在Z方向為了彌補磨損產生的電極。這個垂直運動的電極到水平運動的電極稱為比率對角線。在早期階段, 如果對角線保存常數，深度所加工槽的增加的運動是其在X和/或Y方向的比率。后來,變成一種常態(tài)的溝槽深度。 3.1. 掃描電火花 圖6顯示了變化的橫截面加工槽的比率來對角線供給。十字架部分是測量表面粗糙度的測試儀。而槽的深度的增加而增加這個比率的對角線供給, 這個槽截面的形狀變成三角形。這是歸因于以下原因：掃描電極是穿一個錐形狀,因為電極磨損發(fā)生掃描方向和電極旋轉在前面的部分。這個的槽的形狀的截面是復制橫截面的形狀的電極。錐形狀的電極取決于比對角線供給。而磨損率的測量電極沒有因為它是難以衡量的去除量電極和工作材料,電極的磨損率只要在這部分的衡量電氣條件中的電火花鉆井。在本節(jié)第二章詳細介紹了磨損率與電有關的條件沒有多大區(qū)別。 圖4. 加工孔的照片:(一)在電火花;(b)在電解加工;和形成電極:(c)在加工;和(d)在電解加工。 圖5. 掃描方向的電極 3.2. 掃描電解加工 掃描電解加工進行電火花加工后。一個加工電壓150 V,電容47 nF,電阻的220歐姆,和比對角供給的設置1/80是為電火花加工條件。只有電容是切斷了從電火花加工過程發(fā)生變化到電解加工。 電解加工掃描路徑的電極是電火花加工一樣。 供給的比例是0對角線。圖7顯示了電極的表面粗糙度和電解加工差距比例速。在電火花通過應用電子反制使加工的表面粗糙度可以改善。粗糙度Ra從最初的0.9毫米到0.2毫米。另一方面,電火花電極間隙隨進給速度增加的。 圖6. 橫截面的變化對加工槽的比的對角供給。電極:銅;工件:淬火鋼;電壓:150 V;電容:47 nF;電阻:220 o 圖7. 表面粗糙度和電火花間隙與進給速率的電極 3.3. 掃描電火花加工和電解加工復合加工 復合的加工實驗通過掃描電極證明，一個盒子形狀的一個3毫米平方空腔與基礎形狀的加工使用硬化鋼。圖.8顯示了掃描路徑的電極的腔加工。圖8所示掃描路徑包括四個步驟。這個循環(huán)重復的腔加工。 圖9顯示了照片的,在電火花加工形狀的腔和電解加工完成腔。首先,進行電火花加工與1/80比例的對角供給。這個循環(huán)是圖8所示的重復12次。它腔的深度是700毫米。電解加工完成后進行電火花加工。進料量的電極是10毫米/秒。掃描路徑在一樣的情況下使用電火花，掃描的數量時間一樣，電火花和電解加工在同樣的機床用序列上進行。相同的電極(銅)和加工液(水)是用于電火花加工和電解加工。 電火花加工的加工時間是2小時30分鐘,電解加工是30分鐘。表面粗糙度在電火花加工因改進而采用電解加工。底部的孔的表面粗糙度由Ra1.23毫米是降低到Ra0.5毫米。 圖9表明,電火花加工和電解加工復合加工的成功是通過掃描電極。 圖8. 掃描路徑的電極對腔行進 經過電火花加工（Ra1.23um） 經過電解加工（Ra0.5um） 圖9. 電火花加工的照片腔和電解加工完成腔 電極:銅;工作:淬火鋼;電壓:150 V;選擇供給:0.25毫米;比的對角供給中電火花:1/80;進給速率在電解加工:10毫米/ s 4. 電火花和電解加工研磨復合加工 在前面的小節(jié)中,用電火花和電解加工復合進行加工，電火花加工的表面粗糙度通過應用電子反制由Ra1.0毫米可以減小到Ra0.2毫米。雖然表面是光滑后電解加工,鏡面加工表面采用電解加工無法生產。因此,為了得到一個平滑的表面(小于0.1毫米的Ra),電解加工研磨,這是一個新開發(fā)的技術,應用于電火花加工的表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨是混合入電解液。在磨料是由電解加工去除表面氧化層，生成的結果是一種高效電解加工的過程,因為氧化層關掉了流動電流在電解加工。 4.1. 電解加工研磨的有效性 為了知道電解加工研磨的有效性,三種加工單獨進行了一個盲人孔表面加工,電火花:只有電解加工,只有磨料拋光,電解加工磨。工作材料是61 HRC淬火鋼,直徑3毫米銅桿用作電極。這些洞的底部表面比較。在實驗中,氧化鋁粉末混入電解液(水)。晶粒尺寸是5.5毫米和濃度是60 g / 升。圖10顯示了粗糙度是電解加工研磨比其他兩種加工的差別,而加工時間與電解加工研磨時間其他兩種加工方法。因此,它是表明,電解加工研磨是消除電火花疙瘩一種有效的方法。 4.2. 表面粗糙度和晶粒尺寸之間的關系 圖11顯示了表面之間的關系表面粗糙度和顆粒大小。如前所述,氧化鋁粉末混合入平均晶粒尺寸的2,5.5,9、13毫米,用的密度是60 g / 升的電解液。。表1顯示了晶粒尺寸和導電率的電解液。是一個3mm直徑的半圓電極截面,這,使用是為了提供研磨底部表面的孔。旋轉的速度電極是3000 rpm。 所有電解加工研磨表面粗糙度在這個研究是平滑比最好的表面粗糙度與電解加工(Ra0.2毫米)。 雖然沒什么數據傳播在表面粗糙度與5.5、9、13毫米尺寸、表面粗糙度具有最大2毫米Ra值和最小沒有值,見圖11。它認為沒有價值最低,因為相對的為電解質提高電解加工效應和移除更多區(qū)域的工作materialwhen工作材料之間的距離和電極更接近。而且,因為電解加工的空白加工條件的研究變得更大比晶粒大小,旋轉的電極和電解液的粘度不能申請足夠的能量到砂去除氧化層的工作材料。因此,Ra值是最大的有2毫米大小的影響。因為復合加工是不夠的。預計,如果電解加工拋光差距變得更緊密的通過改變加工條件(轉速的電極、電解液導電率和加工電壓等)、低粗糙度(Ra)加工可以用2毫米的材料 （a）經過電火花加工 （b）只有電解加工 （c）只有拋光 （d）電解加工+拋光（電解研磨） 表面粗糙度（Ra um） 1.0 0.3 0.5 0.07 電火花加工時間（min） — 4 4 3 圖10.加工孔的表面。電極:銅;加工液體: 水 4.3. 電解液的電導率 和表面粗糙度之間的關系 因為電火花和電解加工研磨污泥混合成電解液,電解質的導電率增加如果數量的復合加工時間相同電解液。因此,許多電火花和電解加工研磨是實施和電導率,電解液測量顯示表面粗糙度之間的關系和電導率的電解質。磨料的的平均晶粒尺寸為5.5毫米被用在這個實驗。這個底表面的每個加工孔測量。圖。12顯示了和表面粗糙度之間的關系電解液的電導率。雖然有數據傳播價值的表面粗糙度的洞穴作為電解液的電導率的變化,趨勢顯示的值隨表面粗糙度的增加電解液的導電性。相對光滑的表面研磨可以執(zhí)行與高電解液的導電能力。另一方面,加工間隙的增加而增加電導率因為目前的電解液密度增大。一個大加工間隙導致貧困形成精度。此外,認為高電解質電導率導致電極磨損、腐蝕的材料和工作電火花加工。為了應對工作質量要求如表面粗糙度和形式的準確性實際應用,重要的是要控制電解液的導電能力。 圖11. 表面粗糙度之間的關系和晶粒尺寸　　電壓:15 V 表1 粗糙度,晶粒尺寸和電導率的電解質 ———————————————————————— 粗糙度（#） 晶粒大小（um） 導電性（us/cm） 圖12. 表面粗糙度和電導率之間的關系的　電解液:電壓:15 V;晶粒尺寸:5.5毫米 與半圈 有太陽和行星運動 圖13. 搭接孔與旋轉電極和太陽和圓狀　行星運動電極 圖14. 電火花加工和電解加工研磨復合加工的例子 4.4. 電解加工研磨運動工具 表面粗糙度之間的關系,顆粒大小和表面之間的關系粗糙度和電導率的電解質,是節(jié)4.2和4.3所示。在這些部分,旋轉電極截面,是一個半圓,用因為它是必要的供應足夠的電解質,這是一個混合磨料。在這種情況下,截面的電極應加工完美圓狀否則,一個坑或投影生成中心的底部表面的孔。此外,表面沒有一個鏡面拋光,因為它有一個同心環(huán)結構。在為了克服這些問題,太陽和行星運動應用于復合的加工。電極和工作是旋轉并設置一個中心之間的距離旋轉。圖13顯示了一個搭接孔的照片只有旋轉一個直徑3毫米的半圓電極和太陽和行星移動3毫米直徑電極。底部表面的孔和一個半圓電極有投影和一個同心環(huán)結構?？椎谋砻娲植诙葹?.07毫米Ra。在另一方面,表面與太陽和行星運動電極沒有坑,投影和同心環(huán)結構。中心區(qū)域的孔有一個鏡面磨光表面。它的粗糙度面積是Ra0.06毫米。認為復合形狀面可以完成了應用組合的電解加工研磨和電火花與電極掃描技術。 另一個孔加工與電火花加工和電解加工研磨復合的加工,如圖14。而直徑的孔的橫截面變化的孔深變化,內表面的孔平滑通過應用電火花和電解加工研磨復合的加工技術。 5. 結論 (1)電火花和電解加工復合加工:與形成電極和通過掃描電極與簡單的形狀演示?！　? (2)可能性的電火花加工和電解加工研磨復合加工技術顯示?！　? (3)電火花表面是應用電解加工研磨提高到Ra0.06毫米。 (4)太陽和行星電極運動是新應用電解加工研磨,表面精加工的復合的孔形狀是成功地進行 參考文獻 [1] T. Kurita, M. Hattori, Development of New-Concept Desk Top SizeMachine Tool, International Journal of Machine Tools & Manufacture45(7–8) 959–965. [2] T. Kurita, S. Watanabe, M. Hattori, Study of Electrodischarge andElectrochemical Micro Machining Technology—EnvironmentallyConscious Machining with Hybrid Micro Machine Tool, in: Proceedingsof the International Workshop on Environment Benign Manufacturing,2001, pp. 65–72. [3] T. Sato, Electrochemical machining and chemical machining, AsakuraPublishing Company, 1970 (in Japanese). [4] K. Chikamori, Possibilities of Electrochemical Micromachining,International Journal of Japan Society for Precision Engineering 32(1998) 37–42. [5] N. Tomimoto, T. Magara, T. Yuzawa, N. Watanabe, Micro electricdischarge scanning technology, Journal of Japan Society for PrecisionEngineering 64 (1998) 1727–1730 (in Japanese). 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2012年 12 月 14 日 9 1、畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況）： 1.1題目背景： 采用電解加工實現模具加工具有表面質量好，使用壽命長，脫模好，成本低的優(yōu)點。通過本課題的設計，達到：（1）培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎課、技術基礎和專業(yè)課的知識，分析解決工程技術問題的能力；（2）鞏固加深擴大基本理論和技能；（3）受高級工程技術人員能力的訓練，調研、查閱文獻，制定方案、設撰寫；（4）創(chuàng)新能力和團隊精神。 基于電解過程中的陽極溶解原理并借助于成型的陰極，將工件按一定形狀和尺寸加工成型的一種工藝方法，稱為電解加工。 1.2研究意義 電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學陽極溶解的原理將工件加工成形的種特種加工方法。加工時，工件接直流電源的正極，工具接負極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形成導電通路，并在電源電壓下產生電流，從而形成電化學陽極溶解。隨著工具相對工件不斷進給，工件金屬不斷被電解，電解產物不斷被電解液走，最終兩極間各處的間隙趨于一致，工件表面形成與工具工作面基本相似的形狀。電解加工對于難加工材料、形狀復雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢。目前，電解加工已獲得廣泛應用，如炮管膛線，葉片，整體葉輪，模具，異型孔及異型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在許多零件的加工中，電解加工工藝已占有重要甚至不可替代的地位。 1.3國內外相關研究情況 電解加工以其加工速度快、表面質量好、凡金屬都能加工而且不怕材料硬、韌、無宏觀機械切削力、工具陰極無損耗、可用同一個成形陰極作單方向送進而成批加工復雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點，在20 世紀60 年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動機渦輪葉片的加工中得到應用，其后又逐漸擴大應用于鍛模型腔、深孔、小孔、長鍵槽、等截面葉片整體葉輪的加工以及去毛刺等領域，取得了顯著的技術、經濟效果。但是，在70 年代以后，隨著國際市場經濟競爭形式的變化，產品更新換代快，生產批量減小，使得電解加工的適用范圍也發(fā)生變化?？傮w看應用范圍有所減小，但應用要求卻越來越高。 在經歷大約20年的低潮后，從20世紀90年代后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機。其研究機構及人員逐漸壯大，應用領域(尤其在航天、航空、軍工領域)有所擴展，研究成果及論著數量激增，工藝技術水平及設備性能均達到了一個新的高度。 1工藝技術研究 目前，電解加工工藝技術研究涉及的方向較多，但主要集中在微秒級脈沖電流加工、微精加工、數控展成加工、陰極設計及磁場對電解加工的影響等五大領域。下面分別加以詳述。 1.1微秒級脈沖電流加工 自20世紀70年代初起，前蘇聯、美國、日本、法國、波蘭、瑞士、西德等相繼開始了對脈沖電流電解加工的研究。在國內，多家單位相繼開展了毫秒級脈沖電 流電解加工的研究并成功用于工業(yè)生產。隨著近代功率電子技術的發(fā)展，新型快速功率電子開關元件如MOSFET、IGBT等出現，使得有可能實現微秒級脈沖電流電解加工。20世紀90年代以來，微秒級脈沖電流電解加工基礎工藝研究取得突破性進展。研究表明，此項新技術可以提高集中蝕除能力，并可實現0.05mm以下的微小間隙加工，從而可以較大幅度地提高加工精度和表面質量，型腔最高重復精度可達0.05mm，最低表面粗糙度可達Ra0.40μｍ，有望將電解加工提高到精密 加工的水平，而且可促進加工過程穩(wěn)定并簡化工藝，有利于電解加工的擴大應用。 國內外眾多研究機構利用微秒級脈沖電流開展了模具型腔及葉片型面加工、型腔拋光、電解刻字、電解磨等工藝可行性試驗以及氣門模具生產加工試驗[1，3]，研究成果進一步從工藝角度證實了上述結論。 1.2微精加工 從原理上而言，電化學加工技術可分為兩類：一類是基于陽極溶解原理的減材技術，如電解加工、電解拋光等；另一類是基于陰極沉積原理的增材技術，如電鍍、電鑄、刷鍍等。這兩類技術有一個共同點，即材料的去除或增加過程都是以離子的形式進行的。由于金屬離子的尺寸非常微小(10-1nm級)，因此，相對于其它“微團”去除材料方式(如微細電火花、微細機械磨削)，這種以“離子”方式去除材料的微去除方式使得電化學加工技術在微細制造領域、以至于納米制造領域存在著極大的研究探索空間。從理論上講，只要精細地控制電流密度和電化學發(fā)生區(qū)域，就能實現電化學微細溶解或電化學微細沉積。微細電鑄技術是電化學微細沉積的典型實例，它已經在微細制造領域獲得重要應用。微細電鑄是LIGA技術一個重要的、不可替代的組成部分，已經涉足納米尺寸的微細制造中，激光防偽商標模版和表面粗糙度樣塊是電鑄的典型應用。但電化學溶解(成型)加工的雜散腐蝕及間隙中電場、流場的多變性嚴重制約了其加工精度，其加工的微細程度目前還不能與電化學沉積的微細電鑄相比。目前電化學微精成型加工還處于研究和試驗階段，其應用還局限于一些特殊的場合，如電子工業(yè)中微小零件的電化學蝕刻加工(美國IBM公司)、微米級淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學)已取得了很好的加工效果，精度已可達微米級。微細直寫加工、微細群縫加工及微孔電液束加工，以及電解與超聲、電火花、機械等方式結合形成的復合微精工藝已顯示出良好的應用前景。 數控展成加工 傳統的拷貝式電解加工的陰極設計制造困難，加工精度難以保證。尤其對整體葉輪上的扭曲葉片之類通道狹窄的零件表面，由于受工具陰極剛性及加工送進方式的限制，拷貝式電解加工更難以完成其加工任務。20世紀80年代初，以簡單形狀電極加工復雜型面的柔性電解加工——數控展成電解加工的思想開始形成，它以控制軟件的編制代替復雜的成形陰極的設計、制造，以陰極相對工件的展成運動來加工出復雜型面。這種加工方法工具陰極形狀簡單，設計制造方便，應用范圍廣，具有很大的加工柔性，適用于小批量、多品種、甚至單件試制的生產中。80年代中期，前蘇聯烏法航空學院特種加工工藝及設備研究所以 過程控制為突破口，設計了一種柔性電解加工單元，應用特殊的電流脈沖波形和高選擇性的電解液，加工精度達0.02mm，表面粗糙度達Ra0.2～0.6μm。波蘭華沙工業(yè)大學的Kozak教授于1986年率先提出了電解銑削的思想，以棒狀旋轉陰極作類似于圓柱狀側銑刀的成形運動來形成加工表面，成功地應用于直升機旋翼座架型面的加工，加工中采用NaNO3電解液，精度可達±0.01～0.02mm，表面粗糙度達Ra0.16～0.63μm。波蘭Cracow金屬切削學院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球頭銑刀的工具陰極，進行了型面光整加工的試驗研究，取得了形狀誤差小于0.01mm的加工效果 ，從而證明了該工藝在模具的光整加工方面具有很好的應用價值。美國、英國、俄羅斯都高度重視數控電解加工技術的研究并已得到應用，在新型航空發(fā)動機及航天火箭發(fā)動機的研制中發(fā)揮了重要作用。美國GE公司的五軸數控電解加工，美國、俄羅斯仿形電解加工帶冠整體葉輪代表了數控電解加工整體葉輪的國際先進水平。 2.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 根據研究對象油箱蓋熱鍛模，設計一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）連桿熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應保證工件裝夾和定位外，還應考慮導電、供液、流場分布，非加工面的保護，工件和工具（即正負極、陰陽極）之間的絕緣等問題。 課題研究的主要內容是通過對所給零件的分析，設計加工零件的陰極，以及裝夾高溫合金零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。 （1）在剛開始的時候工序的劃分以及定位基準會比較難選擇，所以就在過程中腰認真分析零件圖，了解電解加工工裝的結構特點及相關的技術要求而加工工序要根據生產類型，零件的結構來認真分析。 （2）在夾具設計的時候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調查現階段國內外比較先進的電解加工工裝結構，從整體上把握設計的方向，了解電解加工工裝的加工工藝規(guī)程及夾具的設計原理。 （3）通過大量的資料，研究零件的結構，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準和工序安排。 （4）熟悉夾具的結構選擇合理的機床及裝夾設備，確定加工余量和工序，進行精細的準確的尺寸計算，和時間的估算。 2.1 從導電方面考慮設計方案，有兩種選擇，一是將電纜線引入，用線鼻子直接接到工件陽極跟工件陰極，二是在工作箱外將電源線接到滑枕體及不銹鋼工作臺，電流通過陰極安裝板及工作臺傳導到陰極和陽極。前者線路損失小，且因工作臺、夾具均不帶電，可以采用耐蝕的非金屬材料，如采用金屬材料對不帶電的零件則加以陰極保護，防止電化學雜散腐蝕。但此方案的缺點是工作箱內導線較多，走線較復雜，布局欠佳，每次裝卸工件時還要拆卸線鼻子，并要防止正負極線鼻子相碰或正極線鼻子與工作箱相碰而引起送電時短路。所以選第二種方案。 2.2從流場方面考慮設計方案，根據電解液的流動方向、加工送進方向及加工間隙之間的幾何關系，可分為三種流動形式，即側流式、正流式和反流式?？筛鶕庸ο蟮膸缀涡螤畲_定流動形式。對于型面曲率變化不大的三維型面如一般葉片型面、葉片鍛模型腔等，可采用側流式，對于圓孔、型孔可采用正流式或反流式，對于某些復雜的型腔或型面，可在陰極上設計適當的通液槽（孔）采用正流式或反流式，或者兩種流動形式都存在的復合流動形式進行加工。針對我的零件采用復合式。在流場設計方面還應該考慮電解液流速和進口壓力。確定電解液流速的原則：（1）選則適當高的流速，能從加工間隙中帶走電解產物，且使電解液流動處于紊流狀態(tài)，這樣有利于均勻流場并消除濃差極限，（2）選擇適當高的流速以控制溫升。電解液壓力的確定，是指加工間隙進口處的壓力和電解液輸出泵的出口，考慮到管道中的壓力損失，一般電解液泵出口壓力需比電解液進口壓力高0.05-0.1pa。 2.3從陰極設計方面提出設計方案，對其陰極型管的直線度有嚴格要求。端面倒角10°，在側面間隙，約0.15~0.22mm，減去陰極單面涂層厚度約0.05mm，還有足夠的間隙空間允許電解液順暢通過；端面制成加工凸緣根據加工孔徑的大小和精度要求，確定凸緣外徑和加工刃帶的寬度。 3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 電解加工是利用金屬在電解液中產生電化學陽極溶解的原理對工件進行成形加工的特種加工，又稱電化學加工。電解加工的重點是針對不同的加工零件設計出加工該零件的陰極以及裝夾該零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。電解加工的難點是電解加工是一種復制加工, 工具陰極的輪廓形狀須根據圖紙給定的工件形狀和加工間隙的分布規(guī)律來設計，加工間隙分布的不均勻導致陰極設計非常困難。 工作定位 陰極設計 流程設計 導電 Cad二維圖 圖3.1 proe三維圖 圖3.2 圖3.1油箱蓋熱鍛模cad二維圖 圖3.2油箱蓋熱鍛模proe三維圖 4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） 1～2周：熟悉課題，完成關于電解加工的2000字文獻綜述，翻譯外文資料； 3周：確定油箱蓋熱鍛模設計及其電解加工工裝方案，繪制其結構草圖，準備開題答辯； 4～6周：進行油箱蓋熱鍛模設計及其電解加工陰極設計計算； 7～9周：進行油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設計，包括導電、供液方式和流場設計，準備中期答辯； 10～15周：完善整個電解加工工裝設計、完成裝配圖（包括三維裝配圖）及零件圖的繪制等工作； 16～18周：對所有圖紙進行校核，編寫設計說明書，所有資料提請指導教師檢查，準備畢業(yè)答辯； 5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 注：1. 正文：宋體小四號字，行距22磅。 2. 開題報告由各系集中歸檔保存。 參考文獻 1. 沈健,張海巖;鍛模電解加工工具電極的反拷和修正方法[J];電加工與模具;2001年04期 2. 張春,李毅;模具型腔的數控銑削法電解加工[J];電加工與模具;2004年04期?3. 沈健;熱鍛模電解加工工具電極的反拷和修正[J];模具工業(yè);2005年11期?4. 朱樹敏;陳淑芬;張海巖;;低濃度復合電解液的性能及應用[J];電加工;1985年06期 5. 朱樹敏;沈光祖;;鍛模的脈沖電流電解加工[J];電加工;1990年01期 6. 沈健,朱樹敏,陳遠龍;鍛模電解加工新技術[J];電加工;1998年01期 7. 朱永偉，萬勝美，朱樹敏;振動進給、脈沖電流電解加工設備及工藝的研究[J];電加工;1996年05期?8. 趙雪松,朱樹敏;鎳鈦合金球拍的電化學加工[J];電加工;1999期04期 9. 姚宏偉,盧星河;裝飾不銹鋼管材的快速電化學蝕刻[J];化學世界;2002年01期 10. 劉德成;;夾心式復合加工表面形貌特征[J];新技術新工藝;2007年03期 11. 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