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摘 要
电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成型的一种特种加工方法。其材料的减少过程以离子的形式进行,由于金属离子的尺寸非常微小，因此这种微溶解去除方式使得电解加工技术在微细制造领域有着很大的发展潜力。特别是对于难切削加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势，在航空、航天推进器以及兵器制造上得到广泛的应用，成为国防工业生产中的关键制造技术。
根据研究对象联接环热锻模，设计一套加工该热锻模的电解加工工装，包括：（1）联接环热锻模电解加工阴极；（2）装夹热锻模加工阴极和工件的夹具装置；（3）运用Pro/E、UG等软件画出联接环热锻模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。
关键词：电解加工，联接环锻模，工装设计
Abstract
Electrochemical machining is based on the principle of metal electrochemical anodic dissolution in the electrolyte will be a special processing method for workpiece processing. The material reduction process to ionic form, due to the tiny size of metal ion, has great potential of development so that the micro dissolve and remove makes electrochemical machining technology in micro manufacturing field. In particular has significant advantages for processing hard machining materials, complex shape or thin-walled parts, widely used in aviation, aerospace propulsion and the manufacture of weapons, become the key manufacturing technology of national defense in industrial production.
According to the research object coupling ring of hot forging die, electrolytic processing to design a set of processing the hot forging die, including: ( 1 ) connecting the ECM cathode ring hot forging die; ( 2 ) fixture clamping device of hot forging die machining cathode and workpiece; ( 3 ) the use of Pro/E, UG and other software to draw a connection ring of hot forging die electrochemical machining tooling 3D assembly drawing. Electrolytic processing apparatus should not only ensure the workpiece clamping and positioning, but also should consider conducting, fluid, flow field distribution, not processing surface protection, workpiece and tool (i.e., positive and negative, yin and Yang ) insulation problem between.
Key Words: Electrochemical machining, a connecting ring forging die, fixture design
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1电解加工原理 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1微秒级脉冲电流加工 3
1.2.2微精加工 3
1.2.3 数控展成加工 4
1.3 课题研究内容 6
第2章 电解加工理论分析 8
2.1加工影响分析 8
2.2 电极对流场的影响分析 10
第3章 联接环热锻模设计及其电解加工阴极设计计算 12
3.1 阴极材料的选择 13
3.2 阴极的尺寸设计 13
第4章 联接环热锻模电解加工工装设计 14
4.1 联接环热锻模夹具定位设计 14
4.2 联接环热锻模夹具装夹设计 15
4.3 水套设计 17
4.4 底座设计 17
4.5 联接环热锻模导电方式 17
4.6 联接环热锻模供液方式 18
4.7 联接环电解流场的设计 19
4.7 工装总体设计图 21
总 结 23
参考文献 24
致谢 26
第1章 绪论
1.1电解加工原理
电解加工（Electrochemical Machining（ECM）），是利用阳极溶解的原理并借助于成型阴极将工件按一定的形状和尺寸加工成型的一种加工工艺方法。其理论基础是1834年法拉第发现的金属阳极溶解基本定律，即法拉第定律。图1.1所示为电解过程示意图，图中显示金属铁电解的过程，它由电解质溶液、直流电源、连接电源正极的工件阳极、连接电源负极的工具阴极组成。当接通电源后，电解反应并未开始就发生，只有当电压升高到临界值（分解电压）后，电解过程才开始，在阴极处开始有气泡生成，在阳极处开始有电解产物出现。
图1.1电解加工过程示意图
在阴极和阳极的电极/溶液界面上发生主要电化学反应过程为：
阳极一侧：
Fe=Fe2++2e(阳极溶解)
Fe2++2OH-+O2=Fe(OH)2↓(淡绿色絮状物)
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓(红棕色絮状物)
阴极一侧：
2H++2e=H2↑（逸出氢气）
如果阳极只发生阳极溶解而没有析出其它物质，则根据法拉第第一定律，阳极溶解的金属质量为:
M=kQ=kIt、
阳极溶解的金属体积为:
V=M/ρ=KIt/ρ=ωIt
从电解加工的试验中可以得出，实际加工过程阳极金属的溶解量并不和理论的计算量相同，通常是理论计算量会大于实际的溶解量，极少数情况也会发生实际溶解量大于理论计算量的情况。其原因是在理论计算时，采用了“阳极只发生确定原子溶解而没有其它物质析出”这一假设，而实际加工情况是：
1)实际溶解的原子价比计算用的原子价要高或低；
2)除金属溶解外还有一些副反应消耗了一部分电流；
3)金属有时在电解加工过程中由于材料组织不均匀或金属材料与电解液的匹配不当发生剥落而不是完全由金属均匀溶解所致。
为了表示这个实际和理论的差别，引入电流效率概念来表示实际溶解金属所耗用的电量和通过阳极总电量的比例关系。电流效率η定义为：
η=理论去除量/实际去除量
影响电流效率的因素有：电流密度，电解液的种类、浓度及温度等工艺条件。其中，作为计算电解加工速度、分析电解成型规律的必要参数之一，电流密度对于电流效率的影响可以通过实验获得两者之间的关系曲线，即η-i曲线。
1.2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,主要应用于锻模型腔、深孔、小孔、长键槽等截面叶片整体叶轮以及去毛刺等,并取得了显著的技术、经济效果，因此,得到比较迅速的发展。据统计，自1960年到1975年，电解加工在难切削材料加工中所占的比例增加两倍，从1960年的15%增加到1975年的45%。八九十年代在某些领域得到了新的应用，其应用要求也越来越高。九十年代后期起，电解加工研究机构及人员逐渐壮大，应用领域（尤其在航天、航空、兵器领域）进一步扩展，研究成果及论著数量激增，工艺技术水平、设备性能及产业发展均达到了一个新的高度。进入
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