買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目： 油箱蓋 鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2013 年 5 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 油箱 蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì) 摘 要 電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理將工件加工成型的一種特種加工方法。 其材料的減少過程以離子的形式進(jìn)行 ,由于金屬離子的尺寸非常微小，因此這種微溶解去除方式使得電解加工技術(shù)在制造領(lǐng)域有著很大的發(fā)展?jié)摿Α?特別是 對(duì)于難切削加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢(shì)，在航空、航天推進(jìn)器以及兵器制造上得到廣泛的應(yīng)用，成為國防工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵制造技術(shù)。 根據(jù)研究對(duì)象 油箱蓋 熱鍛模，設(shè)計(jì)一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（ 1） 油箱蓋 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(yùn)用 、 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(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場(chǎng)分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽極）之間的絕緣等問題。 關(guān)鍵詞 ： 電解加工 ， 油箱蓋 鍛模 ， 工裝設(shè)計(jì)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 is on of in be a to to of of so in In or in of of in to of to a of ( 1 ) CM ( 2 ) of ( 3 ) , UG to a of D a 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘要 . . . . 緒論 .解加工基本原理 1 解加工的工藝特點(diǎn) 6 解加工的應(yīng)用 .解加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀 .題研究內(nèi)容 9 2 油箱蓋熱鍛模電解加工陰極設(shè)計(jì) .極材料的選擇 極的尺寸設(shè)計(jì) 油箱蓋熱鍛模 電解加工工裝夾具設(shè)計(jì) . 箱蓋熱鍛模夾具定位設(shè)計(jì) .箱蓋熱鍛模夾具裝夾設(shè)計(jì) 座設(shè)計(jì) 箱蓋熱鍛模導(dǎo)電方式 箱蓋熱鍛模供液方式 箱蓋電解流場(chǎng)的設(shè)計(jì) 裝的絕緣密封 .裝總體設(shè)計(jì)圖 . 27 4 油箱蓋熱鍛模電解加工工裝工作原理 . 29 總 結(jié) .考文獻(xiàn) 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 致 謝 . 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 35 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 解加工基本原理 電解加工 （ 簡稱 是利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理，將零件加工成形的，加工過程中工具陰極和工件陽極不接觸，具有加工不受材料強(qiáng)度和硬度限制、工具陰極無損耗、不會(huì)產(chǎn)生加工變形和應(yīng)力以及加工質(zhì)量好、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。因此自電解加工問世以來，就受到制造業(yè)的廣泛重視，被應(yīng)用于加工機(jī)械加工困難的整體葉輪、葉片、炮管膛線等零件以及難加工材料成分的零件，還在鍛模、齒輪和各種型孔以及去毛刺等方面取得廣泛的應(yīng)用。 隨著整個(gè)制 造業(yè)向精密化、化發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中大量的結(jié)構(gòu)對(duì)其制造精度和制造工藝提出了越來越嚴(yán)格的要求，電解加工技術(shù)面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，在擴(kuò)展新的 應(yīng)用領(lǐng)域、提高加工精度和穩(wěn)定性、與其它加工技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用等方面。圖 解加工過程示意圖 電解加工 （ ，是利用陽極溶解的原理并借助于成型陰極將工件按一定的形狀和尺寸加工成型的一種加工工藝方法。其理 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 論基礎(chǔ)是 1834 年法拉第發(fā)現(xiàn)的金屬陽極溶解基本定律，即法拉第定律。圖 示為電解過程示意圖，圖中顯示金 屬鐵電解的過程，它由電解質(zhì)溶液、直流電源、連接電源正極的工件陽極、連接電源負(fù)極的工具陰極組成。當(dāng)接通電源后，電解反應(yīng)并未開始就發(fā)生，只有當(dāng)電壓升高到 臨界值（分解電壓）后，電解過程才開始，在陰極處開始有氣泡生成， 陽極處開始有電解產(chǎn)物出現(xiàn)。 在陰極和陽極的電極 /溶液界面上發(fā)生主要電化學(xué)反應(yīng)過程為： 陽極一側(cè)： 2e(陽極溶解 ) 22=H)2(淡綠色絮狀物 ) 4H)2+22=4H)3(紅棕色絮狀物 ) 陰極一側(cè)： 2H+2e=逸出氫 氣） 如果陽極只發(fā)生陽極溶解而沒有析出其它物質(zhì)，則根據(jù)法拉第第一定律，陽極溶解的金屬質(zhì)量為 : M=kQ= 陽極溶解的金屬體積為 : V=M/=電解加工的試驗(yàn)中可以得出，實(shí)際加工過程陽極金屬的溶解量并不和理論的計(jì)算量相同，通常是理論計(jì)算量會(huì)大于實(shí)際的溶解量，極少數(shù)情況也會(huì)發(fā)生實(shí)際溶解量大于理論計(jì)算量的情況。其原因是在理論計(jì)算時(shí)，采用了“陽極只發(fā)生確定原子溶解而沒有其它物質(zhì)析出”這一假設(shè)，而實(shí)際加工情況是： 1) 實(shí)際溶解的原子價(jià)比計(jì)算用的原子價(jià)要高或低； 2) 除金屬溶解外還有一 些副反應(yīng)消耗了一部分電流； 3) 金屬有時(shí)在電解加工過程中由于材料組織不均勻或金屬材料與電解液的匹配不當(dāng)發(fā)生剝落而不是完全由金屬均勻溶解所致。 為了表示這個(gè)實(shí)際和理論的差別，引入電流效率概念來表示實(shí)際溶解金屬所耗用的電量和通過陽極總電量的比例關(guān)系。電流效率定義為： =理論去除量 /實(shí)際去除量 影響電流效率的因素有：電流密度，電解液的種類、濃度及溫度等工藝條件。其中，作為計(jì)算電解加工速度、分析電解成型規(guī)律的必要參數(shù)之一，電流密度對(duì)于電流效率的影響可以通過實(shí)驗(yàn)獲得兩者之間的關(guān)系曲線，即 線。 電解加工是 一種由兩類導(dǎo)體串聯(lián)形成的電化學(xué)系統(tǒng)，電子得失的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在兩類導(dǎo)體界面，即電極的雙電層（如圖 關(guān)于電極的定義，在電解加工中習(xí)慣把它看成工具陰極和工件陽極，而從電化學(xué)的概念來理解，電極應(yīng)當(dāng)是包括金買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 屬電極連同其相鄰溶液的整體，表示為電極 /溶液。電解加工與普通電化學(xué)系統(tǒng)不同的是兩極間距離小，一般為 流密度遠(yuǎn)高于普通的電化學(xué)系統(tǒng)，作為電極 /溶液界面金屬的工件陽極，伴隨著氣體析出，金屬元素也隨之溶解。界面的溶液由于高速液體沖擊，電極表面擴(kuò)散層厚度大大減小，濃度梯度變大，雙電層結(jié)構(gòu)發(fā) 生畸變，流體動(dòng)力因素極大地影響了電化學(xué)步驟的液相傳質(zhì)過程。同時(shí)由于大量氣體在小間隙內(nèi)形成氣液混合體，加上溫度、蝕除產(chǎn)物的變化，使界面及極間狀態(tài)十分復(fù)雜，這也是導(dǎo)致電解加工過程不能徹底保證穩(wěn)定性和精度的重要原因 。 電極反應(yīng)發(fā)生在電極和溶液界面上，在一般的電化學(xué)系統(tǒng)中，界面的性質(zhì)對(duì)反應(yīng)速度影響很大，一方面表現(xiàn)在電極材料及其表面狀態(tài)，另一方面為界面存在電場(chǎng)所引起的特殊效應(yīng)，這是因?yàn)榻缑嫔洗嬖谥x子雙電層電位差、表面偶極層的電位差、吸附雙層的電位差（如圖 在一般電化學(xué)系統(tǒng)中形成的離子雙電層，電極表面只有少 量剩余電荷，所產(chǎn)生的電位差不大，但它對(duì)電極反應(yīng)的影響卻很大，如果電位差為 1V，界面上兩層電荷間距的數(shù)量級(jí)為 10雙電層的場(chǎng)強(qiáng)為 E=V/L=1010V/m。離子雙電層之所以能達(dá)到如此大的場(chǎng)強(qiáng)，就是因?yàn)閮蓪与姾傻木嚯x太小，這樣的場(chǎng)強(qiáng)足以使一般條件下本來不能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)變得可以進(jìn)行，如電解水。當(dāng)然也可使電極反應(yīng)速度發(fā)生極大變化，例如當(dāng)界面電位改變 應(yīng)速度可改變 。在場(chǎng)強(qiáng)的數(shù)量級(jí)超過 106V/m 時(shí)，任何電介質(zhì)均被擊穿放電，引起電離，只不過電化學(xué)體系中可供擊穿的粒子均在雙電層外。而電 解加工系統(tǒng)的電流密度及電極表面剩余電荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般電化學(xué)系統(tǒng)，這也是電解加工能夠進(jìn)行的主要因素。實(shí)際加工時(shí)，陽極溶解形成的加工間隙很大程度上受間隙流場(chǎng)、電場(chǎng)的影響，因?yàn)楣ぜc陰極間的幾何形狀差異使流場(chǎng)不能均勻分布，氣、液和固三相流間隙的成形規(guī)律十分復(fù)雜，沿程氣泡率、電解產(chǎn)物和溫度的變化使工件溶解速度不能恒定，雜散腐蝕引起已加工面的二次蝕除使加工間隙失控。工件陽極的電極 /溶液界面是形成最終成品的表面，在其發(fā)生的電化學(xué)過程是零件成形的實(shí)質(zhì)過程，因此電解加工間隙的核心是工件電極 /溶液界面，即電極的雙電層。 圖 電層分布示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 圖 極溶液界面電勢(shì)示意圖 液相傳質(zhì)有電遷移、擴(kuò)散和對(duì)流三種方式。間隙中從電極到溶液理論上可分為雙電層、擴(kuò)散層和對(duì)流層三層，從擴(kuò)散層向外為對(duì)流層，以對(duì)流傳質(zhì)為主。在緊靠電極表面的薄層液體中，不管攪拌作用如何強(qiáng)烈，電遷移和擴(kuò)散過程作為電極過程的一部分仍起著重要作用。 當(dāng) 電極表面溶液當(dāng)電極上有電流通過時(shí)，三種傳質(zhì)方式同時(shí)存在，各區(qū)域的傳質(zhì)方式以一種或兩種為主。電解加工采用高壓泵強(qiáng)力輸液，對(duì)流速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)散速度，具有實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的條件。從所傳輸?shù)牧Ｗ忧闆r看，電遷移傳輸?shù)氖钦?fù)離子， 擴(kuò)散和對(duì)流傳輸?shù)目梢允请x子、分子，也可以是其他微粒。在電遷移和擴(kuò)散過程中，溶質(zhì)與溶劑之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)；在對(duì)流傳質(zhì)過程中，溶液的一部分相對(duì)于另一部分做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)的這部分溶液中不存在溶質(zhì)和溶劑的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。陽極處開始有電解產(chǎn)物出現(xiàn)。 1 由于電解加工的工件電極本身是加工對(duì)象，兩極的形狀不是任意設(shè)計(jì)的，電極表面不可能靠改變形狀獲得均勻的擴(kuò)散層。雖然電解加工采用高壓泵高速輸送電解液，極大程度消除了因擴(kuò)散阻力引起的濃差極化，但是由于電解加工的對(duì)象一般形狀較復(fù)雜，在工件不同部位的傳質(zhì)過程存在區(qū)別。復(fù)雜零件的電解 加工，間隙各處流場(chǎng)不均勻，并且因?yàn)殡娺w移、擴(kuò)散、對(duì)流所傳輸?shù)碾x子、粒子種類和速度的差異，必然造成電解加工電極表面各處電極過程不均勻。三種傳質(zhì)方式在間隙中的不同分布、在電極表面附近溶液層中的不同比例對(duì)電極過程的影響，成為間隙形成過程中間隙不能均勻分布的重要因素。即使形狀簡單，從供液孔到加工間隙的過水面積的變化也不可避免，造成空穴、束流等。這些也是目前仍然無法找到電解加工過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)間隙分布規(guī)律的因素。微細(xì)電解加工時(shí)，由于工具電極直徑只有幾十微米到幾百微米左右，高壓、高速的電解液沖刷會(huì)影響加工精度和破壞微細(xì)電 極，所以通常采用靜液或相當(dāng)于靜液電解槽內(nèi)加工，這樣就會(huì)使加工間隙中電解液供液困難，新鮮電解液很難流入加工間隙，電解產(chǎn)物和電解產(chǎn)生的熱量也很難排除，因此，微細(xì)電解加工中必須考慮如何改善小間隙內(nèi)電解液的充足供給和電解產(chǎn)物與電解買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 熱的排出問題。在超純水微細(xì)電解加工中，超純水屬于低濃度、低電導(dǎo)率的電解液，并擁有較低的粘度，可以減少流動(dòng)的壓力損失并加快熱量及產(chǎn)物的遷移，從而可運(yùn)用于小間隙加工；另外，其較高的熱容可防止沸騰和空穴的形成，有利于小間隙、高電流密度的加工。 電解加工以其加工速度快、表面質(zhì)量好、凡金屬都能加工而 且不怕材料硬、韌、無宏觀機(jī)械切削力、工具陰極無損耗、可用同一個(gè)成形陰極作單方向送進(jìn)而成批加工復(fù)雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點(diǎn)，在 20世紀(jì) 60年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用，其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)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(lǐng)域，取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。但是，在 70年代以后，隨著國際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭形式的變化，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，生產(chǎn)批量減小，使得電解加工的適用范圍也發(fā)生變化。 總體看應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求卻越來越高 。 在經(jīng)歷大約 20年的低潮后，從 20世紀(jì) 90年代后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機(jī)。其研究機(jī)構(gòu)及人員逐漸壯大，應(yīng)用領(lǐng)域 (尤其在航天、航空、軍工領(lǐng)域 )有所擴(kuò)展，研究成果及論著數(shù)量激增，工藝技術(shù)水平及設(shè)備性能均達(dá)到了一個(gè)新的高度。 電解加工的基本原理是電化學(xué)陽極溶解，如圖 示。此種加工技術(shù)要求被加工的工件必須為導(dǎo)電材料，工具通常為紫銅、黃銅或不銹鋼材料。加工時(shí)，工件接電源正極，工具接電源負(fù)極，電源電壓通常為 5 20V，加工電流密度為20 200A/具電極向工件低速進(jìn)給，使陰極和陽極之間保持較小的加工間隙 （ ，同時(shí)， 使具有一定壓力 （ 2的電解液從間隙中流過，這時(shí)陽極工件的金屬材料被逐漸溶解，電解產(chǎn)物被高速流動(dòng)的電解液帶走，從而將工件加工成型。 2 圖 極反應(yīng)中電子與離子轉(zhuǎn)移過程示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 根據(jù)法拉第第二定律，推導(dǎo)出電解加工中陽極工件成型規(guī)律的方程組，可寫作： （ 1 上式中 間隙電解液中的歐姆壓降（ V ）； U 陰、陽極之間的電壓（ V ）； E 電解加工的陰、陽極電極電位值總和（ V ）； i 電流密度（ 2/； 電解液的電導(dǎo)率（ ）； 電解加工間隙（ ； 工件的加工速度（ ）； 電流效率； 被電解物質(zhì)的體積電化學(xué)當(dāng)量（ ）； 一般情況下，采用鉆削加工的孔具有良好的幾何精度和形位精度，并且其加工經(jīng)濟(jì)性較好，所以一直是主要的孔縫加工手段。但鉆削小孔 存在的主要問題有：鉆頭剛性較差，扭矩及軸向力大，工作時(shí)易彎曲、折斷，刀具壽命短，切屑不易排出，鉆頭冷卻困難，入鉆時(shí)難以定心，加工生產(chǎn)率低等。 為達(dá)到一定的鉆削速度，多采用每分鐘萬轉(zhuǎn)以上的鉆頭轉(zhuǎn)速，配合很小的進(jìn)給量，故對(duì)整臺(tái)機(jī)床主軸系統(tǒng)的精度要求很高。近年來發(fā)展的振動(dòng)切削加工通過使工件相對(duì)于鉆頭作一定頻率和振幅的軸向振動(dòng)，可解決入鉆時(shí)難以定心、鉆偏、排屑和斷屑等問題，在加工精度和表面質(zhì)量均有明顯改善，但生產(chǎn)效率降低。此外，采用微小的立銑刀銑削加工可以獲得很高的加工速度和良好的斷屑排屑，且通過控制走刀軌跡可以加 工幾何形狀復(fù)雜的孔縫結(jié)構(gòu)，不過鉆削加工無法加工比刀具更硬的材料，且存在加工應(yīng)力和毛刺。 解加工的工藝特點(diǎn) 與常規(guī)的切削加工方法相比，切削加工是依靠硬的工具擠壓軟的工件，使工件上多余的金屬脫離工件基體到達(dá)成型目的。然而，在電解加工中，陰、陽極是不接觸的，在陽極上發(fā)生電化學(xué)溶解反應(yīng)，陽極的金屬原子一個(gè)一個(gè)地脫離陽極表面，在陰極上發(fā)生析氫反應(yīng)。因此，電解加工具有如下特點(diǎn)： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 （ 1） 加工范圍廣。電解加工是一種非接觸式加工，工具材料可以是較軟的易加工的金屬材料，電解加工不受被加工 材料的強(qiáng)度、硬度、韌性的限制，幾乎可以加工所有的導(dǎo)電材料，加工后工件材料的金相組織基本不發(fā)生變化。因此，它常用于加工硬質(zhì)合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難切削加工材料以及薄壁、易變形工件。 （ 2） 加工效率高。常規(guī)的切削加工需要多次切削才能達(dá)到零件的尺寸精度，然而，電解加工通過簡單的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一次進(jìn)給加工出復(fù)雜的型面、型腔等，而且加工速度可以隨電流密度成比例地增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電解加工的加工效率是電火花加工的 5 10 倍。美國 司使用電解加工工藝加工發(fā)動(dòng)機(jī)部件，提高了生產(chǎn)效率，使得加工時(shí)間降低為傳 統(tǒng)切削加工時(shí)間的一半。而且電解加工速度不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。 （ 3） 加工質(zhì)量好。型面和型腔的加工精度可達(dá) 孔和套料的加工精度可達(dá) 于一般中、高碳鋼和合金鋼，可穩(wěn)定地達(dá)到 （ 4） 無工具陰極損耗。在電解加工過程中，工具陰極上只發(fā)生析氫反應(yīng)，而不發(fā)生金屬溶解反應(yīng)。 （ 5） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)簡單。電解加工的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常是直線運(yùn)動(dòng)，而沒有復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)。 （ 6） 對(duì)難加工材料復(fù)雜形狀工件的批量生產(chǎn)，電解加工是一種低成本的工藝。 盡管電解加工具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些局限性，主要表現(xiàn)為： （ 1）加工精度和加工穩(wěn)定性不高。電解加工中，影響加工精度和穩(wěn)定性的因素較多，包括電解液流場(chǎng)、加工間隙電場(chǎng)、加工電源電壓、進(jìn)給速度等 10 多個(gè)因素。 ( ) ( + ) 1 a) 加工開始 (b) 加工終止 ( ) ( + ) 3 4 1 電解加工電源； 2 工具陰極； 3 工件陽極；4 電 解液 圖 解加工原理簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 （ 2）工具陰極的設(shè)計(jì)和修正比較麻煩，周期長，因而電解加工只適合大批量生產(chǎn)。對(duì)于單件小批量生成，成本較高。 （ 3）電解加工所需的附屬設(shè)備較多，占地面積較大，而且機(jī)床需要足夠的剛性和防腐蝕性能，造價(jià)較高。電解產(chǎn)物需進(jìn)行妥善處理，否則將 污染環(huán)境。 綜上所述，電解加工對(duì)難加工材料、復(fù)雜形狀零件的批量生產(chǎn)是一種高效、高表面質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)的工藝方法，只要加工對(duì)象選擇得當(dāng)，發(fā)揮出電解加工的優(yōu)勢(shì)，就能收到良好效果。 解加工的應(yīng)用 20 世紀(jì) 60 年代初，電解加工工藝首先在炮管膛線和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用，其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)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(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果，電解加工已成為制造業(yè)中一種重要的加工工藝之一。 70 年代以后，雖然其應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求更高，且在某些新的領(lǐng)域又得 到新的應(yīng)用。 現(xiàn)在國內(nèi)外已廣泛用于葉片、機(jī)匣、深細(xì)小孔、膛線、花鍵等重要零件的加工。近二十年在民用工業(yè)如汽車、拖拉機(jī)、煤機(jī)等的鍛模加工及去除毛刺中也得到了廣泛應(yīng)用。 為適應(yīng)高新技術(shù)的發(fā)展、新型軍工型號(hào)研制的需要，以及提高電解加工自身的水平，近二十余年，國內(nèi)外在提高電解加工精度及擴(kuò)大電解加工的應(yīng)用等方面進(jìn)行了大量的研究工作。新型電解液、脈沖電流電解加工、復(fù)合電解加工、數(shù)控展成電解加工等新興工藝方法以及 動(dòng)生產(chǎn)線、 動(dòng)機(jī)床等新興電解加工設(shè)備的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)上述戰(zhàn)略目標(biāo)展現(xiàn)了廣闊的前景。 解加工 技術(shù)的研究現(xiàn)狀 隨著越來越多的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中，加工的研究得到越來越廣泛的重視。近幾年來由于許多其它領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝的引入以及對(duì)電解加工過程機(jī)理的更深入研究，電解加工一改原來加工精度不高的特點(diǎn)，被應(yīng)用于高精度結(jié)構(gòu)的加工中，在電解技術(shù)方面的研究也迅速發(fā)展起來。 微納米加工的尺寸多在幾微米以下，而普通小型加工尺寸為毫米級(jí)，中間的這段范圍（幾微米至幾百微米）稱為 著現(xiàn)代工業(yè)向精密化、化發(fā)展，微電子、航空航天、精密儀器和精密模具等領(lǐng)域中出現(xiàn)了越來越多的金屬結(jié)構(gòu)，而其中大部分的尺寸都是 們的加工精度、加工質(zhì)量、加工效買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 率等對(duì)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本有很大的影響，由于上述原因，國外近年來越來越重視 研究，因此研究這一經(jīng)濟(jì)、高效和實(shí)用的加工技術(shù)顯得很有意義。 目前電解加工發(fā)展方向主要有兩方面 ： 一是不斷追求電解加工的極限加工能力，探求微納米尺度上的加工；二是針對(duì)目前工業(yè)制造中大量存在 的 寸從幾微米至幾百微米 )的結(jié)構(gòu)， 研究如何采用電解加工經(jīng)濟(jì)、高效地進(jìn)行加工。 目前，國內(nèi)外開展這方面的研究主要包括針對(duì)硅材料的半導(dǎo)體加工技術(shù)和針對(duì)金屬 等非硅基材料的加工技術(shù)，前者研究比較系統(tǒng)、成熟 ； 而針對(duì)金屬材料，目前發(fā)展了許多不同的加工技術(shù) （ 如 術(shù)、電火花加工技術(shù)、激光加工技術(shù)等 ） ，雖然加工精度和加工尺 寸 均能 達(dá)到較高的水平，但是存在加工效率低、成本昂貴、加工范圍有限等缺點(diǎn) 。 近年來電解加工技術(shù)在整個(gè)制造領(lǐng)域，尤其是在 究中正受到越來越廣泛的重視，美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家的科研機(jī)構(gòu)相 繼開展了這方面的研究，并在加工機(jī)理、加工精度等關(guān)鍵問題上取得了一定 的 進(jìn)展。作為一種新的很有應(yīng)用前景的微型機(jī)械加工技術(shù)，電解加工在國內(nèi)的研 究才剛剛起步，需要迎頭趕上。 題研究內(nèi)容 根據(jù)研究對(duì)象 油箱蓋 熱鍛模，設(shè)計(jì)一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（ 1） 油箱蓋 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(yùn)用 、 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(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場(chǎng)分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽極）之間的絕緣等問題。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 圖 箱蓋熱鍛模二維圖 主視圖 圖 箱蓋熱鍛模二維圖俯視圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 圖 箱蓋熱鍛模三維買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 2 油箱蓋熱鍛模電解加工陰極設(shè)計(jì) 因?yàn)殡娊饧庸?duì)象本身尺寸一般為 慮到其相應(yīng)的加工精度，必須采用小間隙加工。電解的加工間隙一般為 間，遠(yuǎn)小于常規(guī)電解加工間隙的尺寸 電解加工中， 加工間隙的大小和穩(wěn)定程度是對(duì)加工得以實(shí)現(xiàn)非常重要。 電解加工間隙分為端面間隙、側(cè)面間隙和法向間隙。要保證高的成型精度，除了端面間隙要維持在一個(gè)比較小的水平外，側(cè)面間隙的大小隨加工深度的變化也必須保證在較小的范圍，這樣才能保證加工微孔的錐度和加工窄縫側(cè)壁的 垂直度。 在電解加工應(yīng)用和研究的初期，甚至當(dāng)今在實(shí)際生產(chǎn)中，還大都采用上述近似的研究方法，最典型的是 。它是基于如下簡化電場(chǎng)的假設(shè)條件下進(jìn)行研究的。 （ 1） 沿電流線方向，電位梯度不變；在同一電流線上，有相同的電場(chǎng)強(qiáng)度。 （ 2） 從陽極等位面 （ a=U） 開始，到陰極等位面 （ c=0） 止，電位逐漸減小，等位面與電流線正交，電流線有陽極指向陰極。 （ 3） 取電流效率為常數(shù)（對(duì) 解液電解液在任何電流密度條件下可取 為常數(shù)；對(duì) 可近似為常數(shù)）；在同一電流線上取電解液導(dǎo)電率相同。 基于以上假設(shè)，則可認(rèn)為：在同一電流線上，電流密度相同；又因?yàn)橄惹耙鸭s定加工出于平衡狀態(tài)，且電解加工間隙很小 （ 1，則在工件被加工表面法向與工具陰極表面法向間夾角不大的情況下，近似認(rèn)為電流線同時(shí)垂直工件及陰極表面，取電力線的直 線長度替代實(shí)際呈弧線形狀的電力線。如此，求解電解加工之間隙長度問題就轉(zhuǎn)化為求解相應(yīng)處電力線長度的問題，可才用歐姆定律建立起近似電流線長度與加工電壓的關(guān)系；再基于法拉第電解定律導(dǎo)出陽極表面電解速度的大小以及最終陰、陽極型面相互之間的幾何關(guān)系。參照?qǐng)D 有關(guān)成型規(guī)律的方程組可寫作： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 （ （ i （ 2. 3） 在加工平衡狀態(tài)： v （ c o s c o s R （ 上 式中 U陰、陽極之間的電壓 （ V） ； E電解加工陰、陽極電極電位值總和 ； 隙電解液中的電壓降 （ V） ； i電流密度 （ A/ 電解液導(dǎo)電率 （ 1/； 電解加工間隙 （ ； 陰極送進(jìn)速度 v 與工件陽極表面法向之間的夾角； 對(duì)應(yīng)上述 =0 處的平衡加工間隙 （ ； h對(duì)應(yīng) =0 處的平衡加工間隙，通常又稱端面平衡間隙 （ ； 極被加工表面的法向蝕除速度，通常簡稱為工件加工速度 （ cm/s） ； v工具陰極送進(jìn)速度 （ cm/s） ； 電流效率； 體積電化當(dāng)量 （ s） 。 圖 于簡化電場(chǎng)的成型規(guī)律描述 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 以上方程組就是基于簡化電場(chǎng)進(jìn)行成 型規(guī)律計(jì)算和陰極設(shè)計(jì)的實(shí)用計(jì)算式，也就是常用的 。 電解加工陰極的設(shè)計(jì)除了最常用的 外，對(duì)于一些加工性狀簡單的工件，可以采用等間隙分布的原則進(jìn)行陰極的設(shè)計(jì)。等間隙分布的原則是指在工件原有的尺寸上進(jìn)行同等間隙的縮放，縮放后得到陰極的形狀尺寸。這種設(shè)計(jì)方法較簡單，但是卻有局限性，對(duì)于那些型腔復(fù)雜的工件不能夠使用，只適合形狀簡單的工件。 以上兩種方法都是基于簡化電場(chǎng)分布的陰極設(shè)計(jì)方法，對(duì)于實(shí)際電場(chǎng)分布的陰極設(shè)計(jì)方法，這里介紹一種有限元法。如圖 出了一組工具陰極族的求解結(jié)果。其依據(jù)是已知的工件 陽極形狀和約定的工藝條件：陽極邊界電位 a=U，電解液的電導(dǎo)率和電流效率均為常數(shù)。有圖 以看出，所求解的陰極不只是一個(gè)，而是一“族”，即圖中除陽極邊界外的等位面都可以作為陰極邊界，不同的只是陰極邊界電位，或者說陰、陽極之間的電位差不同，加工間隙值不同，但都能加工出同樣的陽極型面。 7 圖 解的工具陰極族 在占電解加工中大部分的微孔窄縫加工中，由于間隙無法直接測(cè)量，通常采用加工孔徑和工具電極直徑之差的一半（即側(cè)面間隙大?。﹣黹g接評(píng)定加工間隙。電極側(cè)壁的絕緣是必須的，加工間隙如圖 2示買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 220 22 （ 2 電解中側(cè)壁絕緣的工具電極一般不保留圖 2所示的寬度為 b 的工作帶，即式 （ 2內(nèi)的參數(shù) b 趨近于 0，故加工中側(cè)面間隙 。 電解時(shí)加工間隙很小，間隙內(nèi)電解液的量也很少，如果要實(shí)現(xiàn)和勻速電解加工一樣的加工速度，間隙內(nèi)的溫升和氣泡析出將極大的影響電導(dǎo)率變化，而且排出電解產(chǎn)物比勻速加工困難，其對(duì)穩(wěn)定加工的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于勻速加工，所以通 常采用低速加工或者非勻速進(jìn)給方式加工，以提高加工穩(wěn)定性，但其平均進(jìn)給速度將顯著低于勻速進(jìn)給電解加工，導(dǎo)致加工效率下降。 在電解中采用有效的工具陰極復(fù)雜運(yùn)動(dòng)進(jìn)給方案，可以維持在小間隙下穩(wěn)定進(jìn)行加工，不僅可以提高加工穩(wěn)定性，而且還可以提高加工精度。 對(duì)于單軸電解加工而言，加工對(duì)象的局限性較大，只局限于獲得其表面形狀由精確復(fù)制工具電極的表面形狀而來的加工對(duì)象，無法加工空間螺旋槽等類似結(jié)構(gòu)。另外，電解加工出的微孔的圓度、尺寸精度等在很大程度上受加工流場(chǎng)的影響。加工間隙內(nèi)電解液的更新是 否及時(shí)會(huì)直接影響加工流場(chǎng)是否均勻穩(wěn)定。由于電解加工的間隙微小，電解液更新困難，因此可以考慮采取新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)更新電解液和排除電解產(chǎn)物的功能。 因此，有必要根據(jù)電解加工的獨(dú)特性，設(shè)計(jì)一種電解加工機(jī)床，其本體結(jié)構(gòu)必須兼顧好的系統(tǒng)剛性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小型化和方便的操作維護(hù)性，有利于加工穩(wěn)定地維持在微小間 隙下，剛度大，精度高，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)盡可能擴(kuò)展加工對(duì)象的多樣性。 s b 絕緣層 工具電極 工件 b 圖 2解加工間隙示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 極材料的選擇 陰極材料一般選黃銅或?qū)щ娦阅芎?、便于補(bǔ)焊修理電解加工中造成的短路燒傷缺陷的低碳鋼 。 陰極設(shè)計(jì)時(shí) ,首先是選擇或確定加工底部的間 隙值 ,間隙值值越小 ,加工的質(zhì)量越高 ,但也越容易短路 ,造成流場(chǎng)設(shè)計(jì)復(fù)雜。通常 ,影響間隙值的因素較多 ,所以在機(jī)床、電源條件允許的情況下 ,建議取間隙值在 隙的計(jì)算一般分下列三種情況。第一種是圓弧部分的間隙計(jì)算，第二種是形鍛斜度 7位置間隙計(jì)算，第三種是有 45斜面處的間隙計(jì)算。 極的尺寸設(shè)計(jì) 陰極的尺寸設(shè)計(jì) 其關(guān)鍵在于陰極齒頂面及兩側(cè)面的錐度齒頂角齒側(cè)角的取值錐度的大小直接影響陰極齒的長度和銅鎢合金材料的使用量更重要的是將決定加工法向間隙的數(shù)值最終影響加工精度加工穩(wěn)定性和 生產(chǎn)效率為了既能保證加工速度粗加工過程中 ， 法向間隙較小火花短路較多精加工段的設(shè)計(jì) ， 是為了去除粗加工留下的尺寸余量及表面缺陷以基本上滿足尺寸和表面質(zhì)量的要求由于精加工段的加工過程是處于一種過渡狀態(tài)最終很難保證各個(gè)齒形的一致 。 因此還需要通過拋光段的加工來對(duì)全齒進(jìn)行最后一道精整從而確保工件的尺寸精度和表面質(zhì)量通常拋光圈寬度 b 取 如表 表 示，總和了在各種加工條件下當(dāng)前采用的間隙值范圍，可以作為選用的參考。 表 同電解加工方式的加工間隙范圍 加工方式 間隙范圍 /性電解液 流電流 惰性電解液非線性加工，混氣加工 續(xù)進(jìn)給 沖電流 振動(dòng)進(jìn)給 0 期 循環(huán)多次對(duì)刀 0 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 表 同工序的平均間隙范圍 工序種類 間隙值 /限范圍 常用范圍 孔及型腔加工： 小孔（直徑在 8下） 型腔（型面長度 3 40 型腔（型面長度 40上） 片型面加工 葉型長度 100下 00 200 00 300 解車： 預(yù)鉆通孔（直徑在 10下） 表面 解磨：金屬陰極 電磨輪 解切削： 盤形陰極（直徑在 100下） 電極（厚度在 30下） 據(jù)表 表 擇 油箱蓋熱鍛模 電解加工的加工間隙為 根據(jù)等間隙分布的原則可設(shè)計(jì)出 油箱蓋熱鍛模 電解加工的陰極的形狀與尺寸，如圖 示。 進(jìn)液 孔與出液孔的大小。在計(jì)算進(jìn)出液孔大小之前，首先要計(jì)算過液面積，然后根據(jù)所計(jì)算的過液面積計(jì)算進(jìn)出液孔的大小。 進(jìn)液孔的計(jì)算： 如圖 示，加工初始時(shí)刻的進(jìn)液處的過液面的形狀與尺寸，根據(jù)圖可計(jì)算出過液面積 h= 實(shí)際進(jìn)液面積應(yīng)取其 ，則實(shí)際進(jìn)液面積為 S= 根據(jù) 以上可設(shè)計(jì)進(jìn)液孔為 3 孔 6。進(jìn)液孔直徑的選用，應(yīng)使它的截面積大于起始間隙截面積，為了適應(yīng)加和延伸的增液槽的需要，進(jìn)液孔的截面積應(yīng)予以加大。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 圖 液孔處的過液面的外形與尺寸 出液孔的計(jì)算： 如圖 示，加工初始時(shí)刻的出液處的過液面的形狀與尺寸，根據(jù)圖可算出過液面積 h=69 圖 液孔處的過液面的外形與尺寸 實(shí)際出液面積 應(yīng)與其相等，則實(shí)際出液面計(jì)為 S= 根據(jù)以上可設(shè) 計(jì)出液孔為 3 孔 4。 圖 極二維 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 3 油箱蓋熱鍛模電解加工工裝夾具設(shè)計(jì) 箱蓋熱鍛模夾具定位設(shè)計(jì) （ 1） 工件的定位的基本原理 a 六點(diǎn)定則 ： 用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為 “六點(diǎn)定位原則 ”，簡稱 “六點(diǎn)定則 ”。 六點(diǎn)定則是工件定位的基本法則，用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，起支承點(diǎn)作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 b 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系 ： 工件定位時(shí)，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時(shí)要限制，有時(shí)可不限制，視具體情況而定。習(xí)慣上，工件的六個(gè)自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個(gè)，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 c 在工件定位時(shí)，以下情況允許不完全定位： 加工通孔或通槽時(shí)，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 毛坯（本工序加工前）是軸對(duì)稱時(shí)，繞對(duì)稱軸的角度自由度可不限制。 加工貫通的平面時(shí)，除可不限制沿兩個(gè)貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的定位稱為重復(fù)定位。重復(fù)定位分兩種情況：當(dāng)工件的 一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，并對(duì)加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱為不可用重復(fù)定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工。因此，不可用重復(fù)定位是不允許的。 當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增強(qiáng)工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實(shí)際中，可用重復(fù)定位被大量采用。 d 基準(zhǔn)、對(duì)定位元件的基本要求 ： 定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合；盡量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)使工件安裝 穩(wěn)定，加工中所引起的變形最?。粦?yīng)使工件定位方便，夾緊可靠。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 e 對(duì)定位元件的基本要求 足夠的精度、足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。 （ 2） 工件定位方式及其定位元件 a 工件以平面定位。工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨(dú)立定位的作用。輔助支承用來加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。 b 工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準(zhǔn)，如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等 。 c 工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時(shí)，常用的定位元件有： V 形塊、定位套和半圓套 。 圖 裝夾具 箱蓋 熱鍛模夾具 裝夾 設(shè)計(jì) (1)夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。 動(dòng)力裝置 產(chǎn)生夾緊力。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾 緊力的來源，夾緊分手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊。手動(dòng)夾緊是靠人力；機(jī)動(dòng)夾緊是采用動(dòng)力裝置。常用的動(dòng)力裝置有液壓裝置、氣動(dòng)裝置、電磁裝置、電動(dòng)裝置、氣 夾緊裝置 傳遞夾緊力 ， 動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)。傳遞機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構(gòu)件組成，一是接受原始作用力的構(gòu)件，二是中間傳力機(jī)