開題報告-電解擴(kuò)孔機(jī)床用擴(kuò)孔陰極的研究

2014 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 二級學(xué)院： 延陵學(xué)院 班 級： 10 機(jī) Y1 學(xué) 生： 陸棟 學(xué) 號： 10120121 指導(dǎo)教師： 干為民 職 稱： 教授 開題報告 (含 課題來源 ，研究價值，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容，研究方 法，研究思路，論文提綱，預(yù)期目標(biāo)，時間安排及參考文獻(xiàn)等。字?jǐn)?shù)為 3000 以上 )： 課題名稱 電解擴(kuò)孔機(jī)床用擴(kuò)孔陰極的研究 課題類型 畢業(yè)設(shè)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(kuò)孔，要求： 1、設(shè)計研制適用于高壓儲壓腔 的 擴(kuò)孔陰極 。 2、編寫 電解擴(kuò)孔 加工程序。 3、完成 電解擴(kuò)孔 加工工藝試驗，得驗電解 擴(kuò)孔陰極的設(shè)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(jìn)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(nèi) )，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(chǎn)物和電解電流通過電解液時所產(chǎn)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(fù)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(dá)（ 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(qiáng)度、高韌性等難切削的金屬材料； （ 2）可加工各種具有復(fù)雜曲面、復(fù)雜型腔和復(fù)雜型孔等典型結(jié)構(gòu)的零件； （ 3）加工表面質(zhì)量好； （ 4）加工生產(chǎn)率高； （ 5）加工過程中工具陰極無損耗。 擴(kuò)孔陰極是電解擴(kuò)孔機(jī)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(jī)械裝SJ002-1 備制造水平具有重要意義。 因此， 電解擴(kuò)孔機(jī)床用擴(kuò)孔陰極的研究具有理論與實際意義 。 3.國內(nèi)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(zhì)量好。復(fù)雜型面 可一次成型 ,以及不受被加工材料機(jī)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(jī)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(jì)競爭形式的變化，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，生產(chǎn)批量減小， 是的電解加工的適用范圍也發(fā)生變化?？傮w看應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求卻越來越高，由于電解加工的技術(shù)特點， 在某些領(lǐng)域又得到新的應(yīng)用。 80年代以來電解加工的應(yīng)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(jī)匣加工 7.電解去毛刺 8.電解研磨復(fù)合拋光 9.在線電解修整超細(xì)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(chǎn)以來，電解加工工藝的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，逐漸在各種膛線、花鍵孔、深孔、內(nèi)齒輪、鏈輪、葉片、異性零件及模具等方面獲得了廣泛應(yīng)用。 1.深孔擴(kuò)孔加工 2.異性孔加工 3.型腔加工 4.調(diào)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(yù)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(shè)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(kuò)孔加工中，如圖 4所示，電解液從進(jìn)液口進(jìn)入聚液套，經(jīng)進(jìn)液錐套，分液錐帽分液到達(dá)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(kuò)孔陰極由工作部分前引導(dǎo)和后引導(dǎo)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(fù)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(jìn)行加工。 通過 PRP-E 作出三維設(shè)計方案并用 FLUENT 軟件模擬出效果流程，從而設(shè)計出解決陰極的出口電解液流場均勻性問題的內(nèi)容。 5.研究思路 采用電解加工 的方法解決傳統(tǒng)機(jī)械切削中 的擴(kuò)孔難題。 (1) 采用立式布局固定陰極式加工的方式 , 裝 單。 ( 2)擴(kuò)孔電解加工與機(jī)械加工一樣需精卻 定位機(jī)構(gòu)。 (3) 針對電解加工的特殊要求 , 需設(shè)計導(dǎo)電機(jī)構(gòu)， 供液機(jī)構(gòu)。 擴(kuò)孔用于擴(kuò)大已加工出的孔，它常作為孔的半精加工及絞孔前的預(yù)加工。一般尺寸精度可達(dá)IT10-IT9，表面粗糙度可達(dá) Ra25-6.3納米。擴(kuò)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(chǎn)生切削體積小，排屑容易。 陰極（ Cathode)是電化學(xué)反 應(yīng)的一個術(shù)語。指的是得電子的極，也就是發(fā)生 還原反應(yīng) 的極。在 原電池 中，陰極是 正極 ；電子由 負(fù)極 流向 正極 ，電流由正極流向負(fù)極。溶液中的 陽離子 移向正極，陰離子移向 負(fù)極 。在 電解池 中陰極與電源的 負(fù)極 相連。陰極總是與 陽極（ Anode ）相對應(yīng)而存在的。 在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)的是溶液中的陽離子。當(dāng)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(qiáng)，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(yù)期目標(biāo) 本課題根據(jù)電解擴(kuò)孔加工的基本原理，研究開發(fā)一種 擴(kuò)孔陰極 。 1、設(shè)計研制適用于高壓儲壓腔 的 擴(kuò)孔陰極 。 2、編寫 電解擴(kuò)孔 加工程序。 3、完成 電解擴(kuò)孔 加工工藝試驗，得驗電解 擴(kuò)孔陰極的設(shè)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(shè)計研制工具陰極。 第 5、 6 周，機(jī)床操作培訓(xùn)，完成試驗的準(zhǔn)備工作。 第 7、 8 周，設(shè)計試驗。 第 9、 10、 11、 12 周，進(jìn)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(xiàn) 1 范植堅 . 電解加工技術(shù)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(xué)加工技術(shù) M / /中國機(jī)械工程學(xué)會 , 中國 材料 研究學(xué)會 . 中國材料工程大典 . 第 24 卷第 4 篇 . 北京 : 化學(xué) 工業(yè)出版社 , 2005. 3 王世駿 . 變深度退殼槽的電解加工 J . 機(jī)械工程學(xué)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(shè)計原理 J . 航 空精密制造技術(shù) , 1998, 34( 2) 5 賈明浩 . 電解加工的流場設(shè)計 J . 模具制造技術(shù) , 2006, 12: 56 59. 6 向顯德 . 試論電解加工的流場設(shè)計 J . 兵工學(xué)報 , 1999, 15( 8) : 12 19. 7 張麗娟 . 電解加工陰極的計算機(jī)輔助設(shè)計 D . 西安 : 西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 , 2006. 8朱荻 . 特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 J . 航空精密制造技術(shù) , 1995, 31 ( 4) : 18- 21. 9曾偉梁 . 微細(xì)陣列電極陣列孔的組合電加工關(guān)鍵技術(shù)研究 D . 哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué) , 2008. 6上海紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)主編 .機(jī)床設(shè)計圖冊 M.上海上科學(xué)技術(shù)出版社， 1979 8董霖主編 .數(shù)控技術(shù)及加工編程實訓(xùn)教程 M.成都：西南交通大學(xué)出版社， 2007.2 9 戴曙主編 .金屬切削機(jī)床 M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1993.5（ 2010.1 重） 10機(jī)床設(shè)計手冊編寫組編 .機(jī)床設(shè)計手冊（第 1、 2、 5 卷） M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，1980.8 11 周利平主編 .數(shù)控技術(shù)及加工編程 M.成都：西南交通大學(xué)出版社， 2007.3 12 邢啟恩，任雷主編 .Sol