開題報告-電解擴孔機床用擴孔陰極的研究

2014 屆畢業(yè)設計（論文） 二級學院： 延陵學院 班 級： 10 機 Y1 學 生： 陸棟 學 號： 10120121 指導教師： 干為民 職 稱： 教授 開題報告 (含 課題來源 ，研究價值，國內外研究現(xiàn)狀研究內容，研究方 法，研究思路，論文提綱，預期目標，時間安排及參考文獻等。字數(shù)為 3000 以上 )： 課題名稱 電解擴孔機床用擴孔陰極的研究 課題類型 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文 1.課題來源 現(xiàn)根據(jù)江蘇 省 “六大人才高峰 ”項目 “五軸聯(lián)動數(shù)控電解磨床開發(fā) ”（項目編號：2012-ZBZZ-011） 。 項目要求，研制出一種適用于 高壓儲壓腔 的電解擴孔，要求： 1、設計研制適用于高壓儲壓腔 的 擴孔陰極 。 2、編寫 電解擴孔 加工程序。 3、完成 電解擴孔 加工工藝試驗，得驗電解 擴孔陰極的設計合理性 。 4、完成 英文論文的翻譯工作。 2.研究價 值 電解加工是 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。 電解加工是對作為陽極的金屬工件在電解液中進行陽極溶解而去除材料、實現(xiàn)工件加工成形的工藝過程。工件陽極與工具陰極間保持很小的間隙 (一般在0.1 1mm 范圍內 )，電解液從加工間隙中不斷高速 (6 30m/s)流過，以保證帶走陽極溶解產物和電解電流通過電解液時所產生的焦耳熱，同時流動的電解液還具有減輕極化的作用；工件陽極接直流電源的正極，工具陰極接直流電源的負極，直流電源電壓一般為 10 24V)，在上述兩項工藝條件下，則通過兩極加工間隙的電流密度很高，高達（ 10 100） A/cm2 數(shù)量級。電解加工具有以下一些優(yōu)點： （ 1）可加工各種高硬度、高強度、高韌性等難切削的金屬材料； （ 2）可加工各種具有復雜曲面、復雜型腔和復雜型孔等典型結構的零件； （ 3）加工表面質量好； （ 4）加工生產率高； （ 5）加工過程中工具陰極無損耗。 擴孔陰極是電解擴孔機床的 “刀具 ”， 用于高壓儲壓腔的快速高效加工，對于提升我國機械裝SJ002-1 備制造水平具有重要意義。 因此， 電解擴孔機床用擴孔陰極的研究具有理論與實際意義 。 3.國內外研究現(xiàn) 狀 電解加工在國外是五十年代出現(xiàn)的。由于它具有效率高、質量好。復雜型面 可一次成型 ,以及不受被加工材料機械性能的限制 ,工具耗損小等優(yōu)點 ,所以受到普遍重視。六十年代 ,在航空發(fā)動機葉片及鍛模加工方面取得了比較顯著的成效 , 因此 ,得到比較迅速的發(fā)展。但是，在 70年代以后，隨著國際市場經(jīng)濟競爭形式的變化，產品更新?lián)Q代快，生產批量減小， 是的電解加工的適用范圍也發(fā)生變化。總體看應用范圍有所減小，但應用要求卻越來越高，由于電解加工的技術特點， 在某些領域又得到新的應用。 80年代以來電解加工的應用主要有： 1.葉片型面加工 2.炮管膛線加工 3.模具加工 4.整體葉盤加工 5.特殊孔類加工 6.鈦合金、高溫耐熱合金薄壁機匣加工 7.電解去毛刺 8.電解研磨復合拋光 9.在線電解修整超細金剛石、 CBN 磨輪等 我國自 1958年在膛線加工方面成功地采用了電解加工工藝并正式投產以來，電解加工工藝的應用有了很大的發(fā)展，逐漸在各種膛線、花鍵孔、深孔、內齒輪、鏈輪、葉片、異性零件及模具等方面獲得了廣泛應用。 1.深孔擴孔加工 2.異性孔加工 3.型腔加工 4.調料加工 5.葉片加工 6.電解倒棱去毛刺 7.電解刻字 8.電解拋光 4.研究方法 根 據(jù)零件形狀，供液方法特點和加工要求，電解液的流向采用橫行流動。為保證電解液的充分供給，預先粗選各孔孔徑，供液孔的總截面積必須大于陰陽極的最大過水面積，工業(yè)孔截面積 S2,陰陽極之間最大供液面積 S1，孔數(shù) n。 nS2大于等于 S1. 設陰極直徑為 Dc，零件加工后孔徑為 D，工業(yè)孔直徑為 d1 在擴孔加工中，如圖 4所示，電解液從進液口進入聚液套，經(jīng)進液錐套，分液錐帽分液到達加工間隙，分液錐帽孔數(shù) n 為 &，陰極直徑 Dc 為 17mm。零件加工后孔直徑為 19mm。代入式 2有 d1大于等于 3mm。及分液錐帽上的孔徑為 3mm。 擴孔陰極由工作部分前引導和后引導組成，固定式電極如圖 5所示，陰極左端通過螺紋和下錐帽 1連接，起到固定陰極作用，絕緣套 2和下錐帽 1采用過盈配合來放置工件，起到隔離正負電的作用，同樣右端通過上錐帽 5確定陰極和工件的相對位置并固定，和夾具中的另一個錐帽過盈聯(lián)截用以定位，兩端的錐形帽和夾具上的錐碗配合使用，以保證陰極和工件的同軸要求，工作部分在電解液作用下進行加工。 通過 PRP-E 作出三維設計方案并用 FLUENT 軟件模擬出效果流程，從而設計出解決陰極的出口電解液流場均勻性問題的內容。 5.研究思路 采用電解加工 的方法解決傳統(tǒng)機械切削中 的擴孔難題。 (1) 采用立式布局固定陰極式加工的方式 , 裝 單。 ( 2)擴孔電解加工與機械加工一樣需精卻 定位機構。 (3) 針對電解加工的特殊要求 , 需設計導電機構， 供液機構。 擴孔用于擴大已加工出的孔，它常作為孔的半精加工及絞孔前的預加工。一般尺寸精度可達IT10-IT9，表面粗糙度可達 Ra25-6.3納米。擴孔加工特點 1.切削深度較鉆孔時大大減小，切削阻力小，切削條件大大改善 2.避免了橫刃切削帶來的不良影響 3.產生切削體積小，排屑容易。 陰極（ Cathode)是電化學反 應的一個術語。指的是得電子的極，也就是發(fā)生 還原反應 的極。在 原電池 中，陰極是 正極 ；電子由 負極 流向 正極 ，電流由正極流向負極。溶液中的 陽離子 移向正極，陰離子移向 負極 。在 電解池 中陰極與電源的 負極 相連。陰極總是與 陽極（ Anode ）相對應而存在的。 在陰極上發(fā)生還原反應的是溶液中的陽離子。當溶液中存在多種 陽離子 時，按 金屬活動性 順序，越不活潑的金屬，其陽離子的 氧化性 越強，越容易被還原。在 水溶液 中，鋁之前的金屬的陽離子不可能被還原 6.預期目標 本課題根據(jù)電解擴孔加工的基本原理，研究開發(fā)一種 擴孔陰極 。 1、設計研制適用于高壓儲壓腔 的 擴孔陰極 。 2、編寫 電解擴孔 加工程序。 3、完成 電解擴孔 加工工藝試驗，得驗電解 擴孔陰極的設計合理性 。 4、完成 英文論文的翻譯工作。 7.時間安排 第 1、 2 周， 查閱資料，完成開題報告。 第 3、 4 周，制定研究方案，設計研制工具陰極。 第 5、 6 周，機床操作培訓，完成試驗的準備工作。 第 7、 8 周，設計試驗。 第 9、 10、 11、 12 周，進行正交試驗工作，找出較優(yōu)工藝參數(shù)，得到加工規(guī)律。 第 13、 14、 15、 16 周，撰寫研究論文，完成 英文論文的翻譯工作 。 8.參考文獻 1 范植堅 . 電解加工技術及研究方法 M . 第 1 版 . 北京 : 國防工 業(yè)出版社 , 2004. 2 王至堯 . 材料電化學加工技術 M / /中國機械工程學會 , 中國 材料 研究學會 . 中國材料工程大典 . 第 24 卷第 4 篇 . 北京 : 化學 工業(yè)出版社 , 2005. 3 王世駿 . 變深度退殼槽的電解加工 J . 機械工程學報 , 2000, 8 ( 2) : 1 9. 4 錢相云 , 張才菲 , 王若曦 . 一種高精度夾具的設計原理 J . 航 空精密制造技術 , 1998, 34( 2) 5 賈明浩 . 電解加工的流場設計 J . 模具制造技術 , 2006, 12: 56 59. 6 向顯德 . 試論電解加工的流場設計 J . 兵工學報 , 1999, 15( 8) : 12 19. 7 張麗娟 . 電解加工陰極的計算機輔助設計 D . 西安 : 西安工業(yè)大學碩士學位論文 , 2006. 8朱荻 . 特種加工技術的應用與發(fā)展 J . 航空精密制造技術 , 1995, 31 ( 4) : 18- 21. 9曾偉梁 . 微細陣列電極陣列孔的組合電加工關鍵技術研究 D . 哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學 , 2008. 6上海紡織工學院、哈爾濱工業(yè)大學、清華大學主編 .機床設計圖冊 M.上海上科學技術出版社， 1979 8董霖主編 .數(shù)控技術及加工編程實訓教程 M.成都：西南交通大學出版社， 2007.2 9 戴曙主編 .金屬切削機床 M. 北京：機械工業(yè)出版社， 1993.5（ 2010.1 重） 10機床設計手冊編寫組編 .機床設計手冊（第 1、 2、 5 卷） M. 北京：機械工業(yè)出版 社，1980.8 11 周利平主編 .數(shù)控技術及加工編程 M.成都：西南交通大學出版社， 2007.3 12 邢啟恩，任雷主編 .Sol