高温合金零件电解加工工装设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目：高温合金零件电解加工工装设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师2012年12月17日1、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）：1.1题目背景电解加工以其加工速度快、表面质量好、凡金属都能加工而且不怕材料硬、韧、无宏观机械切削力、工具阴极无损耗、可用同一个成形阴极作单方向送进而成批加工复杂型腔、型面、型孔等优点。研究对象是加工精度难以保证、工件材料硬度高，难切削，工序冗长、良品率低；加工后零件存在残余变形，即使在生产过程中采取校形、时效措施，但合格品在库存时由于残余应力的释放又会造成零件再次变形而成为非合格产品，不能与其它零件进行装配。采用电解加工需要设计一套工装，通过工艺试验修正曲面阴极的形状。1.2研究意义通过本课题的设计，达到：（1）能够充分了解到电解加工原理及应用；（2）培养学生综合运用所学的基础课、技术基础和专业课的知识，分析解决工程技术问题的能力；巩固加深扩大基本理论和技能；（3）受高级工程技术人员能力的训练；调研、查阅文献，制定方案、设计、撰写。（4）创新能力和团队精神。1.3国内外相关研究情况电解加工在20世纪60年代初,首先在炮管膛线和航空发动机涡轮叶片的加工中得到应用,其后又逐渐扩大应用于锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮的加工以及去毛刺等领域,取得了显著的技术、经济效果。在70年代以后,随着国际市场经济竞争形式的变化,产品更新换代快,生产批量减小,使得电解加工的适用范围也发生变化。电解加工现已成为航空航天制造业中一种关键技术,被广泛地应用在发动机叶片等零部件的生产中，而且电解加工在兵器、汽车、医疗器材、电子、模具等行业中得到了许多应用。国外很多研究机构对电解加工进行了大量的研究投入,并且在多方面取得了显著进展。2、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施：2.1研究的主要内容研究的主要内容是高温合金零件如图1和图2所示，设计一套加工该零件的电解加工工装，包括：（1）高温合金零件电解加工阴极；（2）装夹高温合金零件电解加工的阴极和工件的夹具装置；（3）运用Pro/E、UG等软件画出高温合金零件电解加工工装三维装配图。电解加工装置除了应保证工件装夹和定位外，还应考虑导电、供液、流场分布，非加工面的保护，工件和工具（即正负极、阴阳极）之间的绝缘等问题。图1高温合金零件二维图图2高温合金零件三维图2.2采用的研究方案、研究方法或措施针对对这次毕业设计可以从阴极设计方面、流场设计和导电三个方面设计方案。阴极的设计可根据加工零件的形状设计，在流场方面根据电解液的流动方向、加工送进方向及加工间隙之间的几何关系，可分为三种流动形式，即侧流式、正流式和反流式。可根据加工对象的几何形状确定流动形式。对于型面曲率变化不大的三维型面如一般叶片型面、叶片锻模型腔等，可采用侧流式，对于圆孔、型孔可采用正流式或反流式，对于某些复杂的型腔或型面，可在阴极上设计适当的通液槽（孔）采用正流式或反流式，或者两种流动形式都存在的复合流动形式进行加工。在导电方面导流结构主要取决于电解液的流动方式，正流式加工的导流段置于阴极本体内，反流式要设计专门的水套，与阴极体共同构成进水的导流腔，侧流式的导流段则置于夹具本体或阴极导向装置中。导电回路有两类结构：一是引入导线，将其终端的线鼻子直接压紧到工件及阴极的导电面上，；另一类是通过工作台将电流传输到夹具定位快上，通过阴极安装板传输到工具阴极上。另外夹具与机床应可靠地绝缘，严格防止漏电。方案一：在阴极设计方面，针对加工零件的几何形状采用两个预先成型的阴极双面同步加工、同步到达终点的控制方案。加工过程中叶片毛坯竖直或水平装夹，阴极平行于缘板进给。在流场设计方面，根据加工对象的几何形状确定流动形式为侧流式。在导电方面，由流动形式为侧流式可设导流段置于夹具本体或阴极导向装置中，导电形式采用引入导线，将其终端的线鼻子直接压紧到工件及阴极的导电面上的方式。方案二：针对加工零件的几何形状采用两个预先成型的阴极双面同步加工、同步到达终点的控制方案。加工过程中叶片毛坯竖直或水平装夹，阴极平行于缘板进给。在流场设计方面，根据加工对象的几何形状确定流动形式为侧流式。在导电方面，由流动形式为侧流式可设导流段置于夹具本体或阴极导向装置中，导电形式采用通过工作台将电流传输到夹具定位快上，通过阴极安装板传输到工具阴极上的方式。方案三：在阴极设计方面，针对加工零件的几何形状采用全方位加工（360ºEMC）方式.该方式使阴极斜向进给，是阴极相对叶身轴线呈45º或60º方向进给。在流场设计方面，根据加工对象的几何形状确定流动形式为侧流式。在导电方面，由流动形式为侧流式可设导流段置于夹具本体或阴极导向装置中，导电形式采用引入导线，将其终端的线鼻子直接压紧到工件及阴极的导电面上的方式。根据以上三种方案，进行比较选择出其中一种较好的方案进行设计。经过选择，从以上三种方案中初步确定采用方案一。3、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作：3.1研究的重点及难点电解加工是利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理对工件进行成形加工的特种加工，又称电化学加工。电解加工的重点是针对不同的加工零件设计出加工该零件的阴极以及装夹该零件电解加工的阴极和工件的夹具装置。电解加工的难点是电解加工是一种复制加工,工具阴极的轮廓形状须根据图纸给定的工件形状和加工间隙的分布规律来设计，加工间隙分布的不均匀导致阴极设计非常困难。阴极材料一般选黄铜或导电性能好、便于补焊修理电解加工中造成的短路烧伤缺陷的低碳钢。阴极设计时,首先是选择或确定加工底部的间隙值,间隙值值越小,加工的质量越高,但也越容易短路,造成流场设计复杂。通常,影响间隙值的因素较多,所以在机床、电源条件允许的情况下,建议取间隙值在0.15mm0.30mm之间。另外，流场的设计也是电解加工研究的重点和难点。流场形式的选择以及流场均匀性的设计，对电解加工质量的影响非常重要。所以要设计好电解加工的流场。流场的设计,是指阴极到加工区的设计。其设计原则是:电解液顺利通过并完全覆盖阴极端面,不得有任何空区、死水区和涡流区。而且，流场设计要均匀。流畅均匀性是指加工面上各处流量充足、均匀，不发生流线相交和其他流场缺陷如空穴现象、分离现象等。3.2前期已开展工作前期工作主要有认真阅读课程设计任务书，了解课程设计任务书中的要求。并上网查阅相关电解加工的知识，初步了解什么是电解加工以及为何要进行电解加工。到校图书馆借阅书籍电解加工技术及其研究方法和电解加工技术及其研究方法查看书籍中关于电解加工的介绍和有关叶片电解加工的知识的介绍。并且读书时做读书笔记，把重要的知识和不理解的知识记录在本上，并和老师进行讨论，在老师的帮助下解决问题。上网查阅关于电解加工的期刊及文献，进一步了解什么是电解加工，电解加工过程是如何进行的。另外认真分析老师所给高温合金零件的结构以及尺寸，用CAD完成高温合金零件的二维图，用Pro/E完成高温和及零件的三维图。4、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）：12周：熟悉课题，完成关于电解加工的2000字文献综述，翻译外文资料；3周：确定高温合金零件的电解加工工装方案，绘制其结构草图，准备开题答辩；46周：进行高温合金零件电解加工阴极设计计算；79周：进行高温合金零件电解加工工装设计，包括导电、供液方式和流场设计，准备中期答辩；1015周：完善整个电解加工工装设计、完成装配图（包括三维装配图）及零件