本文關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)體表面凸臺旋印電解加工成形仿真與試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以航空發(fā)動機機匣零件為代表的回轉(zhuǎn)體表面凸臺零件,因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多采用難加工材料,其加工成形一直是航空制造領(lǐng)域的難題。傳統(tǒng)的數(shù)控切削存在加工變形、加工效率低、刀具費用高等諸多問題。電解加工方法因為不受材料強度和硬度的限制,工件表面無殘余應(yīng)力,很好的克服了數(shù)控切削加工存在的缺陷,成為機匣加工的一種有效方法。針對回轉(zhuǎn)體表面凸臺結(jié)構(gòu)本文采用旋印電解加工方法,研究其成形輪廓。雜散腐蝕是影響旋印電解加工精度的重要因素,研究旋印電解加工原理和過程,凸臺表面雜散電流是導(dǎo)致凸臺表面雜散腐蝕的根本原因。凸臺表面雜散腐蝕會導(dǎo)致凸臺表面輪廓成形輪廓有誤差,凸臺表面輪廓誤差越大,雜散腐蝕越嚴重。對旋印電解加工過程進行電場仿真,基于ANSYS APDL參數(shù)化設(shè)計語言仿真分析高溫合金回轉(zhuǎn)體表面凸臺成型輪廓,通過凸臺表面輪廓誤差來分析凸臺表面的雜散腐蝕程度。仿真不同高度凸臺和不同電壓、進給速度、陰極半徑對凸臺表面輪廓誤差的影響。仿真結(jié)果表明:隨著凸臺高度的增加,凸臺表面輪廓誤差越來越大;加工電壓越大,凸臺表面輪廓也誤差越來越大;隨著進給速度的提高,加工間隙會變小,凸臺輪廓誤差也會變小;陰極半徑的變化對凸臺表面輪廓各處誤差影響不同,隨著陰極半徑的增大,凸臺表面輪廓中心部分誤差在減小,而兩側(cè)邊緣部分輪廓誤差在增大。同時也仿真了在陰極進給量一定的情況下,不同電壓、進給速度和陰極半徑對凸臺成形高度的影響。仿真結(jié)果表明:電壓越高,凸臺成形高度越高;進給速度越快,凸臺成形高度在降低;隨著陰極半徑的增大,凸臺的成形高度在增大。為了改善旋印電解加工中的雜散腐蝕,提出在陰極窗口中添加正電壓差輔助陽極來改變非加工區(qū)電場分布,降低凸臺表面電流密度從而降低凸臺表面雜散腐蝕。對輔助陽極的局部尺寸進行了優(yōu)化設(shè)計使輔助陽極能更好的發(fā)揮作用。仿真分析不同正電位輔助陽極對凸臺表面電流密度的影響,仿真結(jié)果表明:當輔助陽極與凸臺等電位時,凸臺表面電流密度大大減小,當輔助陽極電壓高于凸臺電壓時,凸臺表面電流方向改變,凸臺表面不發(fā)生電化學(xué)陽極腐蝕。改進現(xiàn)有旋印電解圓柱形工件加工用夾具,使其能滿足高凸臺的加工要求,對正電壓差輔助陽極進行旋印電解加工試驗,試驗結(jié)果表明:當輔助陽極與凸臺等電位時,加工凸臺的高度較低時,有很好的改善雜散腐蝕的效果,但是加工較高的凸臺時效果就不明顯了。此時輔助陽極電壓需要高于凸臺并進行試驗,試驗結(jié)果表明:當輔助陽極電壓高于凸臺時,加工較高的凸臺雜散腐蝕的改善效果很好。同時也設(shè)計了圓錐形工件加工用夾具,并對圓錐形工件進行了探索性試驗研究,驗證了圓錐形工件表面凸臺加工的可行性。
【關(guān)鍵詞】：旋印電解加工 成形仿真 雜散腐蝕 輔助陽極 夾具設(shè)計 工藝試驗
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG662
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-22
• 1.1 課題背景15
• 1.2 航空發(fā)動機機匣的特點和加工制造現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 數(shù)控切削技術(shù)16-17
• 1.2.2 電解加工技術(shù)17-18
• 1.3 旋印電解加工技術(shù)18-19
• 1.4 課題的研究意義和主要內(nèi)容19-22
• 1.4.1 研究目的及意義19-20
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容20-22
• 第二章 旋印電解加工原理與過程22-26
• 2.1 旋印電解加工原理22
• 2.2 旋印電解加工過程22-23
• 2.3 傳統(tǒng)電解加工中的雜散腐蝕23-24
• 2.4 旋印電解加工中雜散腐蝕的由來24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 旋印電解加工成形仿真26-41
• 3.1 旋印電解加工凸臺成形仿真原理26-28
• 3.1.1 旋印電解加工電場模型的建立26-27
• 3.1.2 陽極溶解數(shù)學(xué)模型的建立27-28
• 3.1.3 加工過程的模擬28
• 3.2 對高溫合金材料不同高度凸臺輪廓的仿真結(jié)果和分析28-32
• 3.3 不同參數(shù)對凸臺表面輪廓誤差的影響32-40
• 3.3.1 加工電壓對凸臺表面輪廓誤差的影響32-34
• 3.3.2 進給速度對凸臺表面輪廓誤差的影響34-35
• 3.3.3 陰極半徑對凸臺表面輪廓誤差的影響35-37
• 3.3.4 電壓、進給速度、陰極大小對凸臺成形輪廓和凸臺高度的影響37-40
• 3.3.4.1 加工電壓對凸臺成形輪廓和高度的影響37-38
• 3.3.4.2 進給速度對凸臺成形輪廓和高度的影響38-39
• 3.3.4.3 陰極半徑對凸臺成形輪廓和高度的影響39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 輔助陽極旋印電解加工方法41-53
• 4.1 輔助陽極在旋印電解加工中的提出41-43
• 4.2 旋印電解加工正電位差輔助陽極的設(shè)計43-46
• 4.3 輔助陽極尺寸的仿真優(yōu)化46-48
• 4.3.1 輔助陽極半徑尺寸的優(yōu)化46-47
• 4.3.2 輔助陽極圓角半徑尺寸的仿真優(yōu)化47-48
• 4.4 輔助陽極不同正電壓對凸臺表面電流密度的影響48-49
• 4.5 等電位輔助陽極旋印電解加工試驗49-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第五章 旋印電解加工試驗研究53-69
• 5.1 旋印電解加工系統(tǒng)53-63
• 5.1.1 機床主體結(jié)構(gòu)53-54
• 5.1.2 電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)54-55
• 5.1.3 控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)55-56
• 5.1.4 旋印電解夾具設(shè)計56-63
• 5.1.4.1 圓柱形工件夾具設(shè)計56-61
• 5.1.4.2 圓錐形工件夾具設(shè)計61-63
• 5.2 正電位差輔助陽極旋印電解加工試驗63-65
• 5.3 圓錐形工件旋印電解加工探索性試驗65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 論文工作總結(jié)69-70
• 6.2 未來研究展望70-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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本文編號：303073