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航空锻件【变速叉】的热锻模及其电解加工工装设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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锻件的热锻模及其电解加工设计

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资料-参考

变速叉锻模图

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变速叉锻件图

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油箱盖范例

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开题报告.doc---(点击预览)

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中期报告.doc---(点击预览)

A0-装配图.dwg

A1-吊钩.dwg

A1-导向板.dwg

A1-连接板.dwg

A1-阴极安装板.dwg

A2-聚液板.dwg

A2-阴极头.dwg

A3-出液管.dwg

A3-定位销.dwg

A3-螺栓.dwg

底板.dwg

油箱盖热锻模【5张】.dwg

sanweitu.prt.3

变速叉.dwg

变速叉二维.dwg

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关键词：: 航空锻件变速锻模及其电解加工工装设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

资源描述：

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。

根据研究对象油箱盖热锻模，设计一套加工该热锻模的电解加工工装，包括：（1）油箱盖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等软件画出油箱盖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，油箱盖锻模，工装设计

Forging die and its oil electrochemical machining tooling

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

摘要……………………………………………………………………………….…...I

Abstract……………………………………………………………………. …….….II

1 绪论………………………………………………………………………………..1

1.1电解加工基本原理 …………………………………………………………1

1.2电解加工的工艺特点 ………………………………………………………6

1.3 电解加工的应用 …………………………………………………………...8

1.4 电解加工技术的研究现状 ………………………………………………...8

1.5 课题研究内容……………………………………………………………… 9

2 油箱盖热锻模电解加工阴极设计………………………………………...12

2.1 阴极材料的选择 ………………………………………………………….16

2.2 阴极的尺寸设计 ………………………………………………………….16

3 油箱盖热锻模电解加工工装夹具设计 ………………………….. …….19

3.1油箱盖热锻模夹具定位设计 ……………………………………………..19

3.2 油箱盖热锻模夹具装夹设计 …………………………………………….20

3.3 底座设计 ………………………………………………………………….23

3.4 油箱盖热锻模导电方式 ………………………………………………….23

3.5 油箱盖热锻模供液方式 ………………………………………………….25

3.6 油箱盖电解流场的设计 ………………………………………………….25

3.7工装的绝缘密封 …………………………………………………………..27

3.8 工装总体设计图 ……………………………………………………….…27

4 油箱盖热锻模电解加工工装工作原理…………………………………. 29

总结 ……………………………………………………………………………....30

参考文献 ………………………………………………………………………….31

致谢 ………………………………………………………………………….….33

毕业设计（论文）知识产权声明 ……………………………………………34

毕业设计（论文）独创性声明 ………………………………………………35

1 绪论

1.1电解加工基本原理

电解加工（Electrochemical machining, 简称ECM）是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将零件加工成形的，加工过程中工具阴极和工件阳极不接触，具有加工不受材料强度和硬度限制、工具阴极无损耗、不会产生加工变形和应力以及加工质量好、生产率高等优点。因此自电解加工问世以来，就受到制造业的广泛重视，被应用于加工机械加工困难的整体叶轮、叶片、炮管膛线等零件以及难加工材料成分的零件，还在锻模、齿轮和各种型孔以及去毛刺等方面取得广泛的应用。随着整个制造业向精密化、化发展，工业产品设计中大量的结构对其制造精度和制造工艺提出了越来越严格的要求，电解加工技术面临新的发展机遇和挑战，在扩展新的应用领域、提高加工精度和稳定性、与其它加工技术的复合应用等方面。

内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：油箱盖热锻模电解加工工装设计系别机电信息系专业机械设计制造及自动化班级姓名学号导师 2013 年 3 月 15 日 nts1.设计（论文）进展状况通过学院在网上发布的论文题目，我选择了贾建利老师的毕业设计论文高温合金零件电解加工工装设计。题目确定后，我在网上查阅了一些关于电解加工及其工装设计的知识，了解到电解加工的工装其实就是要设计工件的夹具。之后，在老师的介绍下，在学校图书馆借取了范植坚等老师编著的电解加工技术及其研究方法和王建业等编著的电解加工原理及应用。通过看书和做读书笔记，对电解加工有了更进一步的了解。根据研究对象油箱盖热锻模，设计一套加工该热锻模的电解加工工装，包括：（ 1）连杆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 等软件画出油箱盖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。课题研究的主要内容是通过对所给零件的分析，设计加工零件的阴极，以及装夹高温合金零件电解加工的阴极和工件的夹具装置。（ 1）在刚开始的时候工序的划分以及定位基准会比较难选择，所以就在过程中腰认真分析零件图，了解电解加工工装的结构特点及相关的技术要求而加工工序要根据生产类型，零件的结构来认真分析。（ 2）在夹具设计的时候也可能遇到问题，比如工件的定位是否正确，定位精度是否满足要求等等，所以要调查现阶段国内外比较先进的电解加工工装结构，从整体上把握设计的方向，了解电解加工工装的加工工艺规程及夹具的设计原理。（ 3）通过大量的资料，研究零件的结构，选择合适的加工方法，及选择合理的基准和工序安排。（ 4）熟悉夹具的结构选择合理的机床及装夹设备，确定加工余量和工序，进行精细的准确的尺寸计算，和时间的估算。通过所绘制的零件图的特点，分别从阴极设计、流场设计及导电三个方面研究加工该零件的三种工装方案，并选择其中一种最优方案。通过对三种工装方案的比较，选择其中一种较好的方案，通过对其进一步的研究，同时查阅相关电解加工工装设计知识，绘制其方案草图。在老师的指导和帮助下完善整个草图，现准备应用计算公式等方面把其尺寸定制下来，已翻译并阅览了一篇外文文献，使其能真正加工出所要求的工件。还准备制定阴极形状和后期的其他工作。 2.存在的问题及解决措施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nts注： 1）正文：宋体小四号字，行距 20 磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。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。由于对于电解加工理解还很困难，所以装配尺寸有些还无法准确给出。解决方案：积极翻阅其相关资料以及文献，使自己能充分掌握有关知识，便于自己对阴极的设计以及装配尺寸的拟定。 3.后期工作安排 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）及零件图的绘制等工作。 1618 周对所有图纸进行校核，编写设计说明书，所有资料提请指导教师检查，准备毕业答辩。指导教师签字：年月日 nts 毕业设计 (论文 )外文资料翻译系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：外文出处：日本筑波先进制造研究所附件： 1. 原文； 2. 译文 2013 年 3 月 15 日 nts研究电火花和电解加工 / 电解加工研磨复合加工技术作者 Tsuneo Kurita_, Mitsuro Hattori 环保意识的制造系统组、先进制造研究所、国家先进工业科学和技术 , 筑波东产业技术综合研究所 1-2-1并木史郎 ,筑波 ,305 - 8564年 ,日本茨城县 2005年 5月 31日收到 , 在 2005年 11月 14日收到修改后的表单 , 2005年 11月 17日接受了 2006年 1月 11日可用的在线文摘这个论文研究的是电火花 (放电加工 )和电解加工 (电化学加工 )/ 电解加工研磨复合技术。首先 ,电火花成型和电解加工整理技术研究。这些进行的序列过程相同的机床具有相同电极 (铜 )和相同的加工液 (水 )。两种类型的电火花和电解加工复合的加工正在研究。一是在一个形成电极 ,另一个是用简单的形状电极扫描。复合的加工与电极扫描应用于生产和没有做形成电极各种形状的小部件。电火花加工的表面通过应用电子反制从 Ra1毫米是提高到 Ra0.2毫米。其次 ,为了得到一个平滑表面 ,一个新的电火花和电解加工研磨复合的加工技术的开发。表面粗糙度的加工孔通过应用 2分钟电解加工研磨提高到 Ra0.07毫米。一个洞的表面精加工的形状是展现复合的加工技术的方式。 2005爱思唯尔有限公司，版权所有。关键词 :电火花 ;电解加工 ;研磨 ;复合性的加工 ,环保意识的加工 1. 介绍材料成形技术使用模具是众所周知的事情，作为以一个短周期时间过程的成本效益质量生产的微产品。这样的微型组件 ,它的截面面积小于 10 平方毫米 ,需要使用先进的微成型技术。放电加工 (电火花 )的使用作为一个有用的造型技术。其与电火花 ,区别在于切割材料可以处理一个放电 ,以及以一个精确的形式可以通过。虽然电火花已经拥有许多优点，但是电火花加工微模具时通常由于热影响层会出现表面粗糙和许多小裂痕。用手工研磨完成电火花加工表面已经被应用。但是因为这项技术需要技术和技能 ,所以这是费时和昂贵的研究的最终目标就是构建一个拥有可以处理光滑表面的电火花的自动化系统。该系统将可以生产小零件和模具。这是进行了相同的机器工具理想的终点技术 ,因为系统需要高精度和高加工速度。为了实现这个目标 ,首先 ,一个机器工具可以在图 1显示出发展 1。它是一个定位机工具。小型和轻型机床使布局更加容易。此外 ,发达机床有五个加工头可以改变它的加工方法。这些头消除设置误差的工件通过实施几个加工方法在相同机床使其从粗加工到精加工。 nts 图 1.一个定位机工具第二 ,电火花加工和电解加工 (电解加工 )复合的加工技术已经被开发 2。电解加工是应用于完成一个电火花表面 ,因为电解加工有个特点 ,可以产生光滑和无压力表面没有困难的监测或控制的加工条件 3,4。此外 ,同样的加工液和电极用于电火花加工和电解复合加工。因此 ,建设一个简单的复合加工自动化系统是可能的与电火花和电解加工流程。通常 ,一种油性的介质用于电火花 ,化学电解质用于电解加工。这种液体是都有害环境和人类健康的。在这项研究中 ,蒸馏是利用水作介质和电解质。摘要中本文研究了两种类型的电火花和电解加工复合加工。一是在一个形成电极 ,另一个是通过扫描一个简单的形状电极。加工与电极扫描应用于生产小和各种形状的组件。此外 ,为了获得一个非常光滑的表面 ,将电解加工研磨机的发展和应用到一个电火花加工表面。在电解加工研磨、陶瓷研磨混在一起的电解液，去除氧化表面的磨料层是由电解加工生成。其去除导致产量电解加工过程在电解加工中因为氧化层阻碍了电流流。在这个研究目标如下在电解加工同样的机床展示电火花加工和复合加工。显示的可能性 ,通过比较 ,电解加工研磨加工结果只有电解加工 ,只有研磨和电解加工研磨，电解加工研磨过程中研究适当的条件。展示了表面处理的复杂形状孔使用复合的加工。 2电火花加工和电解加工复合加工与形成电极 nts电火花成型和电解加工完成复合的加工与电极形成的这一节中讨论。这个在同一机床按顺序执行以下步骤。首先 ,进行了电火花成型电解液内充满蒸馏水。一个 3毫米使用铜杆直径，工作材料是 61 HRC硬化钢。第二 , 通过改变电解加工孔一个电解加工的电火花电源完成实施。这个相同的电极 (铜 )和加工液 (水 )被使用在复合的加工中。实施前这样一个复合的加工实验 ,初步实验在每个加工过程进行了这是为了调查每一个加工过程的适用条件。 2.1. 初步电火花加工实验初步的实验进行了电火花加工孔。图 2显示了洞的深度和电极磨损和加工时间。在早期阶段 ,深度增加和时间成正比。然后 ,去除效率降低，这种现象是由于以下过程 :首先 ,洞的深度增加随着时间的推移 ;第二 ,冲洗出来污染物变得困难；最后 ,放电频率由于污染变得降低，随着孔深的倾向显示了相同的磨损。其的比值 ,长度洞的深度约为 20%。 2.2. 初步电解加工实验电火花进行了 4分钟 ,初步电解加工孔对这个洞进行了加工。图 3显示了表面粗糙度和电解加工加工时间的关系。为了停止排出 ,只有切断电容在加工方法从电火花加工到电解加工的改变。为了避免短路 ,电阻是必需的。因此 ,使用相同的电阻在电解加工。电解加工差距定义区别为完成的宽度和电极的凹槽直径。电火花加工的粗糙度机加工表面通过应用电子反制可以提高。 120年之后 ,最初的粗糙度 Ra1毫米被降低到 Ra0 6毫米。另一方面 ,电火花差距显示在 10毫米电解加工加工时间 0年代。在早期阶段 ,电解加工差距迅速增加 ,增加的速率随电解加工时间推进。因为表面粗糙度有一个稳定的值经过加工研究时间的 120年之后 ,电解加工加工时间设定在 120年在孔精加工过程的复合加工实验。那是没有穿的电极在电解加工中。 nts 图 2.深度的孔和刀具磨损和加工时间电阻 : 460 o;电压 :200 V;电容 :10 nF nts 图 3. 表面粗糙度和电解加工差距与加工时间电阻 :460 o;电压 :200 V 2.3. 复合加工实验对复合的加工进行了实验。这个形成电极加工从直径 3毫米和一个直径 0.5毫米铜杆平方端铣刀。这个高度是 500毫米的模型。电火花加工进行了这个电极的实验。图 4(a)展示了一个电火花形孔照片，洞的深度是 600 mm。图 4(b)显示了电解加工完成孔。相同的电极 (铜 )和加工液体 (水 )是用于电子反制。电解加工孔研究完成时间是 120年。电火花加工粗糙表面是提高反演电解加工。一个表面粗糙度从 Ra1.0毫米到 0.6毫米降低。图 4表明 ,电火花和电解加工复合加工成功发展了起来。 3.扫描电火花加工和电解加工复合加工虽然电火花和电解加工复合加工可以在同一台机器上用执行工具形成电极 ,电极磨损长度孔深度电火花加工之比是 20%。很难维持高形成精度形成的电极。另一种类型的复合加工在这一节中研究防止效应的电极磨损。电火花和电解加工是由扫描一个直径 1毫米的铜杆。扫描电火花 5和电解加工技术使用一个小而简单的形状电极在一个短的时间、复合的加工和覆盖各种各样的加工形状不需要形成电极。首先 ,进行电火花加工容器内装满了蒸馏水。它是用一个直径 1毫米的铜杆，这个工作材料是硬化钢。第二 ,通过改变进行从一个电火花到电解加工功率的供应在相同的电极 (铜 )和加工液 (水 )用于复合的加工。 nts图 5显示了扫描方向的电极在电火花加工的过程。电极是美联储在 Z方向为了弥补磨损产生的电极。这个垂直运动的电极到水平运动的电极称为比率对角线。在早期阶段 , 如果对角线保存常数，深度所加工槽的增加的运动是其在 X和 /或 Y方向的比率。后来 ,变成一种常态的沟槽深度。 3.1. 扫描电火花图 6显示了变化的横截面加工槽的比率来对角线供给。十字架部分是测量表面粗糙度的测试仪。而槽的深度的增加而增加这个比率的对角线供给 , 这个槽截面的形状变成三角形。这是归因于以下原因：扫描电极是穿一个锥形状 ,因为电极磨损发生扫描方向和电极旋转在前面的部分。这个的槽的形状的截面是复制横截面的形状的电极。锥形状的电极取决于比对角线供给。而磨损率的测量电极没有因为它是难以衡量的去除量电极和工作材料 ,电极的磨损率只要在这部分的衡量电气条件中的电火花钻井。在本节第二章详细介绍了磨损率与电有关的条件没有多大区别。图 4. 加工孔的照片 :(一 )在电火花 ;(b)在电解加工 ;和形成电极 :(c)在加工 ;和 (d)在电解加工。 nts 图 5. 扫描方向的电极 3.2. 扫描电解加工扫描电解加工进行电火花加工后。一个加工电压 150 V,电容 47 nF,电阻的 220欧姆 ,和比对角供给的设置 1/80是为电火花加工条件。只有电容是切断了从电火花加工过程发生变化到电解加工。电解加工扫描路径的电极是电火花加工一样。供给的比例是 0对角线。图 7显示了电极的表面粗糙度和电解加工差距比例速。在电火花通过应用电子反制使加工的表面粗糙度可以改善。粗糙度 Ra从最初的 0.9毫米到 0.2毫米。另一方面 ,电火花电极间隙随进给速度增加的。图 6. 横截面的变化对加工槽的比的对角供给。电极 :铜 ;工件 :淬火钢 ;电压 :150 V;电容 :47 nF;电阻 :220 o nts 图 7. 表面粗糙度和电火花间隙与进给速率的电极 3.3. 扫描电火花加工和电解加工复合加工复合的加工实验通过扫描电极证明，一个盒子形状的一个 3毫米平方空腔与基础形状的加工使用硬化钢。图 .8显示了扫描路径的电极的腔加工。图 8所示扫描路径包括四个步骤。这个循环重复的腔加工。图 9显示了照片的 ,在电火花加工形状的腔和电解加工完成腔。首先 ,进行电火花加工与 1/80比例的对角供给。这个循环是图 8所示的重复 12次。它腔的深度是 700毫米。电解加工完成后进行电火花加工。进料量的电极是 10毫米 /秒。扫描路径在一样的情况下使用电火花，扫描的数量时间一样，电火花和电解加工在同样的机床用序列上进行。相同的电极 (铜 )和加工液 (水 )是用于电火花加工和电解加工。电火花加工的加工时间是 2小时 30分钟 ,电解加工是 30分钟。表面粗糙度在电火花加工因改进而采用电解加工。底部的孔的表面粗糙度由 Ra1.23毫米是降低到 Ra0.5毫米。图 9表明 ,电火花加工和电解加工复合加工的成功是通过扫描电极。 nts 图 8. 扫描路径的电极对腔行进经过电火花加工（ Ra1.23um）经过电解加工（ Ra0.5um）图 9. 电火花加工的照片腔和电解加工完成腔电极 :铜 ;工作 :淬火钢 ;电压 :150 V;nts选择供给 :0.25毫米 ;比的对角供给中电火花 :1/80;进给速率在电解加工 :10毫米 / s 4. 电火花和电解加工研磨复合加工在前面的小节中 ,用电火花和电解加工复合进行加工，电火花加工的表面粗糙度通过应用电子反制由 Ra1.0毫米可以减小到 Ra0.2毫米。虽然表面是光滑后电解加工 ,镜面加工表面采用电解加工无法生产。因此 ,为了得到一个平滑的表面 (小于 0.1毫米的 Ra),电解加工研磨 ,这是一个新开发的技术 ,应用于电火花加工的表面。在电解加工研磨、陶瓷研磨是混合入电解液。在磨料是由电解加工去除表面氧化层，生成的结果是一种高效电解加工的过程 ,因为氧化层关掉了流动电流在电解加工。 4.1. 电解加工研磨的有效性为了知道电解加工研磨的有效性 ,三种加工单独进行了一个盲人孔表面加工 ,电火花 :只有电解加工 ,只有磨料抛光 ,电解加工磨。工作材料是 61 HRC淬火钢 ,直径 3毫米铜杆用作电极。这些洞的底部表面比较。在实验中 ,氧化铝粉末混入电解液 (水 )。晶粒尺寸是 5.5毫米和浓度是 60 g / 升。图 10显示了粗糙度是电解加工研磨比其他两种加工的差别 ,而加工时间与电解加工研磨时间其他两种加工方法。因此 ,它是表明 ,电解加工研磨是消除电火花疙瘩一种有效的方法。 4.2. 表面粗糙度和晶粒尺寸之间的关系图 11显示了表面之间的关系表面粗糙度和颗粒大小。如前所述 ,氧化铝粉末混合入平均晶粒尺寸的 2,5.5,9、 13毫米 ,用的密度是 60 g / 升的电解液。表 1显示了晶粒尺寸和导电率的电解液。是一个 3mm直径的半圆电极截面 ,这 ,使用是为了提供研磨底部表面的孔。旋转的速度电极是 3000 rpm。所有电解加工研磨表面粗糙度在这个研究是平滑比最好的表面粗糙度与电解加工 (Ra0.2毫米 )。虽然没什么数据传播在表面粗糙度与 5.5、 9、 13毫米尺寸、表面粗糙度具有最大 2毫米 Ra值和最小没有值 ,见图 11。它认为没有价值最低 ,因为相对的为电解质提高电解加工效应和移除更多区域的工作 materialwhen工作材料之间的距离和电极更接近。而且 ,因为电解加工的空白加工条件的研究变得更大比晶粒大小 ,旋转的电极和电解液的粘度不能申请足够的能量到砂去除氧化层的工作材料。因此 ,Ra值是最大的有 2毫米大小的影响。因为复合加工是不够的。预计 ,如果电解加工抛光差距变得更紧密的通过改变加工条件(转速的电极、电解液导电率和加工电压等 )、低粗糙度 (Ra)加工可以用 2毫米的材料 nts （ a）经过电火花加工（ b）只有电解加工（ c）只有抛光（ d）电解加工 +抛光（电解研磨）表面粗糙度（ Ra um） 1.0 0.3 0.5 0.07 电火花加工时间（ min） 4 4 3 图 10.加工孔的表面。电极 :铜 ;加工液体 : 水 4.3. 电解液的电导率和表面粗糙度之间的关系因为电火花和电解加工研磨污泥混合成电解液 ,电解质的导电率增加如果数量的复合加工时间相同电解液。因此 ,许多电火花和电解加工研磨是实施和电导率 ,电解液测量显示表面粗糙度之间的关系和电导率的电解质。磨料的的平均晶粒尺寸为5.5毫米被用在这个实验。这个底表面的每个加工孔测量。图。 12显示了和表面粗糙度之间的关系电解液的电导率。虽然有数据传播价值的表面粗糙度的洞穴作为电解液的电导率的变化 ,趋势显示的值随表面粗糙度的增加电解液的导电性。相对光滑的表面研磨可以执行与高电解液的导电能力。另一方面 ,加工间隙的增加而增加电导率因为目前的电解液密度增大。一个大加工间隙导致贫困形成精度。此外 ,认为高电解质电导率导致电极磨损、腐蚀的材料和工作电火花加工。为了应对工作质量要求如表面粗糙度和形式的准确性实际应用 ,重要的是要控制电解液的导电能力。 nts 图 11. 表面粗糙度之间的关系和晶粒尺寸电压 :15 V 表 1 粗糙度 ,晶粒尺寸和电导率的电解质粗糙度（ #）晶粒大小（ um）导电性（ us/cm）图 12. 表面粗糙度和电导率之间的关系的电解液 :电压 :15 V;晶粒尺寸 :5.5毫米 nts 与半圈有太阳和行星运动图 13. 搭接孔与旋转电极和太阳和圆状行星运动电极图 14. 电火花加工和电解加工研磨复合加工的例子 4.4. 电解加工研磨运动工具表面粗糙度之间的关系 ,颗粒大小和表面之间的关系粗糙度和电导率的电解质 ,是节 4.2和 4.3所示。在这些部分 ,旋转电极截面 ,是一个半圆 ,用因为它是必要的供应足够的电解质 ,这是一个混合磨料。在这种情况下 ,截面的电极应加工完美圆状否则 ,一个坑或投影生成中心的底部表面的孔。此外 ,表面没有一个镜面抛光 ,因为它有一个同心环结构。在为了克服这些问题 ,太阳和行星运动应用于复合的加工。电极和工作是旋转并设置一个中心之间的距离旋转。图 13显示了一个搭接孔的照片只有旋转一个直径 3毫米的半圆电极和太阳和行星移动 3毫米直径电极。底部表面的孔和一个半圆电极有投影和一个同心环结构。孔的表面粗糙度为 0.07毫米 Ra。在另一方面 ,表面与太阳和行星运动电极没有坑 ,投影和同心环结构。中心区域的孔有一个镜面磨光表面。它的粗糙度面积是 Ra0.06毫米。认为复合形状面可以完成了应用组合的电解加工研磨和电火花与电极扫描技术。另一个孔加工与电火花加工和电解加工研磨复合的加工 ,如图 14。而直径的孔的横截面变化的孔深变化 ,内表面的孔平滑通过应用电火花和电解加工研磨复合的加nts工技术。 5. 结论 (1)电火花和电解加工复合加工 :与形成电极和通过扫描电极与简单的形状演示。 (2)可能性的电火花加工和电解加工研磨复合加工技术显示。 (3)电火花表面是应用电解加工研磨提高到 Ra0.06 毫米。 (4)太阳和行星电极运动是新应用电解加工研磨 ,表面精加工的复合的孔形状是成功地进行参考文献 1 T. Kurita, M. Hattori, Development of New-Concept Desk Top SizeMachine Tool, International Journal of Machine Tools & Manufacture45(7 8) 959 965. 2 T. Kurita, S. Watanabe, M. Hattori, Study of Electrodischarge andElectrochemical Micro Machining Technology EnvironmentallyConscious Machining with Hybrid Micro Machine Tool, in: Proceedingsof the International Workshop on Environment Benign Manufacturing,2001, pp. 65 72. 3 T. Sato, Electrochemical machining and chemical machining, AsakuraPublishing Company, 1970 (in Japanese). 4 K. Chikamori, Possibilities of Electrochemical Micromachining,International Journal of Japan Society for Precision Engineering 32(1998) 37 42. 5 N. Tomimoto, T. Magara, T. Yuzawa, N. Watanabe, Micro electricdischarge scanning technology, Journal of Japan Society for PrecisionEngineering 64 (1998) 1727 1730 (in Japanese). nts - 1 - 毕业设计 (论文 )开题报告题目：油箱盖热锻模电解加工工装设计系别机电信息系专业机械设计制造及自动化班级姓名学号导师 2012 年 12 月 14 日 nts 2 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：采用电解加工实现模具加工具有表面质量好，使用寿命长，脱模好，成本低的优点。通过本课题的设计，达到：（ 1）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；（ 2）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、设撰写；（ 4）创新能力和团队精神。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。 1.2 研究意义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形的种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。目前，电解加工已获得广泛应用，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。 1.3 国内外相关研究情况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，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。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，使得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。在经历大约 20年的低潮后，从 20世纪 90年代后期起，电解加工又重新焕发了生机。其研究机构及人员逐渐壮大，应用领域 (尤其在航天、航空、军工领域 )有所扩展，研究成果及论著数量激增，工艺技术水平及设备性能均达到了一个新的高度。 nts 3 1工艺技术研究目前，电解加工工艺技术研究涉及的方向较多，但主要集中在微秒级脉冲电流加工、微精加工、数控展成加工、阴极设计及磁场对电解加工的影响等五大领域。下面分别加以详述。 1.1微秒级脉冲电流加工自 20世纪 70年代初起，前苏联、美国、日本、法国、波兰、瑞士、西德等相继开始了对脉冲电流电解加工的研究。在国内，多家单位相继开展了毫秒级脉冲电流电解加工的研究并成功用于工业生产。随着近代功率电子技术的发展，新型快速功率电子开关元件如 MOSFET、 IGBT等出现，使得有可能实现微秒级脉冲电流电解加工。20世纪 90年代以来，微秒级脉冲电流电解加工基础工艺研究取得突破性进展。研究表明，此项新技术可以提高集中蚀除能力，并可实现 0.05mm以下的微小间隙加工，从而可以较大幅度地提高加工精度和表面质量，型腔最高重复精度可达 0.05mm，最低表面粗糙度可达 Ra0.40，有望将电解加工提高到精密加工的水平，而且可促进加工过程稳定并简化工艺，有利于电解加工的扩大应用。国内外众多研究机构利用微秒级脉冲电流开展了模具型腔及叶片型面加工、型腔抛光、电解刻字、电解磨等工艺可行性试验以及气门模具生产加工试验 1， 3，研究成果进一步从工艺角度证实了上述结论。 1.2微精加工从原理上而言，电化学加工技术可分为两类：一类是基于阳极溶解原理的减材技术，如电解加工、电解抛光等；另一类是基于阴极沉积原理的增材技术，如电镀、电铸、刷镀等。这两类技术有一个共同点，即材料的去除或增加过程都是以离子的形式进行的。由于金属离子的尺寸非常微小 (10-1nm级 )，因此，相对于其它“微团”去除材料方式 (如微细电火花、微细机械磨削 )，这种以“离子”方式去除材料的微去除方式使得电化学加工技术在微细制造领域、以至于纳米制造领域存在着极大的研究探索空间。从理论上讲，只要精细地控制电流密度和电化学发生区域，就能实现电化学微细溶解或电化学微细沉积。微细电铸技术是电化学微细沉积的典型实例，它已经在微细制造领域获得重要应用。微细电铸是 LIGA技术一个重要的、不可替代的组成部分，已经涉足纳米尺寸的微细制造中，激光防伪商标模版和表面粗糙度样块是电铸的典型应用。但电化学溶解 (成型 )加工的杂散腐蚀及间隙中电场、流场的多变性严重制约了其加工精度，其加工的微细程度目前还不能与电化学沉积的微细电铸相比。目前电化学微精成型加工还处于研究和试验阶段，其应用还局限于一些特殊的场合，如电子工业中微小零件的电化学蚀刻加工 (美国 IBM公司 )、微米级浅槽加工 (荷兰飞利浦公司 )、微型轴电解抛光 (日本东京大学 )已取得了很好的加工效果，精度已可达微米级。微细直写加工、微细群缝加工及微孔电液束加工，以及电解与超声、电火花、机械等方式结合形成的复合微精工艺已显示出良好的应用前景。数控展成加工传统的拷贝式电解加工的阴极设计制造困难，加工精度难以保证。尤其对整体叶轮上的扭曲叶片之类通道狭窄的零件表面，由于受工具阴极刚性及加工送进方式的限制，拷贝式电解加工更难以完成其加工任务。 20世纪 80年代初，以简单形状电极加工nts 4 复杂型面的柔性电解加工数控展成电解加工的思想开始形成，它以控制软件的编制代替复杂的成形阴极的设计、制造，以阴极相对工件的展成运动来加工出复杂型面。这种加工方法工具阴极形状简单，设计制造方便，应用范围广，具有很大的加工柔性，适用于小批量、多品种、甚至单件试制的生产中。 80年代中期，前苏联乌法航空学院特种加工工艺及设备研究所以过程控制为突破口，设计了一种柔性电解加工单元，应用特殊的电流脉冲波形和高选择性的电解液，加工精度达 0.02mm，表面粗糙度达 Ra0.2 0.6 。波兰华沙工业大学的 Kozak教授于 1986年率先提出了电解铣削的思想，以棒状旋转阴极作类似于圆柱状侧铣刀的成形运动来形成加工表面，成功地应用于直升机旋翼座架型面的加工，加工中采用 NaNO3电解液，精度可达 0.01 0.02mm，表面粗糙度达 Ra0.16 0.63 。波兰 Cracow金属切削学院的 A.Ruszaj和 J.Cekaj教授利用形似球头铣刀的工具阴极，进行了型面光整加工的试验研究，取得了形状误差小于 0.01mm的加工效果，从而证明了该工艺在模具的光整加工方面具有很好的应用价值。美国、英国、俄罗斯都高度重视数控电解加工技术的研究并已得到应用，在新型航空发动机及航天火箭发动机的研制中发挥了重要作用。美国 GE公司的五轴数控电解加工，美国、俄罗斯仿形电解加工带冠整体叶轮代表了数控电解加工整体叶轮的国际先进水平。 2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施根据研究对象油箱盖热锻模，设计一套加工该热锻模的电解加工工装，包括：（ 1）连杆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 等软件画出油箱盖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。课题研究的主要内容是通过对所给零件的分析，设计加工零件的阴极，以及装夹高温合金零件电解加工的阴极和工件的夹具装置。（ 1）在刚开始的时候工序的划分以及定位基准会比较难选择，所以就在过程中腰认真分析零件图，了解电解加工工装的结构特点及相关的技术要求而加工工序要根据生产类型，零件的结构来认真分析。（ 2）在夹具设计的时候也可能遇到问题，比如工件的定位是否正确，定位精度是否满足要求等等，所以要调查现阶段国内外比较先进的电解加工工装结构，从整体上把握设计的方向，了解电解加工工装的加工工艺规程及夹具的设计原理。（ 3）通过大量的资料，研究零件的结构，选择合适的加工方法，及选择合理的基准和工序安排。（ 4）熟悉夹具的结构选择合理的机床及装夹设备，确定加工余量和工序，进行精细的准确的尺寸计算，和时间的估算。 2.1 从导电方面考虑设计方案，有两种选择，一是将电缆线引入，用线鼻子直接接nts 5 到工件阳极跟工件阴极，二是在工作箱外将电源线接到滑枕体及不锈钢工作台，电流通过阴极安装板及工作台传导到阴极和阳极。前者线路损失小，且因工作台、夹具均不带电，可以采用耐蚀的非金属材料，如采用金属材料对不带电的零件则加以阴极保护，防止电化学杂散腐蚀。但此方案的缺点是工作箱内导线较多，走线较复杂，布局欠佳，每次装卸工件时还要拆卸线鼻子，并要防止正负极线鼻子相碰或正极线鼻子与工作箱相碰而引起送电时短路。所以选第二种方案。 2.2 从流场方面考虑设计方案，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。针对我的零件采用复合式。在流场设计方面还应该考虑电解液流速和进口压力。确定电解液流速的原则：（ 1）选则适当高的流速，能从加工间隙中带走电解产物，且使电解液流动处于紊流状态，这样有利于均匀流场并消除浓差极限，（ 2）选择适当高的流速以控制温升。电解液压力的确定，是指加工间隙进口处的压力和电解液输出泵的出口，考虑到管道中的压力损失，一般电解液泵出口压力需比电解液进口压力高 0.05-0.1pa。 2.3 从阴极设计方面提出设计方案，对其阴极型管的直线度有严格要求。端面倒角10，在侧面间隙，约 0.150.22mm，减去阴极单面涂层厚度约 0.05mm，还有足够的间隙空间允许电解液顺畅通过；端面制成加工凸缘根据加工孔径的大小和精度要求，确定凸缘外径和加工刃带的宽度。 3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作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。工作定位阴极设计流程设计导电 Cad 二维图图 3.1 proe 三维图图 3.2 nts 6 图 3.1 油箱盖热锻模 cad 二维图 nts 7 图 3.2 油箱盖热锻模 proe 三维图 4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 1 2 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：确定油箱盖热锻模设计及其电解加工工装方案，绘制其结构草图，准备开题答辩； 4 6 周：进行油箱盖热锻模设计及其电解加工阴极设计计算； 7 9 周：进行油箱盖热锻模

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