圆管外表面电化学抛光机床设计

发布时间：2017-10-29 05:06

  本文关键词：圆管外表面电化学抛光机床设计

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【摘要】：由发射电子的发射极、接收电子的接收极、发射极和接收极之间的电绝缘组成的热离子能量转换器具有较高热电直接转化效率,并且可靠性高,其在航空、航天等高技术领域具有广阔的应用前景。发射极通常是以钼单晶为基体化学气相沉积钨涂层为材料制成的薄壁长筒零件,采用传统的机加工方法很难对该种形状、材料都比较特殊的工件进行抛光,即使抛光成功,在光学显微镜下会发现很多划痕,影响工件的功能。因此,本课题设计了一台专用于对该发射极进行抛光的电化学抛光机床。 电化学抛光可以加工各种难切削的金属材料,加工效率高,不存在机械切削力,以及由此引起的残余应力和变形,抛光后的工件表面质量高。因此该技术被广泛应用在航空、航天、核能等领域。受中国原子能科学研究院的委托,本课题成功设计了一台电化学抛光机床及配套系统。所完成的主要工作如下： (1)在分析国内外对电化学抛光研究的基础上,确定了主要针对该薄壁圆管外表面进行抛光的专用电化学抛光机床的整体设计方案。 (2)使用Pro/E软件对该机床各组成部件进行三维实体建模,完成整体装配,根据加工要求完成了机床各组成部件的选型。 (3)使用ANSYS workbench软件对整台电化学抛光机床进行了静力结构分析,并且用COMOSL软件对抛光过程中的加工区域的电场和流场进行了分析。 (4)设计了基于可编程控制器(PLC)的总体控制方案,对其进行模块化设计,并用CX-P9.2及Easy Builder8000完成对PLC梯形图的编写及人机交互界面的设计。 本课题实现了对整台电化学抛光机床的设计,包括与之配套的电解液系统、电源系统、控制系统等。通过对机床进行结构分析、电场分析以及流场分析,证明该机床结构合理,能够满足抛光要求。
【关键词】：电化学抛光 机床 电场分析 流场分析 PLC
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG662
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第1章 绪论17-23
• 1.1 电化学加工17-18
• 1.1.1 电化学加工原理17
• 1.1.2 电化学加工特点17-18
• 1.2 电化学抛光技术及装备国内外研究现状18-21
• 1.2.1 国外研究现状18-19
• 1.2.2 国内研究现状19-21
• 1.3 课题来源、目的及意义21-22
• 1.3.1 课题来源21
• 1.3.2 课题目的及意义21-22
• 1.4 课题研究的主要内容22-23
• 第2章 圆管外表面电化学抛光原理23-33
• 2.1 电化学抛光机理23-25
• 2.1.1 电化学抛光原理23-24
• 2.1.2 电化学抛光反应过程24-25
• 2.2 影响加工质量的主要因素分析25-31
• 2.2.1 加工间隙25-26
• 2.2.2 电场分析26-28
• 2.2.3 流场分析28-29
• 2.2.4 工艺参数的影响29-31
• 2.3 电化学抛光前的预处理和抛光后表面性能及抛光注意事项31-32
• 2.3.1 电化学抛光前的预处理32
• 2.3.2 电化学抛光后的表面性能32
• 2.3.3 电化学抛光注意事项32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 电化学抛光机床整体设计33-52
• 3.1 电化学抛光机床的结构设计及功能要求33-34
• 3.2 电化学抛光机床的主要参数和运动分析34-35
• 3.2.1 机床床身尺寸34
• 3.2.2 运动参数设计34
• 3.2.3 机床工作原理及运动分析34-35
• 3.3 电化学抛光机床主要零部件设计及整体布局设计35-45
• 3.3.1 床身设计36-38
• 3.3.2 阴极设计38
• 3.3.3 传动系统设计38-41
• 3.3.4 驱动电机选型41-45
• 3.4 电解液系统45-48
• 3.4.1 电解液净化46
• 3.4.2 电解液恒温系统46-48
• 3.5 加工电源及导电装置48-51
• 3.5.1 加工电源48-49
• 3.5.2 导电装置49-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 电化学抛光机床有限元分析及电场流场仿真52-63
• 4.1 电化学抛光机床有限元分析与优化52-56
• 4.1.1 机床本体结构分析52
• 4.1.2 几何模型的建立52
• 4.1.3 模型简化52-53
• 4.1.4 划分网格与分析计算53-56
• 4.2 电化学抛光电场分析56-60
• 4.3 电化学抛光流场分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 机床控制系统设计63-78
• 5.1 控制系统设计要求63-64
• 5.1.1 机床运动分析63
• 5.1.2 机床主要参数63-64
• 5.1.3 机床控制要求64
• 5.2 控制系统总体设计方案64-65
• 5.2.1 总体设计方案64-65
• 5.2.2 触摸屏及PLC的选型65
• 5.3 硬件电路设计65-68
• 5.3.1 主电路设计65-66
• 5.3.2 控制电路设计66-67
• 5.3.3 输入输出电路设计67-68
• 5.4 软件总体设计68-69
• 5.5 人机交互界面设计69-73
• 5.5.1 主界面设计69
• 5.5.2 操作界面设计69-73
• 5.6 梯形图设计73-77
• 5.6.1 快动、点动程序模块设计73-74
• 5.6.2 手动加工程序模块设计74-75
• 5.6.3 自动加工程序模块设计75-76
• 5.6.4 断电保护程序设计76-77
• 5.7 本章小结77-78
• 第6章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 韦瑶,杜高昌,蓝伟强;电化学抛光工艺的研究及应用[J];表面技术;2001年01期

2 刘爱华,徐中耀,郑兴华;碳钢-不锈钢复合金属电化学抛光工艺研究[J];电加工;1998年02期

3 朱荻;国外电解加工的研究进展[J];电加工与模具;2000年01期

4 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

5 史先传,朱荻;可重构电解加工机床研究[J];电加工与模具;2003年06期

6 陈远龙;杨涛;万胜美;王天霁;;电化学加工技术的概况与展望[J];电加工与模具;2010年S1期

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9 管迎春;唐国翌;;脉冲电化学光整加工在模具镜面抛光中的应用[J];模具工业;2006年04期

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本文编号：1111504