机械毕业设计（论文）开题报告-电液束特种加工机床设计.doc

毕业设计(论文)开题报告题目： 电液束特种加工机床设计院（系） 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 090204 姓 名 学 号 090204107 导 师 2013年 3 月 5 日 1 毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义） 1.1课题背景电液束加工技术可以解决复杂异型零件的加工质量偏低的问题，采用电液束特种加工技术提高加工精度与加工效率，本课题是设计这样的加工机床来满足工艺的需要。电解液加工技术简介：电液束加工原是国外比较了激光打孔、电子束打孔、电火花小孔加工和电解小孔加工方法存在的优缺点后, 在金属型管电极小孔加工基础上发展起来的一种小孔加工方法【1】。 图1 电液束加工示意图加工小孔时, 被加工件接正极, 在呈收敛形状的绝缘玻璃管喷嘴中有一金属丝或金属管接负极, 在正、负极间加100 1 000 V 高压直流电, 小流量耐酸高压泵将净化了的电解质溶液压入导电密封头进入玻璃管电极中,高速通过高压电场射向加工工件的待加工部位, 进行切削加工。电液束加工过程中, 高速流动的电解质溶液经过高压直流电的作用, 在电极和工件间产生辉光现象。目前这种加工方法的机理还不十分清楚, 但可以肯定, 加工中既有阳极金属溶解的过程, 也有化学加工的作用。电液束小孔加工技术主要应用于航空发动机高温涡轮叶片深小孔、孔轴线与表面夹角很小的斜孔和群孔加工, 尤其是特殊位置孔的加工。电液束加工的孔径一般为0.13 1.3 mm。据国外报道可加工最小孔径为0.025 mm, 加工精度为0.05微米 , 加工斜面时小孔轴心线与表面夹角最小为10度。1.2国内外相关研究情况 国外技术先进国家研究、应用该技术已近40年，解决了新研究机制中的许多难题。如美国手选用于加工TF-39涡轮风扇发动机等机种的涡轮叶片及导向叶片气冷孔和J79发动机的加力喷油杆的喷油孔。英国R.R公司用玻璃管打孔法加工出高温涡轮叶片尾部直径f0.4mm、深15mm的小孔。德国用该法加工CF6-50高压涡轮叶片深小孔，用电射流法加工叶片干涉孔。他们都生产了专用机床，并用于生产中【2】。1991年，电液束加工工艺被列入VDI工程师协会生产技术委员会编写的艺术指南中【3】。这些国家对电液束加工工艺技术不断的进行研究，取得了不错的成绩。美国为加工高精度玻璃管电极制造了玻璃管拉伸仪。英国研制了防止玻璃管破裂的自动检查装置，同时还研制了确保加工孔与叶片核心通道位置准确的检测和控制的闭环系统【4】。过去我国在电射流加工研究方面尚属空白，北京航空工艺研究所在航空发动机零件小孔加工方面有许多特种加工工艺方法，在新机研制生产中解决了不少关键的问题【5】。80年代，为美国GE公司加工了发动机涡轮轴套深小孔，取得了不少成绩。90年代中期，北京航空工艺研究所对发达国家的先进技术应用情况进一步分析，结合研制不断改进，创造性的发展具有我国特点的加工工艺，改称电液束，并加紧对机床设备的研究制造【6】。在此期间，北京航空工艺研究所研制了CNC三坐标数控电液束加工机床，完善了输液控制系统，加强高精度玻璃管电级研制，用机拉法制造高精度电极，为新机制造了特制电极，并对新机单晶材料、定向了直流、脉冲加工电源，用电液束加工出深径比为150:1的深小孔。制造了排孔电极，对多电极排孔加工工艺进行了研究，使加工效率大大提高。并用电液束法加工出了无再铸层、无微裂纹、无热影响区的气动性能好的新机全型叶片。现电液束加工的优质小孔叶片已经通过装机试车【7】【8】【9】。1.3课题研究意义 电液束特殊加工技术机床是精密加工研究所过去承担省科技厅项目的一个延伸课题，主要是针对复杂异型零件的加工质量偏低的问题，拟采用电液束特种加工技术提高加工精度与加工效率，本课题是设计这样的加工机床来满足工艺的需要。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法 2.1课题研究内容 电液束特种加工机床具备射流机械加工与电解加工功能，是一种机械加工与电解加工的复合加工方式，具有加工精度高等优点。因此，需要设计一套加工装置。主要包含如下内容 （1）三维数控工作台的设计；（2）有电解液处理系统；（3）主轴有绝缘功能；（4）通电工作时有信号灯提示； 2.2拟研究方案 由于整个机床设计繁多，包括运动工作平台系统设计，电液束喷嘴结构设计及其联接布局设计，液体循环设计，防液结构设计等等。在起初设计中选提出两种整体大结构方案设计如下：方案一：为满足加工方向范围要求，选择防护箱的内的工件加装台做XYZ方向的移动，电液束喷嘴是不能动的。 图2 电液束加工（方案一）运动平台选取滚珠丝杠做直线运动的导向运动装置，并用步进电机作为驱动源，设计控制电路。给直线导轨上加上光栅，为运动控制提供反馈。准备三台该装置。设计运动平台，工作台实现XYZ的要求移动范围x-y-z各轴为150-100-80mm。电解加工中选择金属丝与绝缘冲击管结合，在高电压、大电流密度下,材料去除量是强烈的化学作用及其复合作用的结果。电液束加工使用的玻璃管一般由石英材料制成。玻璃管电极由本体、过渡段和毛细管组成, 玻璃管内有一金属丝或金属管【10】。在工作台面下应有电解切削液箱，箱体设计中有过滤装置，液压泵，节流阀，减压阀等液压控制元件。电解液可以通过液压供给系统再次可以利用通过电液束喷嘴喷射冲击工件，加工工件。主轴绝缘结构设计，参考高压电绝缘部分设计，例如相关结构加上绝缘胶或外层物质方案二：为满足加工，准备设置XY方向的运动由工件夹装台完成，也就说机床下部分设计一个XY运动平台就可以了。那剩下的Z方向运动由电液束喷嘴完成就行。运动平台设计也选择滚珠丝杠，直线导轨，控制电路，光栅，反馈电路，步进电机等等。 图3 电液束加工（方案二）其他设计部分和方案一一样。方案比较：方案一选择防护箱的内的工件加装台做XYZ方向的移动，电液束喷嘴是不能动的，方案二设置XY方向的运动由工件夹装台完成，Z方向运动由电液束喷嘴完成。考虑电液束喷嘴的加工方式和运动平台的负重，选择方案二较为合适。 2.3拟研究方法通过查阅大量的手册，期刊等对电液束加工工艺进行了解。利用所学的机械原理、机械设计进行工作台、防护箱等的设计及强度校核。3课题研究重点、难点和已做工作 3.1课题重点 1.机床布局与运动方案的设计。 2.电液束加工喷嘴结构的设计。 3.电解液回收与循环处理系统。 3.2课题难点 电液束喷嘴的设计，和如何将电液束喷嘴结构与设计好的机床链接，并且有高压电的金属丝绝缘问题限制和有液压传输结构的结合 3.3前期已做工作 已经查阅大量电解液特殊加工的资料，非常熟悉电解液加工的原理，能够完成加工原理的设计。查阅了大量关于机床设计部分的资料，如何选取精度装置，电机，驱动电路等。查阅了大量关于液压系统的资料，为整个电解液的循环使用设计机械系统。4 工作进度计划第13周：电解液加工机床的资料查询熟悉原理和将要使用的机械，液压， 电子的原理。确定运动方式的整体方案，大体结构布局。第47周：工作平台的细致设计和夹装工件台的设计。第810周：电液束喷嘴结构选择设计。第1114周：切削循环系统设计、防护箱设计、状态显示完成整体结构组装。第1518周：完成毕业报告，绘制图纸，准备答辩。 参考文献如下1施文轩，张明岐，殷旻.电液束加工工艺的研究及其发展.航空制造技术，2001,11,20 25-272施文轩，张明岐.电液束加工技术的新发展.中国航空工业第六二五研究所.2001. 192-1963施文轩，张明岐，吴志刚等.电射流加工工艺研究和发展.北京航空工艺研究所 .电加工与模具2001年第1期.4李英杰，李福援，纪锋等.电液束加工小孔质量的实验研究.西安工业大学 精密加工研究所.2001，05.5傅军英，张明岐.深细孔与超深小孔电化学加工技术应用分析.北京航空制造工程研究所.2010. 384-3866曲德峰.微细电解钻孔工艺研究.硕士学位论文.南京航空航天大学.研究生院.2007，057夏法锋.特种加工技术的应用与研究进展.东北石油大学机械科学与工程学院20118齐歆霞，朱海南.航空发动机叶片气膜孔加工工艺分析.沈阳黎明航空发动机有限责任公司.第14界全国特种加工学术会议论文集.160-1639贾继欣.基于盐溶液的微小孔电液束加工技术研究.硕士学位论文.南京航空航天大学.研究所院.2011，0110刘阳，蔡光起，姚鹏等.数控机床防护罩外观造型的虚拟设计.工程图书学学报.2006年第3期.11章成军.电解加工原理及应用.现代车用动力.2003，05. 46-4812张勇，王振龙，胡富强等.微细电火花加工装置的设计与应用.微细加工技术.2004.02. 55-6013Huaizhong Chen. Research of the Electro-hydraulic Servo System Based on RBF Fuzzy Neural Network Controller .Journal of Software,2012,07,09pp.1960-196714Mohammed Nurul Amin,Md Obaidul Alam.Electro-optical characterization of InP nanowire based p-n,p-i-n Infr