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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013年 3 月 15 日
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
通過學(xué)院在網(wǎng)上發(fā)布的論文題目，我選擇了賈建利老師的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文——高溫合金零件電解加工工裝設(shè)計(jì)。題目確定后，我在網(wǎng)上查閱了一些關(guān)于電解加工及其工裝設(shè)計(jì)的知識(shí)，了解到電解加工的工裝其實(shí)就是要設(shè)計(jì)工件的夾具。之后，在老師的介紹下，在學(xué)校圖書館借取了范植堅(jiān)等老師編著的《電解加工技術(shù)及其研究方法》和王建業(yè)等編著的《電解加工原理及應(yīng)用》。通過看書和做讀書筆記，對(duì)電解加工有了更進(jìn)一步的了解。
根據(jù)研究對(duì)象油箱蓋熱鍛模，設(shè)計(jì)一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）連桿熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運(yùn)用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場(chǎng)分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽極）之間的絕緣等問題。
課題研究的主要內(nèi)容是通過對(duì)所給零件的分析，設(shè)計(jì)加工零件的陰極，以及裝夾高溫合金零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。
（1）在剛開始的時(shí)候工序的劃分以及定位基準(zhǔn)會(huì)比較難選擇，所以就在過程中腰認(rèn)真分析零件圖，了解電解加工工裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)的技術(shù)要求而加工工序要根據(jù)生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)來認(rèn)真分析。
（2）在夾具設(shè)計(jì)的時(shí)候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調(diào)查現(xiàn)階段國內(nèi)外比較先進(jìn)的電解加工工裝結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計(jì)的方向，了解電解加工工裝的加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)原理。
（3）通過大量的資料，研究零件的結(jié)構(gòu)，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準(zhǔn)和工序安排。
（4）熟悉夾具的結(jié)構(gòu)選擇合理的機(jī)床及裝夾設(shè)備，確定加工余量和工序，進(jìn)行精細(xì)的準(zhǔn)確的尺寸計(jì)算，和時(shí)間的估算。
通過所繪制的零件圖的特點(diǎn)，分別從陰極設(shè)計(jì)、流場(chǎng)設(shè)計(jì)及導(dǎo)電三個(gè)方面研究加工該零件的三種工裝方案，并選擇其中一種最優(yōu)方案。通過對(duì)三種工裝方案的比較，選擇其中一種較好的方案，通過對(duì)其進(jìn)一步的研究，同時(shí)查閱相關(guān)電解加工工裝設(shè)計(jì)知識(shí)，繪制其方案草圖。在老師的指導(dǎo)和幫助下完善整個(gè)草圖，現(xiàn)準(zhǔn)備應(yīng)用計(jì)算公式等方面把其尺寸定制下來，已翻譯并閱覽了一篇外文文獻(xiàn)，使其能真正加工出所要求的工件。還準(zhǔn)備制定陰極形狀和后期的其他工作。
2.存在的問題及解決措施
電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生電化學(xué)陽極溶解的原理對(duì)工件進(jìn)行成形加工的特種加工，又稱電化學(xué)加工。電解加工的重點(diǎn)是針對(duì)不同的加工零件設(shè)計(jì)出加工該零件的陰極以及裝夾該零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。電解加工的難點(diǎn)是電解加工是一種復(fù)制加工, 工具陰極的輪廓形狀須根據(jù)圖紙給定的工件形狀和加工間隙的分布規(guī)律來設(shè)計(jì)，加工間隙分布的不均勻?qū)е玛帢O設(shè)計(jì)非常困難。由于對(duì)于電解加工理解還很困難，所以裝配尺寸有些還無法準(zhǔn)確給出。
解決方案：積極翻閱其相關(guān)資料以及文獻(xiàn)，使自己能充分掌握有關(guān)知識(shí)，便于自己對(duì)陰極的設(shè)計(jì)以及裝配尺寸的擬定。
3.后期工作安排
10~15周完善整個(gè)電解加工工裝設(shè)計(jì)、完成裝配圖（包括三維裝配圖）及零件圖的繪制等工作。
16~18周對(duì)所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計(jì)說明書，所有資料提請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
注：1）正文：宋體小四號(hào)字，行距20磅，單面打印；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。
2）中期報(bào)告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊(cè)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
外文出處： 日本筑波先進(jìn)制造研究所
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年3月15日
研究電火花和電解加工 / 電解加工研磨復(fù)合加工技術(shù)
作者 Tsuneo Kurita_, Mitsuro Hattori
環(huán)保意識(shí)的制造系統(tǒng)組、先進(jìn)制造研究所、國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù), 筑波東產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所1-2-1并木史郎,筑波,305 - 8564年,日本茨城縣
2005年5月31日收到, 在2005年11月14日收到修改后的表單, 2005年11月17日接受了2006年1月11日可用的在線
文摘
這個(gè)論文研究的是電火花(放電加工)和電解加工(電化學(xué)加工)/ 電解加工研磨復(fù)合技術(shù)。首先,電火花成型和電解加工整理技術(shù)研究。這些進(jìn)行的序列過程相同的機(jī)床具有相同電極(銅)和相同的加工液(水)。兩種類型的電火花和電解加工復(fù)合的加工正在研究。一是在一個(gè)形成電極,另一個(gè)是用簡單的形狀電極掃描。復(fù)合的加工與電極掃描應(yīng)用于生產(chǎn)和沒有做形成電極各種形狀的小部件。電火花加工的表面通過應(yīng)用電子反制從Ra1毫米是提高到Ra0.2毫米。其次,為了得到一個(gè)平滑表面,一個(gè)新的電火花和電解加工研磨復(fù)合的加工技術(shù)的開發(fā)。表面粗糙度的加工孔通過應(yīng)用2分鐘電解加工研磨提高到Ra0.07毫米。一個(gè)洞的表面精加工的形狀是展現(xiàn)復(fù)合的加工技術(shù)的方式。
2005愛思唯爾有限公司，版權(quán)所有。
關(guān)鍵詞:電火花;電解加工;研磨;復(fù)合性的加工,環(huán)保意識(shí)的加工
1. 介紹
材料成形技術(shù)使用模具是眾所周知的事情，作為以一個(gè)短周期時(shí)間過程的成本效益質(zhì)量生產(chǎn)的微產(chǎn)品。這樣的微型組件,它的截面面積小于10平方毫米,需要使用先進(jìn)的微成型技術(shù)。放電加工(電火花)的使用作為一個(gè)有用的造型技術(shù)。其與電火花,區(qū)別在于切割材料可以處理一個(gè)放電,以及以一個(gè)精確的形式可以通過。雖然電火花已經(jīng)擁有許多優(yōu)點(diǎn)，但是電火花加工微模具時(shí)通常由于熱影響層會(huì)出現(xiàn)表面粗糙和許多小裂痕。用手工研磨完成電火花加工表面已經(jīng)被應(yīng)用。但是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)需要技術(shù) 和技能,所以這是費(fèi)時(shí)和昂貴的
研究的最終目標(biāo)就是構(gòu)建一個(gè)擁有可以處理光滑表面的電火花的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將可以生產(chǎn)小零件和模具。這是進(jìn)行了相同的機(jī)器工具理想的終點(diǎn)技術(shù),因?yàn)橄到y(tǒng)需要高精度和高加工速度。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),首先,一個(gè)機(jī)器工具可以在圖1顯示出發(fā)展[1]。它是一個(gè)定位機(jī)工具。小型和輕型機(jī)床使布局更加容易。此外,發(fā)達(dá)機(jī)床有五個(gè)加工頭可以改變它的加工方法。這些頭消除設(shè)置誤差的工件通過實(shí)施幾個(gè)加工方法在相同機(jī)床使其從粗加工到精加工。
圖 1.一個(gè)定位機(jī)工具
第二,電火花加工和電解加工(電解加工)復(fù)合的加工技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)[2]。電解加工是應(yīng)用于完成一個(gè)電火花表面,因?yàn)殡娊饧庸び袀€(gè)特點(diǎn),可以產(chǎn)生光滑和無壓力表面沒有困難的監(jiān)測(cè)或控制的加工條件[3,4]。 此外,同樣的加工液和電極用于電火花加工和電解復(fù)合加工。因此,建設(shè)一個(gè)簡單的復(fù)合加工自動(dòng)化系統(tǒng)是可能的與電火花和電解加工流程。通常,一種油性的介質(zhì)用于電火花,化學(xué)電解質(zhì)用于電解加工。 這種液體是都有害環(huán)境和人類健康的。在這項(xiàng)研究中,蒸餾是利用水作介質(zhì)和電解質(zhì)。
摘要中本文研究了兩種類型的電火花和電解加工復(fù)合加工。一是在一個(gè)形成電極,,另一個(gè)是通過掃描一個(gè)簡單的形狀電極。加工與電極掃描應(yīng)用于生產(chǎn)小和各種形狀的組件。
此外,為了獲得一個(gè)非常光滑的表面,將電解加工研磨機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用到一個(gè)電火花加工表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨混在一起的電解液，去除氧化表面的磨料層是由電解加工生成。其去除導(dǎo)致產(chǎn)量電解加工過程在電解加工中因?yàn)檠趸瘜幼璧K了電流流。
在這個(gè)研究目標(biāo)如下
·在電解加工同樣的機(jī)床展示電火花加工和復(fù)合加工。
·顯示的可能性,通過比較,電解加工研磨加工結(jié)果只有電解加工,只有研磨和電解加工研磨，電解加工研磨過程中研究適當(dāng)?shù)臈l件。
·展示了表面處理的復(fù)雜形狀孔使用復(fù)合的加工。
2．電火花加工和電解加工復(fù)合加工與形成電極
電火花成型和電解加工完成復(fù)合的加工與電極形成的這一節(jié)中討論。這個(gè)在同一機(jī)床按順序執(zhí)行以下步驟。首先,進(jìn)行了電火花成型電解液內(nèi)充滿蒸餾水。一個(gè)3毫米使用銅桿直徑，工作材料是61 HRC硬化鋼。第二, 通過改變電解加工孔一個(gè)電解加工的電火花電源完成實(shí)施。這個(gè)相同的電極(銅)和加工液(水)被使用在復(fù)合的加工中。實(shí)施前這樣一個(gè)復(fù)合的加工實(shí)驗(yàn),初步實(shí)驗(yàn)在每個(gè)加工過程進(jìn)行了這是為了調(diào)查每一個(gè)加工過程的適用條件。
2.1. 初步電火花加工實(shí)驗(yàn)
初步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了電火花加工孔。圖2顯示了洞的深度和電極磨損和加工時(shí)間。在早期階段,深度增加和時(shí)間成正比。然后,去除效率降低，這種現(xiàn)象是由于以下過程:首先,洞的深度增加隨著時(shí)間的推移;第二,沖洗出來污染物變得困難；最后,放電頻率由于污染變得降低，隨著孔深的傾向顯示了相同的磨損。其的比值,長度洞的深度約為20%。
2.2. 初步電解加工實(shí)驗(yàn)
電火花進(jìn)行了4分鐘,初步電解加工孔對(duì)這個(gè)洞進(jìn)行了加工。圖3顯示了表面粗糙度和電解加工加工時(shí)間的關(guān)系。為了停止排出,只有切斷電容在加工方法從電火花加工到電解加工的改變。 為了避免短路,電阻是必需的。因此,使用相同的電阻在電解加工。 電解加工差距定義區(qū)別為完成的寬度和電極的凹槽直徑。電火花加工的粗糙度機(jī)加工表面通過應(yīng)用電子反制可以提高。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,電火花差距顯示在10毫米電解加工加工時(shí)間0年代。在早期階段,電解加工差距迅速增加,增加的速率隨電解加工時(shí)間推進(jìn)。因?yàn)楸砻娲植诙扔幸粋€(gè)穩(wěn)定的值經(jīng)過加工研究時(shí)間的120年之后,電解加工加工時(shí)間設(shè)定在120年在孔精加工過程的復(fù)合加工實(shí)驗(yàn)。那是沒有穿的電極在電解加工中。
圖2.深度的孔和刀具磨損和加工時(shí)間電阻: 460 o;電壓:200 V;電容:10 nF
圖3. 表面粗糙度和電解加工差距與加工時(shí)間電阻:460 o;電壓:200 V
2.3. 復(fù)合加工實(shí)驗(yàn)
對(duì)復(fù)合的加工進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。這個(gè)形成電極加工從直徑3毫米和一個(gè)直徑0.5毫米銅桿平方端銑刀。這個(gè)高度是500毫米的模型。電火花加工進(jìn)行了這個(gè)電極的實(shí)驗(yàn)。圖4(a)展示了一個(gè)電火花形孔照片，洞的深度是600 mm。圖4(b)顯示了電解加工完成孔。相同的電極(銅)和加工液體(水)是用于電子反制。電解加工孔研究完成時(shí)間是120年。電火花加工粗糙表面是提高反演電解加工。一個(gè)表面粗糙度從Ra1.0毫米到0.6毫米降低。圖4表明,電火花和電解加工復(fù)合加工成功發(fā)展了起來。
3.掃描電火花加工和電解加工復(fù)合加工
雖然電火花和電解加工復(fù)合加工可以在同一臺(tái)機(jī)器上用執(zhí)行工具形成電極,電極磨損長度孔深度電火花加工之比是20%。很難維持高形成精度形成的電極。
另一種類型的復(fù)合加工在這一節(jié)中研究防止效應(yīng)的電極磨損。電火花和電解加工是由掃描一個(gè)直徑1毫米的銅桿。掃描電火花[5]和電解加工技術(shù)使用一個(gè)小而簡單的形狀電極在一個(gè)短的時(shí)間、復(fù)合的加工和覆蓋各種各樣的加工形狀不需要形成電極。
首先,進(jìn)行電火花加工容器內(nèi)裝滿了蒸餾水。它是用一個(gè)直徑1毫米的銅桿，這個(gè)工作材料是硬化鋼。第二,通過改變進(jìn)行從一個(gè)電火花到電解加工功率的供應(yīng)在相同的電極(銅)和加工液(水)用于復(fù)合的加工。
圖5顯示了掃描方向的電極在電火花加工的過程。電極是美聯(lián)儲(chǔ)在Z方向?yàn)榱藦浹a(bǔ)磨損產(chǎn)生的電極。這個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的電極到水平運(yùn)動(dòng)的電極稱為比率對(duì)角線。在早期階段, 如果對(duì)角線保存常數(shù)，深度所加工槽的增加的運(yùn)動(dòng)是其在X和/或Y方向的比率。后來,變成一種常態(tài)的溝槽深度。
3.1. 掃描電火花
圖6顯示了變化的橫截面加工槽的比率來對(duì)角線供給。十字架部分是測(cè)量表面粗糙度的測(cè)試儀。而槽的深度的增加而增加這個(gè)比率的對(duì)角線供給, 這個(gè)槽截面的形狀變成三角形。這是歸因于以下原因：掃描電極是穿一個(gè)錐形狀,因?yàn)殡姌O磨損發(fā)生掃描方向和電極旋轉(zhuǎn)在前面的部分。這個(gè)的槽的形狀的截面是復(fù)制橫截面的形狀的電極。錐形狀的電極取決于比對(duì)角線供給。而磨損率的測(cè)量電極沒有因?yàn)樗请y以衡量的去除量電極和工作材料,電極的磨損率只要在這部分的衡量電氣條件中的電火花鉆井。在本節(jié)第二章詳細(xì)介紹了磨損率與電有關(guān)的條件沒有多大區(qū)別。
圖4. 加工孔的照片:(一)在電火花;(b)在電解加工;和形成電極:(c)在加工;和(d)在電解加工。
圖5. 掃描方向的電極
3.2. 掃描電解加工
掃描電解加工進(jìn)行電火花加工后。一個(gè)加工電壓150 V,電容47 nF,電阻的220歐姆,和比對(duì)角供給的設(shè)置1/80是為電火花加工條件。只有電容是切斷了從電火花加工過程發(fā)生變化到電解加工。 電解加工掃描路徑的電極是電火花加工一樣。 供給的比例是0對(duì)角線。圖7顯示了電極的表面粗糙度和電解加工差距比例速。在電火花通過應(yīng)用電子反制使加工的表面粗糙度可以改善。粗糙度Ra從最初的0.9毫米到0.2毫米。另一方面,電火花電極間隙隨進(jìn)給速度增加的。
圖6. 橫截面的變化對(duì)加工槽的比的對(duì)角供給。電極:銅;工件:淬火鋼;電壓:150 V;電容:47 nF;電阻:220 o
圖7. 表面粗糙度和電火花間隙與進(jìn)給速率的電極
3.3. 掃描電火花加工和電解加工復(fù)合加工
復(fù)合的加工實(shí)驗(yàn)通過掃描電極證明，一個(gè)盒子形狀的一個(gè)3毫米平方空腔與基礎(chǔ)形狀的加工使用硬化鋼。圖.8顯示了掃描路徑的電極的腔加工。圖8所示掃描路徑包括四個(gè)步驟。這個(gè)循環(huán)重復(fù)的腔加工。 圖9顯示了照片的,在電火花加工形狀的腔和電解加工完成腔。首先,進(jìn)行電火花加工與1/80比例的對(duì)角供給。這個(gè)循環(huán)是圖8所示的重復(fù)12次。它腔的深度是700毫米。電解加工完成后進(jìn)行電火花加工。進(jìn)料量的電極是10毫米/秒。掃描路徑在一樣的情況下使用電火花，掃描的數(shù)量時(shí)間一樣，電火花和電解加工在同樣的機(jī)床用序列上進(jìn)行。相同的電極(銅)和加工液(水)是用于電火花加工和電解加工。
電火花加工的加工時(shí)間是2小時(shí)30分鐘,電解加工是30分鐘。表面粗糙度在電火花加工因改進(jìn)而采用電解加工。底部的孔的表面粗糙度由Ra1.23毫米是降低到Ra0.5毫米。 圖9表明,電火花加工和電解加工復(fù)合加工的成功是通過掃描電極。
圖8. 掃描路徑的電極對(duì)腔行進(jìn)
經(jīng)過電火花加工（Ra1.23um） 經(jīng)過電解加工（Ra0.5um）
圖9. 電火花加工的照片腔和電解加工完成腔 電極:銅;工作:淬火鋼;電壓:150 V;選擇供給:0.25毫米;比的對(duì)角供給中電火花:1/80;進(jìn)給速率在電解加工:10毫米/ s
4. 電火花和電解加工研磨復(fù)合加工
在前面的小節(jié)中,用電火花和電解加工復(fù)合進(jìn)行加工，電火花加工的表面粗糙度通過應(yīng)用電子反制由Ra1.0毫米可以減小到Ra0.2毫米。雖然表面是光滑后電解加工,鏡面加工表面采用電解加工無法生產(chǎn)。因此,為了得到一個(gè)平滑的表面(小于0.1毫米的Ra),電解加工研磨,這是一個(gè)新開發(fā)的技術(shù),應(yīng)用于電火花加工的表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨是混合入電解液。在磨料是由電解加工去除表面氧化層，生成的結(jié)果是一種高效電解加工的過程,因?yàn)檠趸瘜雨P(guān)掉了流動(dòng)電流在電解加工。
4.1. 電解加工研磨的有效性
為了知道電解加工研磨的有效性,三種加工單獨(dú)進(jìn)行了一個(gè)盲人孔表面加工,電火花:只有電解加工,只有磨料拋光,電解加工磨。工作材料是61 HRC淬火鋼,直徑3毫米銅桿用作電極。這些洞的底部表面比較。在實(shí)驗(yàn)中,氧化鋁粉末混入電解液(水)。晶粒尺寸是5.5毫米和濃度是60 g / 升。圖10顯示了粗糙度是電解加工研磨比其他兩種加工的差別,而加工時(shí)間與電解加工研磨時(shí)間其他兩種加工方法。因此,它是表明,電解加工研磨是消除電火花疙瘩一種有效的方法。
4.2. 表面粗糙度和晶粒尺寸之間的關(guān)系
圖11顯示了表面之間的關(guān)系表面粗糙度和顆粒大小。如前所述,氧化鋁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 / 升的電解液。。表1顯示了晶粒尺寸和導(dǎo)電率的電解液。是一個(gè)3mm直徑的半圓電極截面,這,使用是為了提供研磨底部表面的孔。旋轉(zhuǎn)的速度電極是3000 rpm。 所有電解加工研磨表面粗糙度在這個(gè)研究是平滑比最好的表面粗糙度與電解加工(Ra0.2毫米)。 雖然沒什么數(shù)據(jù)傳播在表面粗糙度與5.5、9、13毫米尺寸、表面粗糙度具有最大2毫米R(shí)a值和最小沒有值,見圖11。它認(rèn)為沒有價(jià)值最低,因?yàn)橄鄬?duì)的為電解質(zhì)提高電解加工效應(yīng)和移除更多區(qū)域的工作materialwhen工作材料之間的距離和電極更接近。而且,因?yàn)殡娊饧庸さ目瞻准庸l件的研究變得更大比晶粒大小,旋轉(zhuǎn)的電極和電解液的粘度不能申請(qǐng)足夠的能量到砂去除氧化層的工作材料。因此,Ra值是最大的有2毫米大小的影響。因?yàn)閺?fù)合加工是不夠的。預(yù)計(jì),如果電解加工拋光差距變得更緊密的通過改變加工條件(轉(zhuǎn)速的電極、電解液導(dǎo)電率和加工電壓等)、低粗糙度(Ra)加工可以用2毫米的材料
（a）經(jīng)過電火花加工 （b）只有電解加工 （c）只有拋光 （d）電解加工+拋光（電解研磨）
表面粗糙度（Ra um） 1.0 0.3 0.5 0.07
電火花加工時(shí)間（min） — 4 4 3
圖10.加工孔的表面。電極:銅;加工液體: 水
4.3. 電解液的電導(dǎo)率 和表面粗糙度之間的關(guān)系
因?yàn)殡娀鸹ê碗娊饧庸ぱ心ノ勰嗷旌铣呻娊庖?電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加如果數(shù)量的復(fù)合加工時(shí)間相同電解液。因此,許多電火花和電解加工研磨是實(shí)施和電導(dǎo)率,電解液測(cè)量顯示表面粗糙度之間的關(guān)系和電導(dǎo)率的電解質(zhì)。磨料的的平均晶粒尺寸為5.5毫米被用在這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)底表面的每個(gè)加工孔測(cè)量。圖。12顯示了和表面粗糙度之間的關(guān)系電解液的電導(dǎo)率。雖然有數(shù)據(jù)傳播價(jià)值的表面粗糙度的洞穴作為電解液的電導(dǎo)率的變化,趨勢(shì)顯示的值隨表面粗糙度的增加電解液的導(dǎo)電性。相對(duì)光滑的表面研磨可以執(zhí)行與高電解液的導(dǎo)電能力。另一方面,加工間隙的增加而增加電導(dǎo)率因?yàn)槟壳暗碾娊庖好芏仍龃?。一個(gè)大加工間隙導(dǎo)致貧困形成精度。此外,認(rèn)為高電解質(zhì)電導(dǎo)率導(dǎo)致電極磨損、腐蝕的材料和工作電火花加工。為了應(yīng)對(duì)工作質(zhì)量要求如表面粗糙度和形式的準(zhǔn)確性實(shí)際應(yīng)用,重要的是要控制電解液的導(dǎo)電能力。
圖11. 表面粗糙度之間的關(guān)系和晶粒尺寸 電壓:15 V
表1 粗糙度,晶粒尺寸和電導(dǎo)率的電解質(zhì)
————————————————————————
粗糙度（#） 晶粒大?。╱m） 導(dǎo)電性（us/cm）
圖12. 表面粗糙度和電導(dǎo)率之間的關(guān)系的 電解液:電壓:15 V;晶粒尺寸:5.5毫米
與半圈 有太陽和行星運(yùn)動(dòng)
圖13. 搭接孔與旋轉(zhuǎn)電極和太陽和圓狀 行星運(yùn)動(dòng)電極
圖14. 電火花加工和電解加工研磨復(fù)合加工的例子
4.4. 電解加工研磨運(yùn)動(dòng)工具
表面粗糙度之間的關(guān)系,顆粒大小和表面之間的關(guān)系粗糙度和電導(dǎo)率的電解質(zhì),是節(jié)4.2和4.3所示。在這些部分,旋轉(zhuǎn)電極截面,是一個(gè)半圓,用因?yàn)樗潜匾墓?yīng)足夠的電解質(zhì),這是一個(gè)混合磨料。在這種情況下,截面的電極應(yīng)加工完美圓狀否則,一個(gè)坑或投影生成中心的底部表面的孔。此外,表面沒有一個(gè)鏡面拋光,因?yàn)樗幸粋€(gè)同心環(huán)結(jié)構(gòu)。在為了克服這些問題,太陽和行星運(yùn)動(dòng)應(yīng)用于復(fù)合的加工。電極和工作是旋轉(zhuǎn)并設(shè)置一個(gè)中心之間的距離旋轉(zhuǎn)。圖13顯示了一個(gè)搭接孔的照片只有旋轉(zhuǎn)一個(gè)直徑3毫米的半圓電極和太陽和行星移動(dòng)3毫米直徑電極。底部表面的孔和一個(gè)半圓電極有投影和一個(gè)同心環(huán)結(jié)構(gòu)。孔的表面粗糙度為0.07毫米R(shí)a。在另一方面,表面與太陽和行星運(yùn)動(dòng)電極沒有坑,投影和同心環(huán)結(jié)構(gòu)。中心區(qū)域的孔有一個(gè)鏡面磨光表面。它的粗糙度面積是Ra0.06毫米。認(rèn)為復(fù)合形狀面可以完成了應(yīng)用組合的電解加工研磨和電火花與電極掃描技術(shù)。
另一個(gè)孔加工與電火花加工和電解加工研磨復(fù)合的加工,如圖14。而直徑的孔的橫截面變化的孔深變化,內(nèi)表面的孔平滑通過應(yīng)用電火花和電解加工研磨復(fù)合的加工技術(shù)。
5. 結(jié)論
(1)電火花和電解加工復(fù)合加工:與形成電極和通過掃描電極與簡單的形狀演示。
(2)可能性的電火花加工和電解加工研磨復(fù)合加工技術(shù)顯示。
(3)電火花表面是應(yīng)用電解加工研磨提高到Ra0.06毫米。
(4)太陽和行星電極運(yùn)動(dòng)是新應(yīng)用電解加工研磨,表面精加工的復(fù)合的孔形狀是成功地進(jìn)行
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012年 12 月 14 日
9
1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）：
1.1題目背景：
采用電解加工實(shí)現(xiàn)模具加工具有表面質(zhì)量好，使用壽命長，脫模好，成本低的優(yōu)點(diǎn)。通過本課題的設(shè)計(jì)，達(dá)到：（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課的知識(shí)，分析解決工程技術(shù)問題的能力；（2）鞏固加深擴(kuò)大基本理論和技能；（3）受高級(jí)工程技術(shù)人員能力的訓(xùn)練，調(diào)研、查閱文獻(xiàn)，制定方案、設(shè)撰寫；（4）創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神。
基于電解過程中的陽極溶解原理并借助于成型的陰極，將工件按一定形狀和尺寸加工成型的一種工藝方法，稱為電解加工。
1.2研究意義
電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理將工件加工成形的種特種加工方法。加工時(shí)，工件接直流電源的正極，工具接負(fù)極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形成導(dǎo)電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學(xué)陽極溶解。隨著工具相對(duì)工件不斷進(jìn)給，工件金屬不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液走，最終兩極間各處的間隙趨于一致，工件表面形成與工具工作面基本相似的形狀。電解加工對(duì)于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前，電解加工已獲得廣泛應(yīng)用，如炮管膛線，葉片，整體葉輪，模具，異型孔及異型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在許多零件的加工中，電解加工工藝已占有重要甚至不可替代的地位。
1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況
電解加工以其加工速度快、表面質(zhì)量好、凡金屬都能加工而且不怕材料硬、韌、無宏觀機(jī)械切削力、工具陰極無損耗、可用同一個(gè)成形陰極作單方向送進(jìn)而成批加工復(fù)雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點(diǎn)，在20 世紀(jì)60 年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用，其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于鍛模型腔、深孔、小孔、長鍵槽、等截面葉片整體葉輪的加工以及去毛刺等領(lǐng)域，取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。但是，在70 年代以后，隨著國際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)形式的變化，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，生產(chǎn)批量減小，使得電解加工的適用范圍也發(fā)生變化?？傮w看應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求卻越來越高。
在經(jīng)歷大約20年的低潮后，從20世紀(jì)90年代后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機(jī)。其研究機(jī)構(gòu)及人員逐漸壯大，應(yīng)用領(lǐng)域(尤其在航天、航空、軍工領(lǐng)域)有所擴(kuò)展，研究成果及論著數(shù)量激增，工藝技術(shù)水平及設(shè)備性能均達(dá)到了一個(gè)新的高度。
1工藝技術(shù)研究
目前，電解加工工藝技術(shù)研究涉及的方向較多，但主要集中在微秒級(jí)脈沖電流加工、微精加工、數(shù)控展成加工、陰極設(shè)計(jì)及磁場(chǎng)對(duì)電解加工的影響等五大領(lǐng)域。下面分別加以詳述。
1.1微秒級(jí)脈沖電流加工
自20世紀(jì)70年代初起，前蘇聯(lián)、美國、日本、法國、波蘭、瑞士、西德等相繼開始了對(duì)脈沖電流電解加工的研究。在國內(nèi)，多家單位相繼開展了毫秒級(jí)脈沖電
流電解加工的研究并成功用于工業(yè)生產(chǎn)。隨著近代功率電子技術(shù)的發(fā)展，新型快速功率電子開關(guān)元件如MOSFET、IGBT等出現(xiàn)，使得有可能實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)脈沖電流電解加工。20世紀(jì)90年代以來，微秒級(jí)脈沖電流電解加工基礎(chǔ)工藝研究取得突破性進(jìn)展。研究表明，此項(xiàng)新技術(shù)可以提高集中蝕除能力，并可實(shí)現(xiàn)0.05mm以下的微小間隙加工，從而可以較大幅度地提高加工精度和表面質(zhì)量，型腔最高重復(fù)精度可達(dá)0.05mm，最低表面粗糙度可達(dá)Ra0.40μｍ，有望將電解加工提高到精密
加工的水平，而且可促進(jìn)加工過程穩(wěn)定并簡化工藝，有利于電解加工的擴(kuò)大應(yīng)用。
國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)利用微秒級(jí)脈沖電流開展了模具型腔及葉片型面加工、型腔拋光、電解刻字、電解磨等工藝可行性試驗(yàn)以及氣門模具生產(chǎn)加工試驗(yàn)[1，3]，研究成果進(jìn)一步從工藝角度證實(shí)了上述結(jié)論。
1.2微精加工
從原理上而言，電化學(xué)加工技術(shù)可分為兩類：一類是基于陽極溶解原理的減材技術(shù)，如電解加工、電解拋光等；另一類是基于陰極沉積原理的增材技術(shù)，如電鍍、電鑄、刷鍍等。這兩類技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn)，即材料的去除或增加過程都是以離子的形式進(jìn)行的。由于金屬離子的尺寸非常微小(10-1nm級(jí))，因此，相對(duì)于其它“微團(tuán)”去除材料方式(如微細(xì)電火花、微細(xì)機(jī)械磨削)，這種以“離子”方式去除材料的微去除方式使得電化學(xué)加工技術(shù)在微細(xì)制造領(lǐng)域、以至于納米制造領(lǐng)域存在著極大的研究探索空間。從理論上講，只要精細(xì)地控制電流密度和電化學(xué)發(fā)生區(qū)域，就能實(shí)現(xiàn)電化學(xué)微細(xì)溶解或電化學(xué)微細(xì)沉積。微細(xì)電鑄技術(shù)是電化學(xué)微細(xì)沉積的典型實(shí)例，它已經(jīng)在微細(xì)制造領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。微細(xì)電鑄是LIGA技術(shù)一個(gè)重要的、不可替代的組成部分，已經(jīng)涉足納米尺寸的微細(xì)制造中，激光防偽商標(biāo)模版和表面粗糙度樣塊是電鑄的典型應(yīng)用。但電化學(xué)溶解(成型)加工的雜散腐蝕及間隙中電場(chǎng)、流場(chǎng)的多變性嚴(yán)重制約了其加工精度，其加工的微細(xì)程度目前還不能與電化學(xué)沉積的微細(xì)電鑄相比。目前電化學(xué)微精成型加工還處于研究和試驗(yàn)階段，其應(yīng)用還局限于一些特殊的場(chǎng)合，如電子工業(yè)中微小零件的電化學(xué)蝕刻加工(美國IBM公司)、微米級(jí)淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學(xué))已取得了很好的加工效果，精度已可達(dá)微米級(jí)。微細(xì)直寫加工、微細(xì)群縫加工及微孔電液束加工，以及電解與超聲、電火花、機(jī)械等方式結(jié)合形成的復(fù)合微精工藝已顯示出良好的應(yīng)用前景。
數(shù)控展成加工
傳統(tǒng)的拷貝式電解加工的陰極設(shè)計(jì)制造困難，加工精度難以保證。尤其對(duì)整體葉輪上的扭曲葉片之類通道狹窄的零件表面，由于受工具陰極剛性及加工送進(jìn)方式的限制，拷貝式電解加工更難以完成其加工任務(wù)。20世紀(jì)80年代初，以簡單形狀電極加工復(fù)雜型面的柔性電解加工——數(shù)控展成電解加工的思想開始形成，它以控制軟件的編制代替復(fù)雜的成形陰極的設(shè)計(jì)、制造，以陰極相對(duì)工件的展成運(yùn)動(dòng)來加工出復(fù)雜型面。這種加工方法工具陰極形狀簡單，設(shè)計(jì)制造方便，應(yīng)用范圍廣，具有很大的加工柔性，適用于小批量、多品種、甚至單件試制的生產(chǎn)中。80年代中期，前蘇聯(lián)烏法航空學(xué)院特種加工工藝及設(shè)備研究所以
過程控制為突破口，設(shè)計(jì)了一種柔性電解加工單元，應(yīng)用特殊的電流脈沖波形和高選擇性的電解液，加工精度達(dá)0.02mm，表面粗糙度達(dá)Ra0.2～0.6μm。波蘭華沙工業(yè)大學(xué)的Kozak教授于1986年率先提出了電解銑削的思想，以棒狀旋轉(zhuǎn)陰極作類似于圓柱狀側(cè)銑刀的成形運(yùn)動(dòng)來形成加工表面，成功地應(yīng)用于直升機(jī)旋翼座架型面的加工，加工中采用NaNO3電解液，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，表面粗糙度達(dá)Ra0.16～0.63μm。波蘭Cracow金屬切削學(xué)院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球頭銑刀的工具陰極，進(jìn)行了型面光整加工的試驗(yàn)研究，取得了形狀誤差小于0.01mm的加工效果
，從而證明了該工藝在模具的光整加工方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。美國、英國、俄羅斯都高度重視數(shù)控電解加工技術(shù)的研究并已得到應(yīng)用，在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)及航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中發(fā)揮了重要作用。美國GE公司的五軸數(shù)控電解加工，美國、俄羅斯仿形電解加工帶冠整體葉輪代表了數(shù)控電解加工整體葉輪的國際先進(jìn)水平。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
根據(jù)研究對(duì)象油箱蓋熱鍛模，設(shè)計(jì)一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）連桿熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運(yùn)用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場(chǎng)分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽極）之間的絕緣等問題。
課題研究的主要內(nèi)容是通過對(duì)所給零件的分析，設(shè)計(jì)加工零件的陰極，以及裝夾高溫合金零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。
（1）在剛開始的時(shí)候工序的劃分以及定位基準(zhǔn)會(huì)比較難選擇，所以就在過程中腰認(rèn)真分析零件圖，了解電解加工工裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)的技術(shù)要求而加工工序要根據(jù)生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)來認(rèn)真分析。
（2）在夾具設(shè)計(jì)的時(shí)候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調(diào)查現(xiàn)階段國內(nèi)外比較先進(jìn)的電解加工工裝結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計(jì)的方向，了解電解加工工裝的加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)原理。
（3）通過大量的資料，研究零件的結(jié)構(gòu)，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準(zhǔn)和工序安排。
（4）熟悉夾具的結(jié)構(gòu)選擇合理的機(jī)床及裝夾設(shè)備，確定加工余量和工序，進(jìn)行精細(xì)的準(zhǔn)確的尺寸計(jì)算，和時(shí)間的估算。
2.1 從導(dǎo)電方面考慮設(shè)計(jì)方案，有兩種選擇，一是將電纜線引入，用線鼻子直接接到工件陽極跟工件陰極，二是在工作箱外將電源線接到滑枕體及不銹鋼工作臺(tái)，電流通過陰極安裝板及工作臺(tái)傳導(dǎo)到陰極和陽極。前者線路損失小，且因工作臺(tái)、夾具均不帶電，可以采用耐蝕的非金屬材料，如采用金屬材料對(duì)不帶電的零件則加以陰極保護(hù)，防止電化學(xué)雜散腐蝕。但此方案的缺點(diǎn)是工作箱內(nèi)導(dǎo)線較多，走線較復(fù)雜，布局欠佳，每次裝卸工件時(shí)還要拆卸線鼻子，并要防止正負(fù)極線鼻子相碰或正極線鼻子與工作箱相碰而引起送電時(shí)短路。所以選第二種方案。
2.2從流場(chǎng)方面考慮設(shè)計(jì)方案，根據(jù)電解液的流動(dòng)方向、加工送進(jìn)方向及加工間隙之間的幾何關(guān)系，可分為三種流動(dòng)形式，即側(cè)流式、正流式和反流式?？筛鶕?jù)加工對(duì)象的幾何形狀確定流動(dòng)形式。對(duì)于型面曲率變化不大的三維型面如一般葉片型面、葉片鍛模型腔等，可采用側(cè)流式，對(duì)于圓孔、型孔可采用正流式或反流式，對(duì)于某些復(fù)雜的型腔或型面，可在陰極上設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐ㄒ翰郏祝┎捎谜魇交蚍戳魇?，或者兩種流動(dòng)形式都存在的復(fù)合流動(dòng)形式進(jìn)行加工。針對(duì)我的零件采用復(fù)合式。在流場(chǎng)設(shè)計(jì)方面還應(yīng)該考慮電解液流速和進(jìn)口壓力。確定電解液流速的原則：（1）選則適當(dāng)高的流速，能從加工間隙中帶走電解產(chǎn)物，且使電解液流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，這樣有利于均勻流場(chǎng)并消除濃差極限，（2）選擇適當(dāng)高的流速以控制溫升。電解液壓力的確定，是指加工間隙進(jìn)口處的壓力和電解液輸出泵的出口，考慮到管道中的壓力損失，一般電解液泵出口壓力需比電解液進(jìn)口壓力高0.05-0.1pa。
2.3從陰極設(shè)計(jì)方面提出設(shè)計(jì)方案，對(duì)其陰極型管的直線度有嚴(yán)格要求。端面倒角10°，在側(cè)面間隙，約0.15~0.22mm，減去陰極單面涂層厚度約0.05mm，還有足夠的間隙空間允許電解液順暢通過；端面制成加工凸緣根據(jù)加工孔徑的大小和精度要求，確定凸緣外徑和加工刃帶的寬度。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生電化學(xué)陽極溶解的原理對(duì)工件進(jìn)行成形加工的特種加工，又稱電化學(xué)加工。電解加工的重點(diǎn)是針對(duì)不同的加工零件設(shè)計(jì)出加工該零件的陰極以及裝夾該零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。電解加工的難點(diǎn)是電解加工是一種復(fù)制加工, 工具陰極的輪廓形狀須根據(jù)圖紙給定的工件形狀和加工間隙的分布規(guī)律來設(shè)計(jì)，加工間隙分布的不均勻?qū)е玛帢O設(shè)計(jì)非常困難。
工作定位 陰極設(shè)計(jì) 流程設(shè)計(jì) 導(dǎo)電 Cad二維圖 圖3.1 proe三維圖 圖3.2
圖3.1油箱蓋熱鍛模cad二維圖
圖3.2油箱蓋熱鍛模proe三維圖
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
1～2周：熟悉課題，完成關(guān)于電解加工的2000字文獻(xiàn)綜述，翻譯外文資料；
3周：確定油箱蓋熱鍛模設(shè)計(jì)及其電解加工工裝方案，繪制其結(jié)構(gòu)草圖，準(zhǔn)備開題答辯；
4～6周：進(jìn)行油箱蓋熱鍛模設(shè)計(jì)及其電解加工陰極設(shè)計(jì)計(jì)算；
7～9周：進(jìn)行油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì)，包括導(dǎo)電、供液方式和流場(chǎng)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備中期答辯；
10～15周：完善整個(gè)電解加工工裝設(shè)計(jì)、完成裝配圖（包括三維裝配圖）及零件圖的繪制等工作；
16～18周：對(duì)所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計(jì)說明書，所有資料提請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯；
5 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
注：1. 正文：宋體小四號(hào)字，行距22磅。
2. 開題報(bào)告由各系集中歸檔保存。
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