油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì)開題報(bào)告.docVIP

-1-畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目：油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計(jì)系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)導(dǎo)師2012年12月14日21、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）：1.1題目背景：采用電解加工實(shí)現(xiàn)模具加工具有表面質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)，脫模好，成本低的優(yōu)點(diǎn)。通過本課題的設(shè)計(jì)，達(dá)到：（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課的知識(shí)，分析解決工程技術(shù)問題的能力；（2）鞏固加深擴(kuò)大基本理論和技能；（3）受高級(jí)工程技術(shù)人員能力的訓(xùn)練，調(diào)研、查閱文獻(xiàn)，制定方案、設(shè)撰寫；（4）創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神?；陔娊膺^程中的陽(yáng)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。1.2研究意義電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽(yáng)極溶解的原理將工件加工成形的種特種加工方法。加工時(shí)，工件接直流電源的正極，工具接負(fù)極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形成導(dǎo)電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學(xué)陽(yáng)極溶解。隨著工具相對(duì)工件不斷進(jìn)給，工件金屬不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液走，最終兩極間各處的間隙趨于一致，工件表面形成與工具工作面基本相似的形狀。電解加工對(duì)于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前，電解加工已獲得廣泛應(yīng)用，如炮管膛線，葉片，整體葉輪，模具，異型孔及異型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在許多零件的加工中，電解加工工藝已占有重要甚至不可替代的地位。1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況電解加工以其加工速度快、表面質(zhì)量好、凡金屬都能加工而且不怕材料硬、韌、無(wú)宏觀機(jī)械切削力、工具陰極無(wú)損耗、可用同一個(gè)成形陰極作單方向送進(jìn)而成批加工復(fù)雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)60年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用，其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于鍛模型腔、深孔、小孔、長(zhǎng)鍵槽、等截面葉片整體葉輪的加工以及去毛刺等領(lǐng)域，取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。但是，在70年代以后，隨著國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)形式的變化，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，生產(chǎn)批量減小，使得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(lái)越高。在經(jīng)歷大約20年的低潮后，從20世紀(jì)90年代后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機(jī)。其研究機(jī)構(gòu)及人員逐漸壯大，應(yīng)用領(lǐng)域(尤其在航天、航空、軍工領(lǐng)域)有所擴(kuò)展，研究成果及論著數(shù)量激增，工藝技術(shù)水平及設(shè)備性能均達(dá)到了一個(gè)新的高度。31工藝技術(shù)研究目前，電解加工工藝技術(shù)研究涉及的方向較多，但主要集中在微秒級(jí)脈沖電流加工、微精加工、數(shù)控展成加工、陰極設(shè)計(jì)及磁場(chǎng)對(duì)電解加工的影響等五大領(lǐng)域。下面分別加以詳述。1.1微秒級(jí)脈沖電流加工自20世紀(jì)70年代初起，前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本、法國(guó)、波蘭、瑞士、西德等相繼開始了對(duì)脈沖電流電解加工的研究。在國(guó)內(nèi)，多家單位相繼開展了毫秒級(jí)脈沖電流電解加工的研究并成功用于工業(yè)生產(chǎn)。隨著近代功率電子技術(shù)的發(fā)展，新型快速功率電子開關(guān)元件如MOSFET、IGBT等出現(xiàn)，使得有可能實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)脈沖電流電解加工。20世紀(jì)90年代以來(lái)，微秒級(jí)脈沖電流電解加工基礎(chǔ)工藝研究取得突破性進(jìn)展。研究表明，此項(xiàng)新技術(shù)可以提高集中蝕除能力，并可實(shí)現(xiàn)0.05mm以下的微小間隙加工，從而可以較大幅度地提高加工精度和表面質(zhì)量，型腔最高重復(fù)精度可達(dá)0.05mm，最低表面粗糙度可達(dá)Ra0.40，有望將電解加工提高到精密加工的水平，而且可促進(jìn)加工過程穩(wěn)定并簡(jiǎn)化工藝，有利于電解加工的擴(kuò)大應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)利用微秒級(jí)脈沖電流開展了模具型腔及葉片型面加工、型腔拋光、電解刻字、電解磨等工藝可行性試驗(yàn)以及氣門模具生產(chǎn)加工試驗(yàn)1，3，研究成果進(jìn)一步從工藝角度證實(shí)了上述結(jié)論。1.2微精加工從原理上而言，電化學(xué)加工技術(shù)可分為兩類：一類是基于陽(yáng)極溶解原理的減材技術(shù)，如電解加工、電解拋光等；另一類是基于陰極沉積原理的增材技術(shù)，如電鍍、電鑄、刷鍍等。這兩類技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn)，即材料的去除或增加過程都是以離子的形式進(jìn)行的。由于金屬離子的尺寸非常微小(10-1nm級(jí))，因此，相對(duì)于其它“微團(tuán)”去除材料方式(如微細(xì)電火花、微細(xì)機(jī)械磨削)，這種以“離子”方式去除材料的微去除方式使得電化學(xué)加工技術(shù)在微細(xì)制造領(lǐng)域、以至于納米制造領(lǐng)域存在著極大的研究探索空間。從理論上講，只要精細(xì)地控制電流密度和電化學(xué)發(fā)生區(qū)域，就能實(shí)現(xiàn)電化學(xué)微細(xì)溶解或電化學(xué)微細(xì)沉積。微細(xì)電鑄技術(shù)是電化學(xué)微細(xì)沉積的典型實(shí)例，它已經(jīng)在微細(xì)制造領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。微細(xì)電鑄是LIGA技術(shù)一個(gè)重要的、不可替代的組成部分，已經(jīng)涉足納米尺寸的微細(xì)制造中，激光防偽商標(biāo)模版和表面粗糙度樣塊是電鑄的典型應(yīng)用。但電化學(xué)溶解(成型)加工的雜散腐蝕及間隙中電場(chǎng)、流場(chǎng)的多變性嚴(yán)重制約了其加工精度，其加工的微細(xì)程度目前還不能與電化學(xué)沉積的微細(xì)電鑄相比。目前電化學(xué)微精成型加工還處于研究和試驗(yàn)階段，其應(yīng)用還局限于一些特殊的場(chǎng)合，如電子工業(yè)中微小零件的電化學(xué)蝕刻加工(美國(guó)IBM公司)、微米級(jí)淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學(xué))已取得了很好的加工效果，精度已可達(dá)微米級(jí)。微細(xì)直寫加工、微細(xì)群縫加工及微孔電液束加工，以及電解與超聲、電火花、機(jī)械等方式結(jié)合形成的復(fù)合微精工藝已顯示出良好的應(yīng)用前景。數(shù)控展成加工傳統(tǒng)的拷貝式電解加工的陰極設(shè)計(jì)制造困難，加工精度難以保證。尤其對(duì)整體葉輪上的扭曲葉片之類通道狹窄的零件表面，由于受工具陰極剛性及加工送進(jìn)方式的限制，拷貝式電解加工更難以完成其加工任務(wù)。20世紀(jì)80年代初，以簡(jiǎn)單形狀電極加工4復(fù)雜型面的柔性電解加工數(shù)控展成電解加工的思想開始形成，它以控制軟件的編制代替復(fù)雜的成形陰極的設(shè)計(jì)、制造，以陰極相對(duì)工件的展成運(yùn)動(dòng)來(lái)加工出復(fù)雜型面。這種加工方法工具陰極形狀簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)制造方便，應(yīng)用范圍廣，具有很大的加工柔性，適用于小批量、多品種、甚至單件試制的生產(chǎn)中。80年代中期，前蘇聯(lián)烏法航空學(xué)院特種加工工藝及設(shè)備研究所以過程控制為突破口，設(shè)計(jì)了一種柔性電解加工單元，應(yīng)用特殊的電流脈沖波形和高選擇性的電解液，加工精度達(dá)0.02mm，表面粗糙度達(dá)Ra0.20.6。波蘭華沙工業(yè)大學(xué)的Kozak教授于1986年率先提出了電解銑削的思想，以棒狀旋轉(zhuǎn)陰極作類似于圓柱狀側(cè)銑刀的成形運(yùn)動(dòng)來(lái)形成加工表面，成功地應(yīng)用于直升機(jī)旋翼座架型面的加工，加工中采用NaNO3電解液，精度可達(dá)0.010.02mm，表面粗糙度達(dá)Ra0.160.63。波蘭Cracow金屬切削學(xué)院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球頭銑刀的工具陰極，進(jìn)行了型面光整加工的試驗(yàn)研究，取得了形狀誤差小于0.01mm的加工效果，從而證明了該工藝在模具的光整加工方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯都高度重視數(shù)控電解加工技術(shù)的研究并已得到應(yīng)用，在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)及航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中發(fā)揮了重要作用。美國(guó)GE公司的五軸數(shù)控電解加工，美國(guó)、俄羅斯仿形電解加工帶冠整體葉輪代表了數(shù)控電解加工整體葉輪的國(guó)際先進(jìn)水平。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施根據(jù)研究對(duì)象油箱蓋熱鍛模，設(shè)計(jì)一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）連桿熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運(yùn)用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場(chǎng)分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽(yáng)極）之間的絕緣等問題。課題研究的主要內(nèi)容是通過對(duì)所給零件的分析，設(shè)計(jì)加工零件的陰極，以及裝夾高溫合金零件電解加工的陰極和工件的夾具裝置。（1）在剛開始的時(shí)候工序的劃分以及定位基準(zhǔn)會(huì)比較難選擇，所以就在過程中腰認(rèn)真分析零件圖，了解電解加工工裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)的技術(shù)要求而加工工序要根據(jù)生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)來(lái)認(rèn)真分析。（2）在夾具設(shè)計(jì)的時(shí)候也可能遇到問題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調(diào)查現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的電解加工工裝結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計(jì)的方向，了解電解加工工裝的加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)原理。（3）通過大量的資料，研究零件的結(jié)構(gòu)，選擇合適的加工方法，及選擇合理的基準(zhǔn)和工序安排。（4）熟悉夾具的結(jié)構(gòu)選擇合理的機(jī)床及裝夾設(shè)備，確定加工余量和工序，進(jìn)行精細(xì)的準(zhǔn)確的尺寸計(jì)算，和時(shí)間的估算。2.1從導(dǎo)電方面考慮設(shè)計(jì)方案，有兩種選擇，一是將電纜線引入，用線鼻子直接接5到工件陽(yáng)極跟工件陰極，二是在工作箱外將電源線接到滑枕體及不銹鋼工作臺(tái)，電流通過陰極安裝板及工作臺(tái)傳導(dǎo)到陰極和陽(yáng)極。前者線路損失小，且因工作臺(tái)、夾具均不帶電，可以采用耐蝕的非金屬材料，如采用金屬材料對(duì)不帶電的零件則加以陰極保護(hù)，防止電化學(xué)雜散腐蝕。但此方案的缺點(diǎn)是工作箱內(nèi)導(dǎo)線較多，走線較復(fù)雜，布局欠佳，每次裝卸工件時(shí)還要拆卸線鼻子，并要防止正負(fù)極線鼻子相碰或正極線鼻子與工作箱相碰而引起送電時(shí)短路。所以選第二種方案。2.2從流場(chǎng)方面考慮設(shè)計(jì)方案，根據(jù)電解液的流動(dòng)方向、加工送進(jìn)方向及加工間隙之間的幾何關(guān)系，可分為三種流動(dòng)形式，即側(cè)流式、正流式和反流式。可根據(jù)加工對(duì)象的幾何形狀確定流動(dòng)形式。對(duì)于型面曲率變化不大的三維型面如一般葉片型面、葉片鍛模型腔等，可采用側(cè)流式，對(duì)于圓孔、型孔可采用正流式或反流式，對(duì)于某些復(fù)雜的型腔或型面，可在陰極上設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐ㄒ翰郏祝┎捎谜魇交蚍戳魇剑蛘邇煞N流動(dòng)形式都存在的復(fù)合流動(dòng)形式進(jìn)行加工。針對(duì)我的零件采用復(fù)合式。在流場(chǎng)設(shè)計(jì)方面還應(yīng)該考慮電解液流速和進(jìn)口壓力。確定電解液流速的原則：（1）選則適當(dāng)高的流速，能從加工間隙中帶走電解產(chǎn)物，且使電解液流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，這樣有利于均勻流場(chǎng)并消除濃差極限，（2）選擇適當(dāng)高的流速以控制溫升。電解液壓力的確定，是指加工間隙進(jìn)口處的壓力和電解液輸出泵的出口，考慮到管道中的壓力損失，一般電解液泵出口壓力需比電解液進(jìn)口壓力高0.05-0.1pa。2.3從陰極設(shè)計(jì)方面提出設(shè)計(jì)方案，對(duì)其陰極型管的直線度有嚴(yán)格要求。端面倒角10，在側(cè)面間隙，約0.150.22mm，減去陰極單面涂層厚度約0.05mm，還有足夠的間隙空間允許電解液順暢通過；端面制成加工凸緣根據(jù)加工孔徑的大小和精度要求，確定凸緣外徑和加工刃帶的寬度。3.本課題研究的重點(diǎn)