本文關(guān)鍵詞：圓管外表面電解蝕刻機(jī)床設(shè)計及分析

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【摘要】：具有{111}晶向(軸向)的鉬單晶基體化學(xué)氣相沉積(CVD)鎢單晶涂層為材料的薄壁圓管用作熱能離子轉(zhuǎn)換器的重要零件——發(fā)射極,其材料表面的鎢{110}晶面占發(fā)射極表面的份額對熱能離子轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率起著關(guān)鍵作用。用傳統(tǒng)機(jī)械加工很難實現(xiàn)對鉬單晶基體化學(xué)氣相沉積鎢涂層為材料制成的薄壁長筒零件的表面加工。因此本文運(yùn)用電解蝕刻加工方法對圓管外表面進(jìn)行處理,以制備出具有高分額{110}晶面的發(fā)射極表面。 本文根據(jù)鉬單晶基體化學(xué)氣相沉積(CVD)鎢單晶涂層為材料的薄壁圓管的結(jié)構(gòu)特點和加工工藝要求,設(shè)計了一套圓管外表面電解蝕刻系統(tǒng),該系統(tǒng)由電解蝕刻機(jī)床本體、電解蝕刻工藝裝備、電解液系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。完成了對電解蝕刻機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維建模,運(yùn)用Workbench對機(jī)床進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化；根據(jù)加工工藝要求設(shè)計制造電解蝕刻圓管表面加工工裝,該工裝能夠?qū)崿F(xiàn)工件陽極、工具陰極的定位、夾緊,同時可夠保證蝕刻電源正負(fù)極與工件陽極、工具陰極有效地連接。建立了加工間隙電場和流場的數(shù)學(xué)模型,基于COMSOL Multiphysics分析仿真平臺對電解蝕刻間隙電場、流場進(jìn)行仿真分析,根據(jù)分析結(jié)果完成陰極的設(shè)計。 根據(jù)機(jī)床運(yùn)動方式設(shè)計配套的控制系統(tǒng)軟件,該控制系統(tǒng)可以按照給定的程序?qū)C(jī)床本體、蝕刻電源、溫控儀、電解液泵等設(shè)備進(jìn)行集中控制,使電解蝕刻機(jī)床各部分協(xié)調(diào)工作。 經(jīng)有限元分析軟件分析驗證,本套電解蝕刻機(jī)床的動、靜態(tài)特性良好,機(jī)床部件結(jié)構(gòu)合理,強(qiáng)度滿足要求。
【關(guān)鍵詞】：電解蝕刻 機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)床結(jié)構(gòu)分析 陰極設(shè)計 控制系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG662
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 目錄10-13
• 插圖清單13-15
• 插表清單15-16
• 第1章 緒論16-23
• 1.1 引言16
• 1.2 課題來源16
• 1.3 電解加工16-18
• 1.4 電解蝕刻技術(shù)及裝備國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 課題目的及意義21
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容及方法21-23
• 第2章 圓管外表面電解蝕刻加工原理23-31
• 2.1 電解加工基本原理及基本理論23-24
• 2.1.1 法拉第定律23-24
• 2.1.2 電流效率24
• 2.2 電解蝕刻加工基本原理24-26
• 2.2.1 晶面電解選擇性蝕刻的機(jī)理25-26
• 2.3 加工間隙中的電場、流場的相關(guān)理論26-30
• 2.3.1 電場與電解加工間隙的關(guān)系26-27
• 2.3.2 加工間隙中的電場特征27-29
• 2.3.3 流場與電解蝕刻加工間隙的關(guān)系29
• 2.3.4 加工間隙中氣液兩相流動特征29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 電解蝕刻機(jī)床設(shè)計31-52
• 3.1 電解蝕刻加工機(jī)床的組成和設(shè)計要求31-33
• 3.1.1 機(jī)床的組成部分及特點31-32
• 3.1.2 機(jī)床的基本要求32-33
• 3.2 電解蝕刻機(jī)床總體方案設(shè)計33-37
• 3.2.1 機(jī)床運(yùn)動分析34
• 3.2.2 機(jī)床總體方案34-37
• 3.3 電解蝕刻工作箱設(shè)計37-40
• 3.3.1 工作箱箱體設(shè)計37-39
• 3.3.2 工作箱密封設(shè)計39-40
• 3.4 伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計40-48
• 3.4.1 絲杠選型41-45
• 3.4.2 伺服電機(jī)選型45-48
• 3.5 電解液系統(tǒng)設(shè)計48-50
• 3.5.1 電解液的凈化49
• 3.5.2 電解液恒溫系統(tǒng)49-50
• 3.6 加工電源50-51
• 3.7 電解蝕刻機(jī)床參數(shù)51
• 3.8 本章小結(jié)51-52
• 第4章 電解蝕刻機(jī)床關(guān)鍵部件設(shè)計與分析52-70
• 4.1 陰極設(shè)計52-56
• 4.1.1 陰極設(shè)計理論基礎(chǔ)52-53
• 4.1.2 陰極設(shè)計方法53-56
• 4.2 流場設(shè)計與分析56-60
• 4.2.1 流場設(shè)計分析56-59
• 4.2.2 陰極夾具設(shè)計59-60
• 4.3 電解蝕刻機(jī)床床身有限元分析與優(yōu)化60-65
• 4.3.1 床身結(jié)構(gòu)分析方案60-61
• 4.3.2 幾何模型建立61
• 4.3.3 模型簡化61-62
• 4.3.4 劃分網(wǎng)格與分析計算62-65
• 4.4 電解蝕刻機(jī)床床身模態(tài)分析65-66
• 4.5 電解蝕刻機(jī)床本體優(yōu)化設(shè)計66-69
• 4.7 本章小結(jié)69-70
• 第5章 電解蝕刻機(jī)床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計70-81
• 5.1 控制系統(tǒng)設(shè)計要求70-71
• 5.1.1 機(jī)床運(yùn)動分析70
• 5.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計要求70-71
• 5.2 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案71-73
• 5.2.1 伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制方案72
• 5.2.2 溫度控制方案72-73
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計73-74
• 5.4 人機(jī)交互界面與程序設(shè)計74-80
• 5.4.1 主操作界面設(shè)計74-76
• 5.4.2 手動加工程序及界面設(shè)計76-77
• 5.4.3 自動加工程序及界面設(shè)計77-78
• 5.4.4 斷電保護(hù)程序及報警界面設(shè)計78-79
• 5.4.5 快動、點動程序模塊設(shè)計79-80
• 5.4.6 PLC及觸摸屏的選型80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第6章 總結(jié)及展望81-83
• 6.1 總結(jié)81
• 6.2 展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況88

【參考文獻(xiàn)】

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10 王富強(qiáng);芮執(zhí)元;雷春麗;吳沁;;基于元結(jié)構(gòu)的精密機(jī)床床身結(jié)構(gòu)動態(tài)分析和優(yōu)化[J];機(jī)械設(shè)計;2012年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐正揚(yáng);發(fā)動機(jī)葉片精密電解加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

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本文編號：1005812