开题报告-电解扩孔机床用扩孔阴极的研究

2014 届毕业设计（论文） 二级学院： 延陵学院 班 级： 10 机 Y1 学 生： 陆栋 学 号： 10120121 指导教师： 干为民 职 称： 教授 开题报告 (含 课题来源 ，研究价值，国内外研究现状研究内容，研究方 法，研究思路，论文提纲，预期目标，时间安排及参考文献等。字数为 3000 以上 )： 课题名称 电解扩孔机床用扩孔阴极的研究 课题类型 毕业设计 毕业论文 1.课题来源 现根据江苏 省 “六大人才高峰 ”项目 “五轴联动数控电解磨床开发 ”（项目编号：2012-ZBZZ-011） 。 项目要求，研制出一种适用于 高压储压腔 的电解扩孔，要求： 1、设计研制适用于高压储压腔 的 扩孔阴极 。 2、编写 电解扩孔 加工程序。 3、完成 电解扩孔 加工工艺试验，得验电解 扩孔阴极的设计合理性 。 4、完成 英文论文的翻译工作。 2.研究价 值 电解加工是 基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工。 电解加工是对作为阳极的金属工件在电解液中进行阳极溶解而去除材料、实现工件加工成形的工艺过程。工件阳极与工具阴极间保持很小的间隙 (一般在0.1 1mm 范围内 )，电解液从加工间隙中不断高速 (6 30m/s)流过，以保证带走阳极溶解产物和电解电流通过电解液时所产生的焦耳热，同时流动的电解液还具有减轻极化的作用；工件阳极接直流电源的正极，工具阴极接直流电源的负极，直流电源电压一般为 10 24V)，在上述两项工艺条件下，则通过两极加工间隙的电流密度很高，高达（ 10 100） A/cm2 数量级。电解加工具有以下一些优点： （ 1）可加工各种高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属材料； （ 2）可加工各种具有复杂曲面、复杂型腔和复杂型孔等典型结构的零件； （ 3）加工表面质量好； （ 4）加工生产率高； （ 5）加工过程中工具阴极无损耗。 扩孔阴极是电解扩孔机床的 “刀具 ”， 用于高压储压腔的快速高效加工，对于提升我国机械装SJ002-1 备制造水平具有重要意义。 因此， 电解扩孔机床用扩孔阴极的研究具有理论与实际意义 。 3.国内外研究现 状 电解加工在国外是五十年代出现的。由于它具有效率高、质量好。复杂型面 可一次成型 ,以及不受被加工材料机械性能的限制 ,工具耗损小等优点 ,所以受到普遍重视。六十年代 ,在航空发动机叶片及锻模加工方面取得了比较显著的成效 , 因此 ,得到比较迅速的发展。但是，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， 是的电解加工的适用范围也发生变化。总体看应用范围有所减小，但应用要求却越来越高，由于电解加工的技术特点， 在某些领域又得到新的应用。 80年代以来电解加工的应用主要有： 1.叶片型面加工 2.炮管膛线加工 3.模具加工 4.整体叶盘加工 5.特殊孔类加工 6.钛合金、高温耐热合金薄壁机匣加工 7.电解去毛刺 8.电解研磨复合抛光 9.在线电解修整超细金刚石、 CBN 磨轮等 我国自 1958年在膛线加工方面成功地采用了电解加工工艺并正式投产以来，电解加工工艺的应用有了很大的发展，逐渐在各种膛线、花键孔、深孔、内齿轮、链轮、叶片、异性零件及模具等方面获得了广泛应用。 1.深孔扩孔加工 2.异性孔加工 3.型腔加工 4.调料加工 5.叶片加工 6.电解倒棱去毛刺 7.电解刻字 8.电解抛光 4.研究方法 根 据零件形状，供液方法特点和加工要求，电解液的流向采用横行流动。为保证电解液的充分供给，预先粗选各孔孔径，供液孔的总截面积必须大于阴阳极的最大过水面积，工业孔截面积 S2,阴阳极之间最大供液面积 S1，孔数 n。 nS2大于等于 S1. 设阴极直径为 Dc，零件加工后孔径为 D，工业孔直径为 d1 在扩孔加工中，如图 4所示，电解液从进液口进入聚液套，经进液锥套，分液锥帽分液到达加工间隙，分液锥帽孔数 n 为 &，阴极直径 Dc 为 17mm。零件加工后孔直径为 19mm。代入式 2有 d1大于等于 3mm。及分液锥帽上的孔径为 3mm。 扩孔阴极由工作部分前引导和后引导组成，固定式电极如图 5所示，阴极左端通过螺纹和下锥帽 1连接，起到固定阴极作用，绝缘套 2和下锥帽 1采用过盈配合来放置工件，起到隔离正负电的作用，同样右端通过上锥帽 5确定阴极和工件的相对位置并固定，和夹具中的另一个锥帽过盈联截用以定位，两端的锥形帽和夹具上的锥碗配合使用，以保证阴极和工件的同轴要求，工作部分在电解液作用下进行加工。 通过 PRP-E 作出三维设计方案并用 FLUENT 软件模拟出效果流程，从而设计出解决阴极的出口电解液流场均匀性问题的内容。 5.研究思路 采用电解加工 的方法解决传统机械切削中 的扩孔难题。 (1) 采用立式布局固定阴极式加工的方式 , 装 单。 ( 2)扩孔电解加工与机械加工一样需精却 定位机构。 (3) 针对电解加工的特殊要求 , 需设计导电机构， 供液机构。 扩孔用于扩大已加工出的孔，它常作为孔的半精加工及绞孔前的预加工。一般尺寸精度可达IT10-IT9，表面粗糙度可达 Ra25-6.3纳米。扩孔加工特点 1.切削深度较钻孔时大大减小，切削阻力小，切削条件大大改善 2.避免了横刃切削带来的不良影响 3.产生切削体积小，排屑容易。 阴极（ Cathode)是电化学反 应的一个术语。指的是得电子的极，也就是发生 还原反应 的极。在 原电池 中，阴极是 正极 ；电子由 负极 流向 正极 ，电流由正极流向负极。溶液中的 阳离子 移向正极，阴离子移向 负极 。在 电解池 中阴极与电源的 负极 相连。阴极总是与 阳极（ Anode ）相对应而存在的。 在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种 阳离子 时，按 金属活动性 顺序，越不活泼的金属，其阳离子的 氧化性 越强，越容易被还原。在 水溶液 中，铝之前的金属的阳离子不可能被还原 6.预期目标 本课题根据电解扩孔加工的基本原理，研究开发一种 扩孔阴极 。 1、设计研制适用于高压储压腔 的 扩孔阴极 。 2、编写 电解扩孔 加工程序。 3、完成 电解扩孔 加工工艺试验，得验电解 扩孔阴极的设计合理性 。 4、完成 英文论文的翻译工作。 7.时间安排 第 1、 2 周， 查阅资料，完成开题报告。 第 3、 4 周，制定研究方案，设计研制工具阴极。 第 5、 6 周，机床操作培训，完成试验的准备工作。 第 7、 8 周，设计试验。 第 9、 10、 11、 12 周，进行正交试验工作，找出较优工艺参数，得到加工规律。 第 13、 14、 15、 16 周，撰写研究论文，完成 英文论文的翻译工作 。 8.参考文献 1 范植坚 . 电解加工技术及研究方法 M . 第 1 版 . 北京 : 国防工 业出版社 , 2004. 2 王至尧 . 材料电化学加工技术 M / /中国机械工程学会 , 中国 材料 研究学会 . 中国材料工程大典 . 第 24 卷第 4 篇 . 北京 : 化学 工业出版社 , 2005. 3 王世骏 . 变深度退壳槽的电解加工 J . 机械工程学报 , 2000, 8 ( 2) : 1 9. 4 钱相云 , 张才菲 , 王若曦 . 一种高精度夹具的设计原理 J . 航 空精密制造技术 , 1998, 34( 2) 5 贾明浩 . 电解加工的流场设计 J . 模具制造技术 , 2006, 12: 56 59. 6 向显德 . 试论电解加工的流场设计 J . 兵工学报 , 1999, 15( 8) : 12 19. 7 张丽娟 . 电解加工阴极的计算机辅助设计 D . 西安 : 西安工业大学硕士学位论文 , 2006. 8朱荻 . 特种加工技术的应用与发展 J . 航空精密制造技术 , 1995, 31 ( 4) : 18- 21. 9曾伟梁 . 微细阵列电极阵列孔的组合电加工关键技术研究 D . 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学 , 2008. 6上海纺织工学院、哈尔滨工业大学、清华大学主编 .机床设计图册 M.上海上科学技术出版社， 1979 8董霖主编 .数控技术及加工编程实训教程 M.成都：西南交通大学出版社， 2007.2 9 戴曙主编 .金属切削机床 M. 北京：机械工业出版社， 1993.5（ 2010.1 重） 10机床设计手册编写组编 .机床设计手册（第 1、 2、 5 卷） M. 北京：机械工业出版 社，1980.8 11 周利平主编 .数控技术及加工编程 M.成都：西南交通大学出版社， 2007.3 12 邢启恩，任雷主编 .Sol