【工装夹具类】油箱盖热锻模电解加工工装设计【14张图纸】【优秀】
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【工装夹具类】油箱盖热锻模电解加工工装设计【14张图纸】【优秀】,工装,夹具,油箱盖,锻模,电解,加工,设计,14,图纸,优秀,优良
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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 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、 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。 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。 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 - 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 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）： 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。 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。 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。 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。 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 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 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 低表面粗糙度可达 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。 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，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 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 、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 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 面粗糙度达 波兰华沙工业大学的 986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 度可达 面粗糙度达 波兰 行了型面光整加工的试验研究，取得了形状误差小于 ，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 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。 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、 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。 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 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。 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 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 去阴极单面 涂层厚度约 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 。 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 维图 图 维图 图 6 图 箱盖热锻模 维图 7 图 箱盖热锻模 维图 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 ； 10 15 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 ； 16 18 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 ； 8 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 注： 1. 正文：宋体小四号字，行距 22 磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 9 参考文献 1. 沈健 ,张海岩 ;锻模电解加工工具电极的反拷和修正方法 J;电加工与模具 ;2001年 04期 2. 张春 ,李毅 ;模具型腔的数控铣削法电解加工 J;电加工与模具 ;2004年 04期 3. 沈健 ;热锻模电解加工工具电极的反拷和修正 J;模具工业 ;2005年 11期 4. 朱树敏 ;陈淑芬 ;张海岩 ;低浓度复合电解液的性能及应用 J;电加工 ;1985 年 06 期 5. 朱树敏 ;沈光祖 ;锻模的脉冲电流电解加工 J;电加工 ;1990 年 01 期 6. 沈健 ,朱树敏 ,陈远龙 ;锻模电解加工新技术 J;电加工 ;1998 年 01 期 7. 朱永伟，万胜美，朱树敏 ;振动进给、脉冲电流电解加工设备及工艺的研究 J;电加工 ;1996 年 05 期 8. 赵雪松 ,朱树敏 ;镍钛合金球拍的 电化学加工 J;电加工 ;1999 期 04期 9. 姚宏伟 ,卢星河 ;装饰不锈钢管材的快速电化学蚀刻 J;化学世界 ;2002 年 01 期 10. 刘德成 ;夹心式复合加工表面形貌特征 J;新技术新工艺 ;2007 年 03 期 11. 张海岩 ;齿轮的电化学去毛刺工艺研究 J;新技术新工艺 ;1996 年 04 期 12. 吴蒙华 ,李晓伟 ,刘晋春 ,郭永丰 ;不锈钢凹形字图的快速电解蚀刻 J;新技术新工艺 ;1997年 01期 13. 赵雪松 ,苏学满 ,杨明 ;模具钢电解机械复合抛光工艺研究 J;中国机械工程 ;2003 年 12 期 14. 柯旭贵 ;基于 参数化图形的建立与实现 J;安徽机电学院学报 ;2001 年 02 期 15. 朱荻 ;国外电解加工的研究进展 J;电加工与模具 ;2000 年 01 期 16. 徐家文 ,王建业 ,田继安 ;21 世纪初电解加工的发展和应用 J;电加工与模具 ;2001 年 06 期 17. 王建业 ,冯倩 ,罗干英 ,刘丛宽 ,林苏文 ,罗天友 ;高频、窄脉冲电流电解加工模具试验研究J;电加工 ;1999 年 04 期 18. 周茂军 ,苏铁明 ,欧宗瑛 ;以 支撑软件的模具标准件库的开发 J;大连轻工业学院学报 ;2001 年 04 期 19. D K P. Ra M o f w J. 1999, 10: 589 F in b in J .M ry ng 1985 ( 7) : 44 l J1997, 38 ( 1): 11- 16 本科毕业设计 (论文 ) 题目：油箱盖锻模电解加工工装设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 5 月 油箱 盖热锻模电解加工工装设计 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 、 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 is on of in be a to to of of so in In or in of of in to of to a of ( 1 ) CM ( 2 ) of ( 3 ) , UG to a of D a 目 录 摘要 . . . . 绪论 .解加工基本原理 1 解加工的工艺特点 6 解加工的应用 .解加工技 术的研究现状 .题研究内容 9 2 油箱盖热锻模电解加工阴极设计 .极材料的选择 极的尺寸设计 油箱盖热锻模电解加工工装夹具设计 . 箱盖热锻模夹具定位设计 .箱盖热锻模夹具装夹设计 座设计 箱盖热锻模导电方式 箱盖热锻模供液方式 箱盖电解流场的设计 装的绝缘 密封 .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 .考文献 录 致 谢 . 业设计（论文 ）知识产权声明 错误 !未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明 35 毕业设计（论文） 1 1 绪论 解加工基本原理 电解加工 （ 简称 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。图 解加工过程示意图 电解加工 （ ，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 业设计（论文） 2 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 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，阳极处开始有电解产物出现。 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： 2e(阳极溶解 ) 22=H)2(淡绿色絮状物 ) 4H)2+22=4H)3(红棕色絮状物 ) 阴极一侧： 2H+2e=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= 阳极溶解的金属体积为 : V=M/=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。电流效率定义 为： =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 线。 电解加工是一种由两类导体串联形成的电化学系统，电子得失的电化学反应发生在两类导体界面，即电极的双电层（如图 关于电极的定义，在电解加工中习惯把它看成工具阴极和工件阳极，而从电化学的概念来理解，电极应当是包括金毕业设计（论文） 3 属电极连同其相邻溶液的整体，表示为电极 /溶液。电解加工与 普通电化学系统不同的是两极间距离小，一般为 流密度远高于普通的电化学系统，作为电极 /溶液界面金属的工件阳极，伴随着气体析出，金属元素也随之溶解。界面的溶液由于高速液体冲击，电极表面扩散层厚度大大减小，浓度梯度变大，双电层结构发生畸变，流体动力因素极大地影响了电化学步骤的液相传质过程。同时由于大量气体在小间隙内形成气液混合体，加上温度、蚀除产物的变化，使界面及极间状态十分复杂，这也是导致电解加工过程不能彻底保证稳定性和精度的重要原因。 电极反应发生在电极和溶液界面上，在一般的电化学系统 中，界面的性质对反应速度影响很大，一方面表现在电极材料及其表面状态，另一方面为界面存在电场所引起的特殊效应，这是因为界面上存在着离子双电层电位差、表面偶极层的电位差、吸附双层的电位差（如图 在一般电化学系统中形成的离子双电层，电极表面只有少量剩余电荷，所产生的电位差不大，但它对电极反应的影响却很大，如果电位差为 1V，界面上两层电荷间距的数量级为 10双电层的场强为 E=V/L=1010V/m。离子双电层之所以能达到如此大的场强，就是因为两层电荷的距离太小，这样的场强足以使一般条件下本来不能 进行的化学反应变得可以进行，如电解水。当然也可使电极反应速度发生极大变化，例如当界面电位改变 应速度可改变 。在场强的数量级超过 106V/m 时，任何电介质均被击穿放电，引起电离，只不过电化学体系中可供击穿的粒子均在双电层外。而电解加工系统的电流密度及电极表面剩余电荷远远高于一般电化学系统，这也是电解加工能够进行的主要因素。实际加工时，阳极溶解形成的加工间隙很大程度上受间隙流场、电场的影响，因为工件与阴极间的几何形状差异使流场不能均匀分布，气、液和固三相流间隙的成形规律十分复杂，沿程气泡 率、电解产物和温度的变化使工件溶解速度不能恒定，杂散腐蚀引起已加工面的二次蚀除使加工间隙失控。工件阳极的电极 /溶液界面是形成最终成品的表面，在其发生的电化学过程是零件成形的实质过程，因此电解加工间隙的核心是工件电极 /溶液界面，即电极的双电层。 图 电层分布示意图 毕业设计（论文） 4 图 极溶液界面电势示意图 液相传质有电迁移、扩散和对流三种方式。间隙中从电极到溶液理论上可分为双电层、扩散层和对流层三层，从扩散层向外为对流层，以对流传质为主。在紧靠电极表面的薄层液体中，不管搅拌作用如何强烈，电迁移和扩散过程作 为电极过程的一部分仍起着重要作用。当电极表面溶液当电极上有电流通过时，三种传质方式同时存在，各区域的传质方式以一种或两种为主。电解加工采用高压泵强力输液，对流速度远远大于扩散速度，具有实现稳态扩散的条件。从所传输的粒子情况看，电迁移传输的是正负离子，扩散和对流传输的可以是离子、分子，也可以是其他微粒。在电迁移和扩散过程中，溶质与溶剂之间存在着相对运动；在对流传质过程中，溶液的一部分相对于另一部分做相对运动，而运动的这部分溶液中不存在溶质和溶剂的相对运动。阳极处开始有电解产物出现。 1 由于电解加工的工件电 极本身是加工对象，两极的形状不是任意设计的，电极表面不可能靠改变形状获得均匀的扩散层。虽然电解加工采用高压泵高速输送电解液，极大程度消除了因扩散阻力引起的浓差极化，但是由于电解加工的对象一般形状较复杂，在工件不同部位的传质过程存在区别。复杂零件的电解加工，间隙各处流场不均匀，并且因为电迁移、扩散、对流所传输的离子、粒子种类和速度的差异，必然造成电解加工电极表面各处电极过程不均匀。三种传质方式在间隙中的不同分布、在电极表面附近溶液层中的不同比例对电极过程的影响，成为间隙形成过程中间隙不能均匀分布的重要因素。即 使形状简单，从供液孔到加工间隙的过水面积的变化也不可避免，造成空穴、束流等。这些也是目前仍然无法找到电解加工过程中实时检测间隙分布规律的因素。微细电解加工时，由于工具电极直径只有几十微米到几百微米左右，高压、高速的电解液冲刷会影响加工精度和破坏微细电极，所以通常采用静液或相当于静液电解槽内加工，这样就会使加工间隙中电解液供液困难，新鲜电解液很难流入加工间隙，电解产物和电解产生的热量也很难排除，因此，微细电解加工中必须考虑如何改善小间隙内电解液的充足供给和电解产物与电解毕业设计（论文） 5 热的排出问题。在超纯水微细电解加工中，超 纯水属于低浓度、低电导率的电解液，并拥有较低的粘度，可以减少流动的压力损失并加快热量及产物的迁移，从而可运用于小间隙加工；另外，其较高的热容可防止沸腾和空穴的形成，有利于小间隙、高电流密度的加工。 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。 电解加工的基本原理是电化学阳极溶解，如图 示。此种加工技术要求被加 工的工件必须为导电材料，工具通常为紫铜、黄铜或不锈钢材料。加工时，工件接电源正极，工具接电源负极，电源电压通常为 5 20V，加工电流密度为20 200A/具电极向工件低速进给，使阴极和阳极之间保持较小的加工间隙 （ ，同时，使具有一定压力 （ 2的电解液从间隙中流过，这时阳极工件的金属材料被逐渐溶解，电解产物被高速流动的电解液带走，从而将工件加工成型。 2 图 极反应中电子与离子转移过程示意图 毕业设计（论文） 6 根据法拉第第二定律，推导出电解加工中阳极工件成型规律的方程组，可 写作： （ 1 上式中 间隙电解液中的欧姆压降（ V ）； U 阴、阳极之间的电压（ V ）； E 电解加工的阴、阳极电极电位值总和（ V ）； i 电流密度（ 2/； 电解液的电导率（ ）； 电解加工间隙（ ； 工件的加工速度（ ）； 电流效率； 被电解物质的体积电化学当量（ ）； 一般情况下，采用钻削加工的孔具有良好的几何精度和形位精度，并且其加工经济性较好，所以一直是主要的孔缝加工手段。但钻削小孔存在的主要问题有：钻头刚性较差，扭矩及轴向力大，工作时易弯曲、折断，刀具寿命短，切屑不易排出，钻头冷却困难，入钻时难以定心，加工生产率低等。 为达到一定的钻削速度，多采用每分钟万转以上的钻头转速，配合很小的进给量，故对整台机床主轴系统的精度要求很高。近年来发展的 振动切削加工通过使工件相对于钻头作一定频率和振幅的轴向振动，可解决入钻时难以定心、钻偏、排屑和断屑等问题，在加工精度和表面质量均有明显改善，但生产效率降低。此外，采用微小的立铣刀铣削加工可以获得很高的加工速度和良好的断屑排屑，且通过控制走刀轨迹可以加工几何形状复杂的孔缝结构，不过钻削加工无法加工比刀具更硬的材料，且存在加工应力和毛刺。 解加工的工艺特点 与常规的切削加工方法相比，切削加工是依靠硬的工具挤压软的工件，使工件上多余的金属脱离工件基体到达成型目的。然而，在电解加工中，阴、阳极是不接触的，在 阳极上发生电化学溶解反应，阳极的金属原子一个一个地脱离阳极表面，在阴极上发生析氢反应。因此，电解加工具有如下特点： 毕业设计（论文） 7 （ 1） 加工范围广。电解加工是一种非接触式加工，工具材料可以是较软的易加工的金属材料，电解加工不受被加工材料的强度、硬度、韧性的限制，几乎可以加工所有的导电材料，加工后工件材料的金相组织基本不发生变化。因此，它常用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难切削加工材料以及薄壁、易变形工件。 （ 2） 加工效率高。常规的切削加工需要多次切削才能达到零件的尺寸精度，然而 ，电解加工通过简单的进给运动，一次进给加工出复杂的型面、型腔等，而且加工速度可以随电流密度成比例地增加。据统计，电解加工的加工效率是电火花加工的 5 10 倍。美国 司使用电解加工工艺加工发动机部件，提高了生产效率，使得加工时间降低为传统切削加工时间的一半。而且电解加工速度不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。 （ 3） 加工质量好。型面和型腔的加工精度可达 孔和套料的加工精度可达 于一般中、高碳钢和合金钢，可稳定地达到 （ 4） 无工具阴极损耗。在电解加工过程中，工具阴极上只发生析氢反应，而不发生金属溶解反应。 （ 5） 进给运动简单。电解加工的进给运动通常是直线运动，而没有复杂的曲线运动。 （ 6） 对难加工材料复杂形状工件的批量生产，电解加工是一种低成本的工艺。 尽管电解加工具有诸多的优点，但是也存在一些局限性，主要表现为： （ 1）加工精度和加工稳定性不高。电解加工中，影响加工精度和稳定性的因素较多，包括电解液流场、加工间隙电场、加工电源电压、进给速 度等 10 多个因素。 ( ) ( + ) 1 a) 加工开始 (b) 加工终止 ( ) ( + ) 3 4 1 电解加工电源； 2 工具阴极； 3 工件阳极；4 电 解液 图 解加工原理简图 毕业设计（论文） 8 （ 2）工具阴极的设计和修正比较麻烦，周期长，因而电解加工只适合大批量生产。对于单件小批量生成，成本较高。 （ 3）电解加工所需的附属设备较多，占地面积较大，而且机床需要足够的刚性和防腐蚀性能，造价较高。电解产物需进行妥善处理，否则将污染环境。 综上所述，电解加工对难加工材料、复杂形状零件的批量生产是一种高效、高表面质量、经济的工艺方法，只要加工对象选择得当，发挥出电解加工的优势，就能收到良好效果。 解加工的应用 20 世纪 60 年代初，电解加工工艺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，取得了显著的经济效果，电解加工已成为制造业中一种重要的加工工艺之一。 70 年代以后，虽然其应用范围有所减小，但应用要求更高，且在某些新的领域又得到新的应用。 现在国内外已广泛用于叶片、机匣、深细小孔、膛线、花键等重要零件的加工。近二十年在民用工业如汽车、拖拉机、煤机等的锻模加工及去除毛刺中也得到了广泛应用。 为适应高新技术的发展、新型军工型号研制的需要，以及提高电解加工自身的水平，近二十余年，国内外在提高 电解加工精度及扩大电解加工的应用等方面进行了大量的研究工作。新型电解液、脉冲电流电解加工、复合电解加工、数控展成电解加工等新兴工艺方法以及 动生产线、 动机床等新兴电解加工设备的出现，为实现上述战略目标展现了广阔的前景。 解加工技术的研究现状 随着越来越多的结构出现在工业应用中，加工的研究得到越来越广泛的重视。近几年来由于许多其它领域的新技术、新工艺的引入以及对电解加工过程机理的更深入研究，电解加工一改原来加工精度不高的特点，被应用于高精度结构的加工中，在电解技术方面的研究也迅速发展起 来。 微纳米加工的尺寸多在几微米以下，而普通小型加工尺寸为毫米级，中间的这段范围（几微米至几百微米）称为 着现代工业向精密化、化发展，微电子、航空航天、精密仪器和精密模具等领域中出现了越来越多的金属结构，而其中大部分的尺寸都是 们的加工精度、加工质量、加工效毕业设计（论文） 9 率等对产品的性能、质量和成本有很大的影响，由于上述原因，国外近年来越来越重视 研究，因此研究这一经济、高效和实用的加工技术显得很有意义。 目前电解加工发展方向主要有两方面：一是不断追 求电解加工的极限加工能力，探求微纳米尺度上的加工；二是针对目前工业制造中大量存在 的 寸从几微米至几百微米 )的结构， 研究如何采用电解加工经济、高效地进行加工。目前，国内外开展这方面的研究主要包括针对硅材料的半导体加工技术和针对金属等非硅基材料的加工技术，前者研究比较系统、成熟；而针对金属材料，目前发展了许多不同的加工技术 （ 如 术、电火花加工技术、激光加工技术等 ） ，虽然加工精度和加工尺寸均能达到较高的水平，但是存在加工效率低、成本昂贵、加工范围有限等缺点。 近年来电解加工技术在整个 制造领域，尤其是在 究中正受到越来越广泛的重视，美国、德国、日本等发达国家的科研机构相 继开展了这方面的研究，并在加工机理、加工精度等关键问题上取得了一定的进展。作为一种新的很有应用前景的微型机械加工技术，电解加工在国内的研究才刚刚起步，需要迎头赶上。 题研究内容 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 、 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。 毕业设计（论文） 10 图 箱盖热锻模二维图主视图 图 箱盖热锻模二维图俯视图 毕业设计（论文） 11 图 箱盖热锻模三维2 油箱盖热锻模电解加工阴极设计 12 2 油箱盖热锻模电解加工阴极设计 因为电解加工对象本身尺寸一般为 虑到其相应的加工精度，必须采用小间隙加工。电解的加工间隙一般为 间，远小于常规电解加工间隙的尺寸 电解加工中，加工间隙的大小和稳定程度是对加工得以实现非常重要。 电解加工间隙分为端面间隙、侧面间隙和法向间隙。要保证高的成型精度，除了端面间隙要维持在一个比较小的水平外，侧面间隙的大小随加工深度的变化也必须保证在较小的范围，这样才能保证加工微孔的锥度和加工窄缝侧壁的 垂直度 。 在电解加工应用和研究的初期，甚至当今在实际生产中，还大都采用上述近似的研究方法，最典型的是 。它是基于如下简化电场的假设条件下进行研究的。 （ 1） 沿电流线方向，电位梯度不变；在同一电流线上，有相同的电场强度。 （ 2） 从阳极等位面 （ a=U） 开始，到阴极等位面 （ c=0） 止，电位逐渐减小，等位面与电流线正交，电流线有阳极指向阴极。 （ 3） 取电流效率为常数（对 解液电解液在任何电流密度条件下可取 为常数；对 可近似为常数）；在同一电流线上取电解液导 电率相同。 基于以上假设，则可认为：在同一电流线上，电流密度相同；又因为先前已约定加工出于平衡状态，且电解加工间隙很小 （ 1，则在工件被加工表面法向与工具阴极表面法向间夹角不大的情况下，近似认为电流线同时垂直工件及阴极表面，取电力线的直线长度替代实际呈弧线形状的电力线。如此，求解电解加工之间隙长度问题就转化为求解相应处电力线长度的问题，可才用欧姆定律建立起近似电流线长度与加工电压的关系；再基于法拉第电解定律导出阳极表面电解速度的大小以及最终阴、阳极型面相互之间的几何关系。参照图 有关成 型规律的方程组可写作： 毕业设计（论文） 13 （ （ i （ 2. 3） 在加工平衡状态： v （ c o s c o s R （ 上 式中 U阴、阳极之间的电压 （ V） ； E电解加工阴、阳极电极电位值总和； 隙电解液中的电压降 （ V） ； i电流密度 （ A/ 电解液导电率 （ 1/； 电解加工间隙 （ ； 阴极送进速度 v 与工件阳极表面法向之间的夹角； 对应上述 =0 处的平衡加工间隙 （ ； h对应 =0 处的平衡加工间隙，通常又称端面平衡间隙 （ ； 极被加工表面的法向蚀除速度，通常简称为工件加工速度 （ cm/s） ； v工具阴极送进速度 （ cm/s） ； 电流效率； 体积电化当量 （ s） 。 图 于简化电场的成型规律描述 业设计（论文） 14 以上方程组就是基于简化电场进行成型规律计算和阴极设计的实用计算式，也就是常用的 。 电解加工阴极的设计除了最常用的 外，对于一些加工性状简单的工件，可以采用等间隙分布的原则进行阴极的设计。等间隙分布的原则是指在工件原有的尺寸上进行同等间隙的缩放，缩放后得到阴极的形状尺寸。这种设 计方法较简单，但是却有局限性，对于那些型腔复杂的工件不能够使用，只适合形状简单的工件。 以上两种方法都是基于简化电场分布的阴极设计方法，对于实际电场分布的阴极设计方法，这里介绍一种有限元法。如图 出了一组工具阴极族的求解结果。其依据是已知的工件阳极形状和约定的工艺条件：阳极边界电位 a=U，电解液的电导率和电流效率均为常数。有图 以看出，所求解的阴极不只是一个，而是一“族”，即图中除阳极边界外的等位面都可以作为阴极边界，不同的只是阴极边界电位，或者说阴、阳极之间的电位差不同，加工间隙值不同，但都 能加工出同样的阳极型面。 7 图 解的工具阴极族 在占电解加工中大部分的微孔窄缝加工中，由于间隙无法直接测量，通常采用加工孔径和工具电极直径之差的一半（即侧面间隙大小）来间接评定加工间隙。电极侧壁的绝缘是必须的，加工间隙如图 2示毕业设计（论文） 15 220 22 （ 2 电解中侧壁绝缘的工具电极一般不保留图 2所示的宽度为 b 的工作带，即式 （ 2内的参数 b 趋近于 0，故加工中侧面间隙 。 电解时加工间隙很小，间隙内电解液的量也很少，如果要实现和匀速电解加工一样的加工速度，间隙内的温升和气泡析出将极大的影响电导率变化，而且排出电解产物比匀速加工困难，其对稳定加工的影响远远大于匀速加工，所以通常采用低速加工或者非匀速进给方式加工，以提高加工稳定性，但其平均进给速度将显著低于匀速进给电解加工，导致加工效率下降。 在电解中采用有效的工具阴极复杂运动进给方案，可以维持在小间隙下稳定进行加工，不仅可以提高加工稳定性，而且还可以提高加工精度。 对于单轴电解加工 而言，加工对象的局限性较大，只局限于获得其表面形状由精确复制工具电极的表面形状而来的加工对象，无法加工空间螺旋槽等类似结构。另外，电解加工出的微孔的圆度、尺寸精度等在很大程度上受加工流场的影响。加工间隙内电解液的更新是否及时会直接影响加工流场是否均匀稳定。由于电解加工的间隙微小，电解液更新困难，因此可以考虑采取新颖的结构设计来实现更新电解液和排除电解产物的功能。 因此，有必要根据电解加工的独特性，设计一种电解加工机床，其本体结构必须兼顾好的系统刚性、系统结构小型化和方便的操作维护性，有利于加工稳定地维持在微 小间隙下，刚度大，精度高，结构简单，同时尽可能扩展加工对象的多样性。 s b 绝缘层 工具电极 工件 b 图 2解加工间隙示意图 毕业设计（论文） 16 极材料的选择 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 隙的计算一般分下列三种情况。第一种是圆弧部分的间隙计算，第二种是形锻斜度 7位置间隙计算，第三种是有 45斜面处的 间隙计算。 极的尺寸设计 阴极的尺寸设计 其关键在于阴极齿顶面及两侧面的锥度齿顶角齿側角的取值锥度的大小直接影响阴极齿的长度和铜钨合金材料的使用量更重要的是将决定加工法向间隙的数值最终影响加工精度加工稳定性和生产效率为了既能保证加工速度粗加工过程中， 法向间隙较小火花短路较多精加工段的设计， 是为了去除粗加工留下的尺寸余量及表面缺陷以基本上满足尺寸和表面质量的要求由于精加工段的加工过程是处于一种过渡状态最终很难保证各个齿形的一致。因此还需要通过抛光段的加工来对全齿进行最后一道精整从而确保工件的尺寸 精度和表面质量通常抛光圈宽度 b 取 如表 表 示，总和了在各种加工条件下当前采用的间隙值范围，可以作为选用的参考。 表 同电解加工方式的加工间隙范围 加工方式 间隙范围 /性电解液 流电流 惰性电解液非线性加工，混气加工 续进给 冲电流 振动进给 0 期 循环多次对刀 0 业设计（论文） 17 表 同工序的平均间隙范围 工序种类 间隙值 /限范围 常用范围 孔及型腔加工： 小孔（直径在 8下） 型腔（型面长度 3 40 型腔（型面长度 40上） 片型面加工 叶型长度 100下 00 200 00 300 解车： 预钻通孔（直径在 10下） 表面 解磨：金属阴极 电磨轮 解切 削： 盘形阴极（直径在 100下） 电极（厚度在 30下） 据表 表 择油箱盖热锻模电解加工的加工间隙为 根据等间隙分布的原则可设计出油箱盖热锻模电解加工的阴极的形状与尺寸，如图 示。 进液孔与出液孔的大小。在计算进出液孔大小之前，首先要计算过液面积，然后根据所计算的过液面积计算进出液孔的大小。 进液孔的计算： 如图 示，加工初始时刻的进 液处的过液面的形状与尺寸，根据图可计算出过液面积 h= 实际进液面积应取其 ，则实际进液面积为 S= 根据以上可设计进液孔为 3 孔 6。进液孔直径的选用，应使它的截面积大于起始间隙截面积，为了适应加和延伸的增液槽的需要，进液孔的截面积应予以加大。 毕业设计（论文） 18 图 液孔处的过液面的外形与尺寸 出液孔的计算： 如图 示，加工初始时刻的出液处的过液面的形状与尺寸，根据图可算出过液面积 h=69 图 液孔处的过液面的外形与尺寸 实际出液面积应与其相等，则实际出液面计为 S= 根据以上可设计出液孔为 3 孔 4。 图 极二维 3 油箱盖热锻模电解加工工装夹具设计 19 3 油箱盖热锻模电解加工工装夹具设计 箱盖热锻模夹具定位设计 （ 1） 工件的定位的基本原理 a 六点定则 ： 用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为 “六点定位原则 ”，简称 “六点定则 ”。 六点定则是工 件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。 b 限制工件自由度与加工要求的关系 ： 工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。 c 在工件定位时，以下情况允许不完全定位： 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴 的角度自由度可不限制。 加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。 夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。 当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装 夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。 d 基准、对定位元件的基本要求 ： 定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。 毕业设计（论文） 20 e 对定位元件的基本要求 足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。 （ 2） 工件定位方式及其定位元件 a 工件以平面定位。工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的 自由度，具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。 b 工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。 c 工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有： V 形块、定位套和半圆套 。 图 装夹具 箱盖热锻模夹具装夹设计 (1)夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。 动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气 夹紧装置 传递夹紧力 ， 动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构 件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。 毕业设计（论文） 21 (2)夹紧装置的设计要求 夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此，夹紧装置应满足以下要求： a 夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。 b 夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。 c 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。 d 具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制 造维修，操作安全方便，并且省力。 夹紧力方向的确定 夹紧力应朝向主要的定位基面。 夹紧力的方向尽可能与切削力和
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