电解加工阴极闭环设计方法的基础研究

发布时间：2017-05-02 13:02

  本文关键词：电解加工阴极闭环设计方法的基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电解加工是一种特种加工方法,是制造难切削材料、扭曲且薄的叶片三维复杂曲面的主要工艺方法之一。阴极工具设计是电解加工首先要解决的问题,由于难以精确掌握加工的成形规律,阴极设计也是电解加工技术中的难点和重点。目前国内外大多数阴极工具设计的方法是由工件型面计算阴极工具的“开环式”设计思路,得到的阴极往往是初始型面,大多要借助实验加以人工修正才能加工出符合要求的工件。本文提出了一种电解加工阴极闭环设计的新方法,由已知的工件型面和加工要求,从设计初始阴极型面、经过工件成型预测到将工件的型面误差反馈再设计阴极,如此循环迭代提高阴极设计精度和效率,同时一定程度地降低设计成本。本文以某发动机压气机叶片全方位电解加工成形为研究对象,建立了具有复杂曲面、大曲率变化的间隙模型,根据流体力学理论,建立了描述电解液流速、压力、温度等参数变化的动力学方程组,并进行解析。根据电化学理论,将影响流场特性的主要参数代入电导率计算模型中解析,借助MATLAB计算并绘制出复杂流场的电导率随空间位置不同的分布图。采用cosθ法设计阴极初始型面,并考虑空间位置函数电导率的影响,使得阴极初始型面的设计在一定程度上更加符合实际。为建立阴极闭环设计模型,本文针对工件成形的预测进行了研究,采用人工神经网络技术建立了电解加工主要加工参数、待修正阴极型面与工件型面关键点的形状误差之间的关系,使用实验数据做样本文件对网络进行了训练,使网络的预测精度达到±8%以内。以空间Fourier变换和频域传递函数为基础,建立了工件型面的形状误差与待修正阴极之间的映射关系,采用简易算法由试件截面线修正阴极截面线,初步完成了阴极闭环设计的过程。结合上述关键技术的研究,本文在UG软件平台上开发了电解加工阴极闭环设计系统软件,该软件包括设计工具阴极初始型面、工件成型仿真预测及数字化修正阴极型面三大功能。本文以复杂曲面为研究对象,深入地研究了复杂间隙内电解液电导率的实际分布规律,有助于进一步掌握电解加工成形规律;进行了将试件型面误差反馈修正阴极环节的闭环设计,为提高电解加工阴极设计精度和效率做了前期的基础性工作。
【关键词】：电解加工 阴极闭环设计 电导率函数 成形预测 数字化修正
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 电解加工简介11-12
• 1.2 电解加工的发展现状12-16
• 1.3 电解加工阴极设计方法16-21
• 1.3.1 阴极设计简介16
• 1.3.2 常用的阴极设计方法16-18
• 1.3.3 阴极设计方法中的问题18-19
• 1.3.4 阴极设计要求19-20
• 1.3.5 阴极设计方法的发展趋势20-21
• 1.4 本课题的研究意义和研究内容21-23
• 1.4.1 课题的研究意义21
• 1.4.2 本文的研究内容和创新点21-23
• 2 电解加工阴极设计23-41
• 2.1 叶片电解加工简介23-25
• 2.2 基于极间间隙内简化电场模型的设计25-27
• 2.3 复杂极间间隙内流场分布规律分析27-33
• 2.3.1 电解液的流动形式27-29
• 2.3.2 确定电解液初始参数29-33
• 2.4 电解液电导率的分析33-36
• 2.5 考虑实际流场分布的cosθ 法设计36-40
• 2.5.1 阴极设计计算36-38
• 2.5.2 采用数据库技术代入电导率38-40
• 2.6 本章小结40-41
• 3 电解加工阳极工件成形预测41-51
• 3.1 阴极闭环设计模型41-42
• 3.2 阳极工件型面预测的研究方案分析42-44
• 3.3 人工神经网络预测工件成形44-49
• 3.3.1 人工神经网络基本理论44-45
• 3.3.2 用于阳极成形预测的BP网络模型45-48
• 3.3.3 预测阳极工件型面的BP网络训练48-49
• 3.4 阳极型面预测结果49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 4 阴极闭环设计51-60
• 4.1 闭环控制基本理论51-52
• 4.1.1 闭环控制基本概念51
• 4.1.2 闭环控制系统中的反馈环节51-52
• 4.2 阴极闭环设计中的反馈修正52-55
• 4.2.1 闭环设计模型52-54
• 4.2.2 利用频域传递函数实现修正反馈54-55
• 4.3 阴极工具修正的实现55-58
• 4.3.1 MATLAB软件56
• 4.3.2 MATLAB中的傅里叶变换56-57
• 4.3.3 阴极修正比例系数确定57-58
• 4.4 阴极型面截面线修正实例58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 电解加工阴极闭环设计系统开发60-77
• 5.1 UG软件的应用60-61
• 5.2 UG软件的技术支持61-62
• 5.3 闭环设计系统功能开发62-67
• 5.3.1 创建菜单62-64
• 5.3.2 设计对话框64-67
• 5.4 软件系统运行结果67-75
• 5.4.1 阴极初始型面设计流程67-68
• 5.4.2 cosθ 法功能运行结果68-71
• 5.4.3 电解加工成形预测71-73
• 5.4.4 阴极截面线修正73-75
• 5.5 本章小结75-77
• 总结与展望77-79
• 论文研究工作总结77-78
• 未来工作展望78-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85-86

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