异形型腔电解加工成形规律的研究

发布时间：2017-08-10 20:06

  本文关键词：异形型腔电解加工成形规律的研究

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【摘要】：高强度、重量轻、结构紧凑的整体构件是航空航天发动机的重要部件,但由于闭式整体构件结构复杂、叶间涡道狭窄、弯扭,刀具加工可达性差,且工件材料难切削,使得其加工成为世界级的制造难题。数控电解——电火花组合加工的工艺是近几年来提出并研究的热门课题,本文为进一步提高其中电解加工工序的效率,提出开槽、拷形一步完成的方案,基于COMSOL软件对闭式整体构件电解加工正流式和反流式加工间隙流场进行了仿真分析,确定了反流式供液的电解加工工装设计方案,研究了工装夹具的定位、密封、导流及导电等功能的实现,并在电解加工试验安装调试夹具的基础上,结合力学性能的有限元分析,对导流机构作了进一步的研究。在电解加工工艺试验中,先后采用NaCl、NaNO3和NaClO3的不同配比的复合电解液对CrWMn.40Cr、S-03不锈钢三种材料的闭式整体构件进行加工,研究了适用于上述三种材料的电解液配方,对工艺参数电压、进给速度与加工间隙的关系,及开槽、拷形一步完成的电解加工异形型腔的成形规律进行了探讨。通过对每次加工后流道异形型腔的检测,基于零件图纸尺寸与加工结果对比的误差值进行了阴极型面部分的修形,使后续的加工余量更小。针对闭式整体构件的上述三种材料,通过工艺试验确定了以下复合电解液配方：5%NaCl+16%NaNO3+4%NaClO3、10%NaCl+16%NaNO3+2%NaClO3和18%NaNO3+7.5% NaClO3;通过工艺试验对成形规律的探讨,结果表明,在电解液压力、浓度、温度和进给速度相同的条件下,加工间隙随所施加的电压增加而增加,在电解液压力、浓度、温度和电压相同的条件下,加工间隙随进给速度增加而减小。加工出的试件经专业厂家用三坐标测量仪检测,电解加工的尺寸精度和表面质量均符合要求。在闭式整体构件流道电解加工中,反流式加工间隙流场优于正流式；不同材料必须与电解液、工艺参数匹配,开槽、拷形一步完成的电解加工工艺是闭式整体构件流道异形型腔加工的有效手段；采用电解加工后,加工效率比电火花加工提高了80%。
【关键词】：整体构件 电解加工 仿真分析 工艺试验 阴极修形
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 带有异形型腔的整体构件9-11
• 1.1.1 整体构件的应用9-10
• 1.1.2 整体构件的分类10-11
• 1.2 整体构件的制造技术11-12
• 1.3 电解加工原理及电解加工技术的发展现状12-13
• 1.3.1 电解加工原理及特点12-13
• 1.3.2 电解加工技术的发展13
• 1.4 课题意义及主要内容13-15
• 1.4.1 课题意义13-14
• 1.4.2 主要研究内容14-15
• 2 总体方案15-28
• 2.1 加工对象和总体研究思路15-16
• 2.2 电解加工基本规律16-18
• 2.2.1 法拉第定律16-17
• 2.2.2 平衡间隙理论17-18
• 2.3 基于COMSOL的仿真分析18-27
• 2.3.1 电解液流动形式分类18-19
• 2.3.2 流场几何模型的建立19-20
• 2.3.3 基于COMSOL的加工间隙流场仿真20-24
• 2.3.4 流场仿真结果分析24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 工装夹具设计28-39
• 3.1 夹具设计28-33
• 3.1.1 外流道夹具的设计28-30
• 3.1.2 内流道夹具设计30-31
• 3.1.3 加工路径及流道打透时的密封设计31-33
• 3.2 内流道导流机构的设计33-38
• 3.2.1 结构方案33
• 3.2.2 有限元分析33-38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 工艺试验39-53
• 4.1 加工系统39-43
• 4.1.1 加工机床39-40
• 4.1.2 控制系统40-41
• 4.1.3 加工电源41
• 4.1.4 电解液系统41-43
• 4.2 试验工装的安装和工艺试验43-45
• 4.2.1 安装与调试43-44
• 4.2.2 流道的加工44-45
• 4.3 电解液与材料的匹配45-48
• 4.4 工艺参数优化与成形规律探讨48-51
• 4.4.1 加工电压的影响48-50
• 4.4.2 进给速度的影响50-51
• 4.5 闭式整体构件的加工51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 阴极修形53-58
• 5.1 阴极修形方法简介53-54
• 5.1.1 阴极修形的必要性53
• 5.1.2 修形方法53-54
• 5.2 阴极型面修形54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 结论和展望58-59
• 6.1 论文总结58
• 6.2 工作展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62-63
• 致谢63-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 唐敏;;以非惰性材料为阳极的电解实验研究与分析[J];化学教育;2011年08期

2 江和甫;;燃气涡轮发动机的发展与制造技术[J];航空制造技术;2007年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吴建民;大直径整体叶轮数控电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 朱晓龙;电解窄槽类工件的加工规律研究[D];浙江理工大学;2013年

2 李清良;基于COMSOL闭式整体构件外流道电解加工流场分析[D];西安工业大学;2014年

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本文编号：652404