复杂型腔构件电解加工流场动态特性研究

发布时间：2020-10-30 07:28

　　 随着制造业迅速发展,人们对航空航天、汽车制造、生物医药等方面的不断探索,各类难加工材料、结构复杂、型腔型面各异的整体构件不断出现,电解加工方法已经成为加工这些难切削材料、复杂型腔和型面构件的主要加工方法之一,电解加工这类构件机理仍在不断深入研究,电解加工精度仍需有待提高。电解加工是一种不与工件接触而去除材料的加工方法,加工区域间隙是整个电解加工中研究的重点,已知加工间隙是处于多个物理场综合影响下,包括电场、流场和磁场三者相互耦合影响,针对加工间隙流场特性规律的研究,一定会有助于提高电解加工成型理论和加工精度。基于整体叶盘叶栅通道的加工区域间隙流场特性分析与研究,搭建了复合进给电解加工机床试验台,利用三维软件建立该复杂型腔流场几何模型,结合电解加工夹具和阴极形状,对流场模型进行改进和优化,得出了提高电解加工流场稳定性和工件表面质量的措施,提出了优化稳定电解加工流场和高效精密制造的设计目标。结合Fluent等CFD软件,基于改进前后的流场模型进行有效的静态特性分析,为夹具和阴极设计等提供一定的理论支持,采用Fluent动网格技术,对流场模型进行动态特性分析,得出了以最接近真实状况模拟电解加工中内部流场特性,对夹具与阴极的改进进行验证分析,改进后的工装夹具和阴极的结构更加合理可行,经流场分析验证表明:用动网格技术分析展现了电解加工过程内部流场的规律特性,添加导流圆角和阴极内缩能有效稳定流场,提升电解加工区域的流速,提高加工精度和效率。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG662
【部分图文】：

用金属工件作阳极所发生的电化学溶蚀进行加工的方法，利用单一电解作用称为??电解加工。在电解加工中，以工具电极将工件加工成所要求的尺寸和精度要求的成??形零件，如图１所示为电解加工示意图。加工时，刀具是阴极，被加工工件毛坯??是阳极，低电压、大电流的情况下进行电解，两者之间施加直流或脉冲电压（８Ｖ－??２４Ｖ），以加压形式Ｃ０．２－ｌ．２ＭＰａ）让电解液高速循环流过电极与工件毛坯之间，带??走电解产物和热量并能及时补充过滤后的电解液。电机驱动工具电极不断进给，工??件毛坯的材料不断被蚀除溶解，将阴极的形状“复制”给工件，直到加工出符合要??求的零件［１８＿２２］。??￣￣Ｖ｛ａＨ???源?＿ＪＬ————＿?？?工件??—一？—１?离心泵???Ｉ＿过滤器电解液??［Ｉｆ?ｖ??ｓｓｓｓｎｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｎｓｓ％??ｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓ??ｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓｓ??＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞??＞?＞＞＞?＞?＞＞＊＞?＞?＞＞?＞?＞?＞＞＞＞＞＞＞??图１电解加工示意图??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ??－４?－??

线专门为ＧＥ、罗罗和Ｐ＆Ｗ等公司电解加工航空发动机整体机匣、整体叶盘等复??杂结构件［３３］。??如图２所示，整体叶盘是先进航空发动机设计中一种典型的整体结构部件，它??将叶片和叶盘做成一体，去除了连接叶盘的榫头、榫槽和锁紧装置，避免了榫头气??流损失、简化了结构和降低了零件数量，大幅提高了发动机的工作效率、推重比和??可靠性［３４］。美国Ｓｅｒｍａｔｅｃｈ制造公司采用电解加工技术，为ＧＥ公司生产加工飞机??涡轮发动机零件，同时该公司指出，相比较于传统数控铣削方法，利用电解加工的??整体叶盘尺寸误差降低了?８％［３５］。在微电化学加工中，工具电极周围产生气体膜放??电，对加工质量和效率影响很大，目前已能运用高速摄像机观测工具电极上形成的??气膜，通过实验进一步揭示了电化学反应中气膜的特性。??ａ．整体叶盘?ｂ．?ＰＥＣＭ－ＰＴＳ?２５００机床??图２整体叶盘和ＰＥＣＭ－ＰＴＳ?２５００机床??Ｆｉｇ．?２?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｄｉｓｃ?ａｎｄ?ＰＥＣＭ－ＰＴＳ?２５００?ｍａｃｈｉｎｅ?ｔｏｏｌｓ??在国内

综合电解加工需要，主要包括机床本体、电源系统、电解液系统和控制系统。??这四个系统既相互对独立，又相互统一，只有以最优的方式有机结合，才能满足开??展电解加工研宄技术指标的要求。图４所示是电解加工试验装置构成图。??整体叶盘复杂型腔电解加工系统??ｉ、??电源系统?机床本体?电解液系统??＿＿＿＿＿?――?￣￣“二－參—?？??短路保护?工艺装备?压力和温度??图４电解加工试验台组成图??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ?ｔｅｓｔ－ｂｅｄ??２．１．２试验装置工作原理??机床本体是电解加工试验的主要工作核心，设计时即要考虑电解独有特性，如??提高机床的耐腐蚀性、刚性、高精度、安全易操作等问题也要考虑，能易于实现搭??－１１?－??
【参考文献】

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本文编号：2862185