機(jī)械設(shè)計(jì)說明書-某型號(hào)火炮膛線電解加工工裝設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：某型號(hào)火炮膛線電解加工工裝設(shè)計(jì)緒論1.1概述電解加工是繼電火花加工之后發(fā)展較快、應(yīng)用范圍較廣泛的一項(xiàng)新工藝。目前在國內(nèi)外已成功的應(yīng)用于槍炮、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭等的制造工業(yè)，在汽車、拖拉機(jī)、采礦機(jī)械的模具制造中也得到了應(yīng)用。故在機(jī)械制造業(yè)中，電解加工已成為一種不可缺少的工藝方法[1]。電解加工是利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解，將工件加工成形的。工件陽極和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(shí)所產(chǎn)生的熱量，并去極化；工件陽極和工具陰極分別和直流電源（一般為10～24V）連接，在上述兩項(xiàng)工藝條件下，則通過兩極加工間隙的電流密度很高，高達(dá)10～100A/cm2數(shù)量級(jí)。工件上與工具陰極凸起部位的對(duì)應(yīng)處比其他部位溶解更快。隨著工具陰極不斷緩慢地向工件進(jìn)給，工件不斷地按工具端部的型面溶解，電解產(chǎn)物不斷被高速流動(dòng)的電解液帶走，最終工具的形成狀就“復(fù)制”在工件上。1.2炮管膛線電解加工的研究意義膛線是槍、炮管內(nèi)膛的重要組成部分。采用電解加工實(shí)現(xiàn)火炮膛線加工具有表面質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)，脫模好，成本低的優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)本課題的設(shè)計(jì)，可以加深對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能的理解與運(yùn)用，并逐步系統(tǒng)化；可培養(yǎng)獨(dú)立工作、解決問題的能力，從而達(dá)到培養(yǎng)獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力；通過文獻(xiàn)檢索等基本技能的訓(xùn)練，掌握撰寫技術(shù)報(bào)告的能力；通過設(shè)計(jì)過程的訓(xùn)練，培養(yǎng)刻苦鉆研的科學(xué)態(tài)度及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為以后工作時(shí)的產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)改進(jìn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在將來的實(shí)際生產(chǎn)中更好的發(fā)揮自己的所學(xué)。1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況隨著高精度復(fù)雜零件的不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的加工方法越來越難滿足加工過程上的需要，從而產(chǎn)生了特種加工方法。電解加工作為先進(jìn)制造技術(shù)中一支重要的方面軍，在制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。它對(duì)難加工的材料，不受其本身強(qiáng)度、硬度和韌性的限制，可加工高強(qiáng)度、高硬度和高韌性等難切削的金屬材料，對(duì)形狀復(fù)雜的零件可以一次成型，并以表面質(zhì)量好、生產(chǎn)率高、無工具損耗、無切削應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。電解加工自20世紀(jì)50年代問世以來，到60年代迅速在眾多的機(jī)械制造領(lǐng)域得到開拓和一定的應(yīng)用。通過科研和生產(chǎn)實(shí)踐，70年代電解加工在技術(shù)上左走向成熟、定型；在應(yīng)用領(lǐng)域上開始定向。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展水平，80年代中期之后，電解加工的應(yīng)用領(lǐng)域沒有新的較大的擴(kuò)展。90年代隨著高新科技的發(fā)展，電解加工技術(shù)有了新的發(fā)展，將這項(xiàng)工藝的應(yīng)用范圍從一般加工領(lǐng)域擴(kuò)展到精密加工、微細(xì)加工領(lǐng)域，開拓出新的應(yīng)用前景。21世紀(jì)信息、生物、微納技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)制造技術(shù)不斷增長(zhǎng)的需求，微細(xì)加工將成為制造相應(yīng)裝備的重要手段，電解加工進(jìn)行材料去除是以離子溶解的形式進(jìn)行的，這種去除方式使得電解加工具有微細(xì)加工的可能。目前國內(nèi)外制造業(yè)均十分關(guān)注微細(xì)電化學(xué)加工的發(fā)展，將電解加工高速去除金屬的理念用到傳統(tǒng)電化學(xué)過程中，是促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步的有效途徑，微細(xì)電化學(xué)加工就不僅僅指靜態(tài)條件下的掩膜電化學(xué)刻蝕了。1.3.1國外發(fā)展?fàn)顩r電解加工在很多方面還需要進(jìn)一步發(fā)展和提高，如過程監(jiān)測(cè)和控制、工具設(shè)計(jì)、電解液處理、加工精度的改善和設(shè)備的自動(dòng)化程度。電解加工間隙狀態(tài)非常復(fù)雜，涉及到電化學(xué)、電場(chǎng)、流場(chǎng)等多種因素的交互影響，因而使得過程的監(jiān)測(cè)和控制非常困難。迄今為止，還沒有在線測(cè)量加工間隙的有效而實(shí)用的手段。不均勻的間隙分布也使得工具設(shè)計(jì)變得非常困難，以至于在工具制造中往往要對(duì)陰極進(jìn)行多次修整，這不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)和技藝提出了很高的要求。另一方面，電解加工過程中產(chǎn)生大量的電解泥渣和廢液。近10年來，國外很多研究機(jī)構(gòu)對(duì)電解加工進(jìn)行了大量的研究投入，并且在多方面取得了顯著進(jìn)展。1.3.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)應(yīng)用電解加工的制造行業(yè)很多。其中兵器工業(yè)中的深孔和膛線是國內(nèi)最早研究并成功應(yīng)用的電解加工技術(shù)。我國最早研究并成功應(yīng)用電解加工技術(shù)是原兵器工業(yè)部西安昆侖機(jī)械廠的深孔和膛線加工。早在20世紀(jì)50年代前已成為中小口徑等齊膛線加工的定型工藝。從1958年建立第一個(gè)研究基地至1965年全國首屆電解加工學(xué)術(shù)會(huì)議召開，電解加工在航空、航海、航天及部分民用工業(yè)迅速推廣。20世紀(jì)70年代進(jìn)入“爬坡”階段，為了解決加工精度的問題，國內(nèi)外先后提出混氣電解加工、鈍性電解液、工頻脈沖電流、振動(dòng)進(jìn)給等工藝措施。20世紀(jì)80年代，為了提高火炮的射程和射擊精度，現(xiàn)代火炮設(shè)計(jì)提出身管膛線采用由等齊段和漸速段組成的混合膛線如圖1.1所示；為了減少火炮射擊對(duì)炮管內(nèi)膛的燒蝕，提高火炮身管的壽命，擬采用硬度更高的優(yōu)質(zhì)新材料，這樣，就使機(jī)械拉削同時(shí)面臨復(fù)雜形狀難成型和難切削材料難加工的兩個(gè)問題，對(duì)傳統(tǒng)電解加工又提出新的挑戰(zhàn)。90年代后，華南理工大學(xué)在近代功率電子技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上研究的高頻窄脈沖電流電解加工電源，進(jìn)一步強(qiáng)化了電解加工系統(tǒng)的“非線形”。西安昆侖機(jī)械廠和西安工業(yè)學(xué)院聯(lián)合研制的CNC同步控制電解加工參數(shù)和陰極運(yùn)動(dòng)軌跡解決了大纏角混合膛線的加工難問題。但是由于加工間隙的電場(chǎng)、流場(chǎng)、磁場(chǎng)及陰極溶解動(dòng)力學(xué)因素的交互影響，電解加工過程十分復(fù)雜，阻礙著該項(xiàng)技術(shù)想縱深發(fā)展，比如對(duì)其過程的監(jiān)測(cè)和控制非常困難，迄今為止，除了在個(gè)別應(yīng)用對(duì)象上有所突破外，還沒有通過的在線直接測(cè)量加工間隙的有效手段。不均勻的間隙分布使工具陰極設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)難度很大的工作，在對(duì)新的加工對(duì)象進(jìn)行陰極研制的過程中往往要對(duì)陰極進(jìn)行多次修正。此外，從綠色制造的角度，電解加工產(chǎn)生的大量產(chǎn)物和廢液需要處理。圖1.1火炮膛線2電解加工原理及應(yīng)用2.1電解加工的原理電解加工又稱電化學(xué)加工(ElectrochemicalMachining—ECM)是繼電火花加工之后發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的一種特種加工工藝，在國內(nèi)外已成功地應(yīng)用于槍炮、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭等的制造工業(yè)，在汽車、拖拉機(jī)、采礦機(jī)械的模具制造中也得到了應(yīng)用。在機(jī)械制造業(yè)中，電解加工已成為不可缺少的一種新的工藝方法。隨著人們對(duì)電解加工過程中小加工間隙、大加工電流密度和高電解液流速這些顯著工藝特點(diǎn)認(rèn)識(shí)的提高，逐漸加深了對(duì)電解加工過程中電場(chǎng)、流場(chǎng)和電化學(xué)溶解特性三者的特點(diǎn)和相互依存、相互影響的密切關(guān)系的了解，從而使電解加工的理論研究及工程實(shí)踐更加深入[2]。2.1.1電解加工過程電解加工的基本原理是利用金屬在電解液中受到電化學(xué)腐蝕，更確切地說是電化學(xué)陽極溶解。電解加工過程如圖2.1。加工時(shí)，工件接直流電源(10V～20V)的正極，工具接電源腹肌。工工具向工件緩慢進(jìn)給，使兩極之間保持較小的間隙(0.1mm～1mm)，具有一定壓力(0.5MPa～2Mpa)的氧化鈉電解液從間隙中流過，這時(shí)陽極工件的金屬被逐漸電解腐蝕，電解產(chǎn)物被高速(5m/s～50m/s)的電解液帶走。1—直流電源2—工具陰極3—工件陽極5—電解液圖2.1電解加工示意圖電解加工成形原理如圖2.2所示，圖中的細(xì)豎線表示通過陰極(工具)與陽極(工件)間的電流，豎線的疏密程度表示電流密度的大小。在加工剛開始時(shí)，陰極與陽極距離較近通過的電流密度就大，電解液的流速也較高，陽極溶解速度也較快。由于工具相對(duì)工件不斷進(jìn)給，工件表面就不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與陽極工作面基本相似的形狀為止。圖2.2電解加工成形原理2.1.2電解加工的特點(diǎn)a.加工范圍廣，不受材料本身強(qiáng)度、硬度和韌性的限制，可加工高強(qiáng)度、高硬度和高韌性等難切削的金屬材料，如淬火鋼、鈦合金、硬質(zhì)合金、不銹鋼、耐熱合金，可加工葉片、花鍵孔、炮管膛線、鍛模等各種復(fù)雜的三維型面，以及薄壁、異形零件等。b.電解加工的生產(chǎn)率較高，約為電火花加工的5～10倍。在某些情況下，比如切削加工生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。c.加工表面質(zhì)量好。工件的材料以離子狀態(tài)去除，無冷作硬化層、熱再鑄層以及由此引起的表面纖維裂紋，表面光整、無加工紋路、無毛刺。由于無切削力和表層內(nèi)應(yīng)力，因此工件的加工變形小。表面粗糙度較好(Ra1.25μm～0.2μm)和±0.1mm左右的平均加工精度。d.工具無損耗。電解加工工具陰極不與工件接觸，正常加工條件時(shí)工具陰極不損耗。因?yàn)楣ぞ哧帢O材料本身不參與電極反應(yīng)，其表面僅產(chǎn)生析氫反應(yīng)，同時(shí)工具材料又是抗腐蝕性良好的不銹鋼或黃銅等，所以除產(chǎn)生火花短路等特殊情況外，工具陰極基本上沒有損耗。e.可成型范圍寬。從簡(jiǎn)單的圓孔、型孔到復(fù)雜的二維空間的型面、型腔都可以由這種方式加工。f.對(duì)難加工材料、復(fù)雜形狀工件的批量加工，電解加工是一種低成本的工藝方法。2.2電解加工時(shí)的電極反應(yīng)電解加工時(shí)電極間的反應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，這主要是一般工件材料不是金屬，而是多種金屬元素的合金，其金相組織也不完全一致。生產(chǎn)實(shí)踐中規(guī)定采用一種電極做標(biāo)準(zhǔn)和其他電極比較得出相對(duì)值，成為標(biāo)準(zhǔn)電極電位。標(biāo)準(zhǔn)電極電位的高低決定在一定條件下對(duì)應(yīng)金屬離子參與電極反應(yīng)的順序。電解液的濃度、溫度、壓力及流速等對(duì)電極電化學(xué)過程也有影響。在25℃時(shí)，把金屬放在此金屬離子的有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1g/L的溶液中，此金屬電極電位與標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位之差，用表示。具體可用能斯特（Nernst）方程式。式中-平衡電極電位（V）；-標(biāo)準(zhǔn)電極電位（V）；-摩爾氣體常數(shù)（8.314J/mol·K）；-絕對(duì)溫度（K）；-法拉第常數(shù)（96500C/mol）；-電極反應(yīng)中電子的得失；-離子氧化態(tài)的有效濃度（mol/L）；-離子還原態(tài)的有效濃度（mol/L）。根據(jù)金屬與非金屬之間、的取值規(guī)則，將公式改寫為：對(duì)于金屬電極（包括氫電極）：對(duì)于非金屬電極：a.陽極反應(yīng)（1）陽極表面每個(gè)鐵原子在外電源作用下放出（被奪去）兩個(gè)或三個(gè)電子，成為正的二價(jià)或三價(jià)鐵離子二溶解進(jìn)入電解液中。Fe-2e→Fe2+VFe-3e→Fe3+V（2）負(fù)的氫氧根離子被陽極吸引，丟掉電子而析出氧氣；負(fù)的氯離子被陽極吸引，丟掉電子而析出氯氣：OH—-4e→O2↑V2Cl—-2e→Cl2↑V（3）溶入電解液中的Fe2+又與OH—離子化合，生成Fe(OH)2，由于它在水溶解度很小，故生成沉淀。Fe(OH)2沉淀為墨綠色的絮狀物，隨著電解液的流動(dòng)而被帶走。Fe(OH)2又逐漸為電解液中及空氣中的氧氧氣為Fe(OH)3：Fe2++2OH—→Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3↓b.陰極反應(yīng)（1）正的氫離子被吸引到陰極表面從電源得到電子而析出氫氣：2H++2e—→H2↑V（2）正的鈉離子被吸引到陰極表面，得到電子而析出鈉：Na++e—→Na↓V由此可見，電解加工過程中，在理想情況下，陽極鐵不斷地以Fe2+的形式被溶解，水被分解消耗，因而電解液的濃度逐漸變大。電解液中的氯離子起導(dǎo)電作用，本身并不消耗，所以NaCl電解液的使用壽命長(zhǎng)，只要過濾干凈，適當(dāng)添加水分，可長(zhǎng)期使用。2.3電解加工的關(guān)鍵工藝要素及其加工參數(shù)電解加工中工件、電極、電解液、流動(dòng)方式、電源、進(jìn)給方式等外部條件，與加工間隙對(duì)工件加工精度都有影響。其中加工間隙是電解加工的核心工藝要素，影響工件表面質(zhì)量、加工效率、加工精度，同時(shí)在設(shè)計(jì)陰極時(shí)起到關(guān)鍵性的作用。通過對(duì)工件的研究可知其間隙值的常用范圍0.3mm～0.5mm。對(duì)陰極進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇加工初始間隙為0.5mm，加工最終間隙為0.3mm。2.4電解液在電解加工過程中，電解液的主要作用是作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電流；在電場(chǎng)作用下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，使陽極溶解能順利而有控制地進(jìn)行；及時(shí)地把加工的各項(xiàng)加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電解產(chǎn)物及熱量帶走，起更新與冷卻作用。因此，電解液對(duì)電解加工的各項(xiàng)工藝指標(biāo)有很大影響。2.4.1對(duì)電解液的基本要求a.電化學(xué)特性方面（1）在工件陽極上必須能優(yōu)先進(jìn)行金屬離子的陽極溶解，不生成難溶性鈍化膜，以確保正常加工。（2）在工具陰極表面不會(huì)沉積陽離子而只發(fā)生析氫反應(yīng)，以免破壞工具陰極型面，影響加工。（3）集中蝕除能力強(qiáng)、散蝕能力弱。（4）陽極反應(yīng)的最終產(chǎn)物應(yīng)能形成不溶性的氫氧化物，以便凈化處理，且不影響電極的過程。（5）電解液中各種正負(fù)離子必須并存，相互間只有可逆反應(yīng)而不相互影響。b.物理特性方面（1）應(yīng)該是強(qiáng)電解質(zhì)即具有高的溶解度和大的離解度。（2）盡可能低的粘度，以減少流動(dòng)壓力損失及加快熱量和產(chǎn)物的遷移過程，以利于實(shí)現(xiàn)小間隙加工。（3）高的熱容以減小溫升，防止沸騰和形成空穴，也有利于實(shí)現(xiàn)小間隙、高電流密度加工。c.穩(wěn)定性方面電解液中消耗性組分應(yīng)盡量少，應(yīng)有足夠的緩沖容量以保持穩(wěn)定的pH值。電導(dǎo)率及粘度應(yīng)具有小的溫度系數(shù)。d.實(shí)用性方面價(jià)格低廉，易于購買。使用壽命長(zhǎng)。對(duì)環(huán)境污染小，腐蝕性??；無毒、安全，應(yīng)盡量避免Cr+6及NO2-1等有害離子。2.4.2三種常用的電解液NaCl電解液的蝕除速度高，但雜散腐蝕也嚴(yán)重，故復(fù)制精度較差。濃度為20%以內(nèi)，一般為14%～18%。電解液溫度為25℃～35℃。NaNO3電解液是一種鈍化型電解液。NaNO3電解液在濃度為30%以下時(shí)，有較好的非線形性能，成形精度高，而且對(duì)機(jī)床腐蝕性小，價(jià)格也不高。主要缺點(diǎn)是電流效率低，生產(chǎn)率也低，另外加工時(shí)陰極有氨氣析出，所以NaNO3會(huì)被消耗。NaClO3電解液的散蝕能力小，加工精度高，具有很高的溶解度，導(dǎo)電能力強(qiáng)，可達(dá)到與NaCl相近的生產(chǎn)率，腐蝕作用小。NaClO3缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，強(qiáng)氧化劑，使用時(shí)注意安全防火。酚醛層壓板、石頭、水泥等，還可以加防銹材料的覆蓋層。猶豫電解液有一定壓力向加工區(qū)。3工件炮管分析3.1研究工件通過對(duì)加工對(duì)象火炮膛線（長(zhǎng)3mm，外徑40mm，內(nèi)徑30mm，槽寬5.43mm）進(jìn)行研究。選擇工具陰極結(jié)構(gòu)、合適的導(dǎo)電、供液方式和流場(chǎng)設(shè)計(jì)方案，并繪制加工對(duì)象火炮膛線的二維、三維零件圖如圖3.1、圖3.2所示。在對(duì)本設(shè)計(jì)所選擇的方案進(jìn)行研究計(jì)算，對(duì)火炮膛線電解加工進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)。圖3.1某型號(hào)火炮膛線的二維圖圖3.2某型號(hào)火炮膛線的三維圖3.2加工方案采用移動(dòng)式加工需要能提供直線拖拉和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，移動(dòng)式陰極的結(jié)構(gòu)由陰極本體、引導(dǎo)支撐和電解液的流道三部分組成，不同類型的陰極首先是本體部分結(jié)構(gòu)不同。陰極的結(jié)構(gòu)形式、流場(chǎng)設(shè)計(jì)、絕緣材料的鑲嵌和工作齒的結(jié)構(gòu)、尺寸等是炮管膛線表面質(zhì)量和成型精度最重要的因素，因此陰極結(jié)構(gòu)是該工藝的中心環(huán)節(jié)和技術(shù)核心，不同的陰極結(jié)構(gòu)決定了不同的運(yùn)動(dòng)方式和采用的加工參數(shù)，其成型過程和加工效果也因此不同。本設(shè)計(jì)所選的方案為三面進(jìn)給式陰極。對(duì)炮管口徑打、線型深的火炮膛線工采用椎體跟蹤式陰極，陰極側(cè)面需要絕緣，制造麻煩，使用過程中絕緣層易脫落。在設(shè)計(jì)陰極是，陰極體工作部分的圓錐面與圓柱面的交點(diǎn)位置計(jì)算、絕緣片厚度的確定都是陰極設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，往往要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能最后確定。為了保證線型質(zhì)量和較小的根部圓角，設(shè)計(jì)了三面進(jìn)給式錐體陰極結(jié)構(gòu)，該種形式的陰極是保證大口徑炮管深線型膛線結(jié)構(gòu)精度的有效措施[3]。這種陰極的工作齒的三個(gè)面都是工作面，加工時(shí)隨著陰極軸向送進(jìn)，工作齒的三個(gè)面都進(jìn)給，工作齒的正面作徑向進(jìn)給，工作齒的兩個(gè)側(cè)面向膛線的寬度方向進(jìn)給?？紤]到隨著工作齒寬度的增加流場(chǎng)呈發(fā)散狀，在工作齒分段設(shè)有增液槽，及時(shí)補(bǔ)充后段間隙的電解液流量。該三面進(jìn)給式錐體陰極的結(jié)構(gòu)可以保證加工時(shí)電流密度、流場(chǎng)分布比較均勻合理。在結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)合理的情況下，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，尺寸精度容易得到保證。但是陰極制造更為困難。電解液成分12%～16%NaCl水溶液，工作溫度30℃～40℃，工作壓力1.0MPa～1.5MPa，工作電壓12V～14V，進(jìn)給速度10mm/min～15mm/min，加工間隙0.15mm～0.35mm。電解加工陰極如圖3.3所示。圖3.3電解加工陰極3.3加工要求a.火炮膛線電解加工陰極。b.裝夾火炮膛線電解加工陰極和工件的電解加工工裝。c.運(yùn)用Pro/E、UG等軟件畫出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、陰陽極）之間的絕緣等問題。電解加工是一種金屬成型加工工藝，其陰極的形狀和尺寸將決定被加工零件能否達(dá)到加工精度，因此陰極的設(shè)計(jì)很重要。對(duì)工件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，選擇適當(dāng)?shù)年帢O形狀，對(duì)其尺寸的計(jì)算。并根據(jù)工件設(shè)計(jì)陰極，關(guān)鍵是掌握電解加工的成型規(guī)律。對(duì)加工過程中的電流分布、金屬溶解速度的分布和加工間隙的分布深入了解。陰極流場(chǎng)的設(shè)計(jì)，保證加工區(qū)域獲得穩(wěn)定、均勻及足夠的電解液，滿足電極過程的傳質(zhì)及傳熱要求。電解液流動(dòng)方式的選擇以及決定陰極出液槽的形狀、尺寸及分布進(jìn)一行研究[4][5]。3.4火炮膛線在電解加工中的應(yīng)用3.4.1膛線電解加工的內(nèi)容膛線亦稱來復(fù)線，槍膛內(nèi)呈螺旋形凹凸的線。凹下的部分稱為陰膛線，凸起的部分稱為陽膛線。膛線的作用是使彈頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以保持飛行穩(wěn)定，提高命中精度[6][7]。槍炮膛線是內(nèi)孔拋光后刻蝕得到的沿圓周均勻分布的一組螺旋槽，等齊膛線的加工是利用機(jī)床上變換齒輪的方法調(diào)節(jié)纏度，使陰極在作軸向送進(jìn)的同時(shí)按一定纏度旋轉(zhuǎn)[8]?？涛g后凹入部分稱為陰線，未刻蝕部分稱為陽線，膛線的斷面多為矩形[9]。如圖3.4所示炮管膛線的深度大約為其口徑的1%～1.5%，槍管的膛線的深度大約為其口徑的1.4%～2%。炮管的陽線表面粗糙度為Ra0.4μm，陰極表面粗糙度要求達(dá)到Ra0.8μm。槍炮管膛線在內(nèi)孔拋光后采用電解加工一次成型，取代常規(guī)的機(jī)械加工。與大口徑炮管的傳統(tǒng)加工工藝?yán)€法比較，電解加工僅需要一個(gè)陰極，從彈膛“走”到炮口，多條膛線，一次成型，生產(chǎn)率高。而較大口徑的炮管在拉線機(jī)上，要用多把拉刀，分組進(jìn)行，有的需要幾十次甚至幾百次拉削，才能完成全部膛線的加工[10]。電解加工的陰極是不消耗的，與昂貴的易耗的拉刀相比，其優(yōu)越性不言而喻。a-陽線寬度B-陰線寬度d-陽線直徑D-陰線直徑R-根部圓弧半徑圖3.4炮管膛線剖面圖3.4.2電解加工炮管膛線的優(yōu)點(diǎn)炮管膛線分三種等距膛線漸速膛線和混合膛線。此次加工對(duì)象炮管為混合膛線，它是指膛線的纏角隨纏距的變化而變化的膛線，在炮管根部靠近彈膛的地方?jīng)]有纏角，而隨著纏距的增大纏角也會(huì)增大，但與漸速膛線不同的是，混合膛線的纏角增大到一定程度就不再變化，如果將炮管展開這種膛線將是部分彎曲，大部分是直線的，混合膛線常用在加農(nóng)榴彈炮等較長(zhǎng)身管的火炮上[11][12]。其電解加工炮管膛線的優(yōu)點(diǎn)：a.加工效率高，一次成型，工序簡(jiǎn)單；b.工具陰極不消耗，節(jié)省了大量昂貴的拉刀或沖頭；c.表面質(zhì)量好，無飛邊毛刺，無殘余應(yīng)力，表面粗糙度優(yōu)于拉制和擠制；d.因?yàn)殡娊饧庸な欠墙佑|加工，可以加工硬度高、強(qiáng)度高的材料，所以可以安排在熱處理后進(jìn)行，從根本上解決了槍炮管加工后變形問題。4電解加工陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1三面進(jìn)給式陰極的結(jié)構(gòu)三面進(jìn)給式陰極的設(shè)計(jì)思想是使工作齒的三個(gè)面都成為工作面，徑向和側(cè)向都有進(jìn)給，陰極工作齒側(cè)壁就不需要絕緣，這樣，鍵槽壁也與鍵槽槽底一樣得到陰極工作齒和工作齒尾部的最后的拋光作用?？紤]到隨著加工進(jìn)行，鍵槽加深和加寬，過流面積增大，陰極工作齒應(yīng)設(shè)計(jì)增液槽。用這種結(jié)構(gòu)的陰極容易控制花鍵孔的尺寸，針對(duì)不同類型的鍵槽，為了使電流密度、流場(chǎng)分布均勻合理。按照陰極的具體結(jié)構(gòu)及電解液流動(dòng)的方向選擇換流復(fù)合陰極。由于鍵槽深，按單錐陰極設(shè)計(jì)，陰極大小端電流密度差異必然很大，為保證加工的穩(wěn)定性，加工電流密度不宜增加太多，故陰極錐度不宜大于10°。因拉式正流陰極前引導(dǎo)定位，電解液從拉桿內(nèi)孔進(jìn)入陰極小端，再流向大端，陰極運(yùn)動(dòng)方向與電解液方向相反。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單根據(jù)所選陰極合理的設(shè)計(jì)液槽（孔），有效改善流場(chǎng)狀態(tài)，才能夠加工出良好的表面質(zhì)量和精度的花鍵。該陰極加工制造比較困難，陰極體絕緣和導(dǎo)向部分一般要用熱環(huán)氧樹脂澆注，經(jīng)車、銑、刨等工序完成。增液槽（孔）須精心制作[13][14]。陰極長(zhǎng)度會(huì)增加，對(duì)于鍵槽表面的質(zhì)量影響最大的錐體大端處電解產(chǎn)物的含量增加，明顯升溫，結(jié)果導(dǎo)致表面質(zhì)量下降，尺寸精度難以控制，為此設(shè)計(jì)成兩段。設(shè)計(jì)陰極體和校正錐，同時(shí)在中間加入一個(gè)換向閥，換向閥的作用就是將前段錐體加工后的較臟的電解液回收，向后段錐體供應(yīng)新鮮的電解液。同時(shí)校正錐加工間隙較小，可視為精加工段，從而有利于提高加工表面質(zhì)量。因?qū)Q液閥后的校正錐設(shè)計(jì)成可換件，如有意外發(fā)生短路或碰撞損毀，利于更替。4.2三面進(jìn)給式陰極的組成及其設(shè)計(jì)4.2.1陰極的組成陰極設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括工作齒尺寸、增液槽(孔)尺寸和位置、前后引導(dǎo)的尺寸、密封圈、整流槽、導(dǎo)流片尺寸如圖4.1和表4.1所示，其中工作齒是雙鍵、四鍵和花鍵成型的關(guān)鍵部件，它的精度、表面粗糙度對(duì)鍵槽成型精度有決定性影響。陰極設(shè)計(jì)除了根據(jù)對(duì)象的鍵槽尺寸，還要根據(jù)電源容量、機(jī)床進(jìn)給速度等具體條件選定電流密度和加工間隙。設(shè)計(jì)工作齒尺寸，在電機(jī)容量允許的條件下應(yīng)盡量將工作齒取長(zhǎng)一些，以便獲得較高的生產(chǎn)率和加工穩(wěn)定性。因?yàn)樵谕瑯拥碾娏髅芏葪l件下，工作齒長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，電流強(qiáng)度較高，在操作中由于電流強(qiáng)度的變化引起的加工尺寸的變化亦相對(duì)較小，所以尺寸控制精度亦較高。但應(yīng)注意工作齒的增長(zhǎng)會(huì)使陰極總尺寸增長(zhǎng)，使陰極剛性減弱，而且也將引起整個(gè)工裝、夾具尺寸的相應(yīng)增大。1-工作齒2-導(dǎo)向體3-連接頭4-進(jìn)液孔5-前螺帽6-密封環(huán)7-噴液孔8-整流槽9-增液槽10-導(dǎo)流片11-后螺蓋12-陰極體圖4.1三面進(jìn)給式陰極的組成電流密度的選取應(yīng)該考慮工件材料、電解液流速、電源功率、陰極尺寸和結(jié)構(gòu)型式如表4.1所示及其生產(chǎn)率的影響。增大電流密度是提高生產(chǎn)率的一條途徑，但電流較大，單位時(shí)間陽極產(chǎn)物越多，必須有足夠大的流量與之匹配，否則將影響加工表面粗糙度[15]。一般電流密度選用30A/cm2～100A/cm2。表4.1三面進(jìn)給式陰極組成一覽表名稱材料作用工作齒黃銅去除金屬，將齒廓形狀復(fù)制到工件上，獲得所需的槽型引導(dǎo)體環(huán)氧樹脂在加工過程中起導(dǎo)向、定位絕緣作用連接頭黃銅起連接、導(dǎo)電、導(dǎo)液作用供液孔使泵打出的電解液通過管道系統(tǒng)紅日拉桿引入陰極體前螺帽有機(jī)玻璃加固陰極同拉桿的連接密封圈耐油橡膠防止電解液從配合隙中漏出，對(duì)液體起密封作用噴液孔將供液孔流入陰極內(nèi)的電解液噴向加工區(qū)整流槽將供液孔流出的高速的、不均勻的液體加以整流，避免渦流或因電解液直接噴入加工區(qū)域而引起的表面不均勻腐蝕增液槽（孔）逐段補(bǔ)充新電解液和平衡因前后端的工作齒面積的差異引起的加工區(qū)流場(chǎng)的變化導(dǎo)流片環(huán)氧樹脂使流過最后加工區(qū)間隙的電解液繼續(xù)有一段導(dǎo)程，以防渦流，同時(shí)對(duì)工作齒大端端面起絕緣作用后螺蓋有機(jī)玻璃封住電解液，使之充滿加工區(qū)；使陰極體后端面絕緣陰極體黃銅是連接以上各部分的金屬基體4.2.2陰極工作齒的設(shè)計(jì)根據(jù)加工對(duì)象已知工作齒數(shù)為8，花鍵槽底部直徑為33.69mm，花鍵孔內(nèi)徑為30mm，花鍵齒寬為5.43mm，加工起始間隙為0.5mm，加工最終間隙為0.3mm，為了便于控制槽的成型尺寸精度，令工作齒半面角和錐面角相等為5°。如圖4.2所示為工作齒示意圖。工作齒的計(jì)算方法如下：mmmmmmmm為便于控制槽型的的成型尺寸精度，令，mm式中—花鍵槽底部直徑(mm)；—花鍵孔內(nèi)徑(mm)；—工作齒大端直徑(mm)；—工作齒小端直徑(mm)；—加工起始間隙(mm)；—加工最終間隙(mm)；—花鍵齒寬(mm)；—工作齒大端寬度(mm)；—工作齒小端寬度(mm)；—工作齒大端高度(mm)；—工作齒大端高度(mm)；—工作齒半面角(°)；—工作齒半錐角(°)；—工作齒長(zhǎng)度(mm)；—工作電流(A)；—陰極工作齒表面積(cm2)；—電流密度(A/cm2)；—工作齒數(shù)。根據(jù)公式計(jì)算從而出工作齒，故得到工作齒大端直徑4.83mm，工作齒小端直徑4.43mm，工作齒大端高度0.2mm，工作齒小端高度0mm。圖4.2工作齒示意圖4.2.3增液槽的設(shè)計(jì)三面進(jìn)給式陰極工作齒三個(gè)面都呈錐形，加工過程中間隙截面積增加很快，開設(shè)增液槽是解決三面進(jìn)給式陰極加工過程中過液面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致陰極后段精加工區(qū)流場(chǎng)不飽滿的一種手段設(shè)計(jì)。供液孔的直徑應(yīng)保證所通過它的流量滿足加工區(qū)域所需的流量。供液孔截面積大于噴液孔截面積之和，大于陰陽間最大加工間隙截面積之和。一般增液孔的增液槽寬度稍大于增液孔的直徑而選用0.6mm～1mm,因?yàn)椴郾旧碇黄鹫髯饔?，將增液槽噴出的束狀水柱整流成片狀水簾，使電解液盡可能成為均勻分布的流場(chǎng)。設(shè)計(jì)初始間隙為0.5mm，最終間隙為0.3mm。陰極小頭進(jìn)入預(yù)制孔時(shí)，凹處用環(huán)氧樹脂涂覆，使間隙始終保持在0.5mm。最小端直為29.69mm，最小端直為31.69mm。經(jīng)計(jì)算將工作齒分為3段，設(shè)增液槽出口流速分別為、，最小段流速為，、、為增液槽長(zhǎng)度，每段流量相等。同時(shí)忽略增液槽流量加入總流道時(shí)對(duì)流速的沖擊性影響，則增液槽的計(jì)算如下：式中—最小端的過液面(mm2)；—第1排增液槽的過液面(mm2)；—第2排增液槽的過液面(mm2)；—最大端的過液面(mm2)；—最小端直徑(mm)；—最大端直徑(mm)。通過以上公式計(jì)算并根據(jù)加工間隙得到寬度為0.8mm增液槽。4.2.4導(dǎo)向、導(dǎo)流片和整流槽為了避免從供液孔噴出的電解液產(chǎn)生渦流或因電解液直接流入工作區(qū)域引起的表面不均勻腐蝕，在供液孔后開設(shè)寬度與噴水孔直徑相同、深度為加工間隙的1.5倍～2倍的整流槽，與工作齒小端連接部分應(yīng)圓滑過渡，長(zhǎng)度10mm～20mm。密封圈的內(nèi)徑和寬度按密封圈槽選用，要保留密封圈變形的余地，外徑應(yīng)比陰極導(dǎo)向體直徑大0.15mm～0.20mm。導(dǎo)流片寬度和高度與工作齒大端尺寸相同，長(zhǎng)度5mm～10mm。根據(jù)所繪陰極工作齒得到整流槽如圖4.3所示。圖4.3整流槽4.2.5連接頭和后端蓋一般連接頭長(zhǎng)20mm，3級(jí)細(xì)牙螺紋。連接頭長(zhǎng)一些可改善定向、導(dǎo)電和連接的牢固性，不過裝卸陰極的輔助時(shí)間要相應(yīng)增加。亦可采用多頭螺紋或前面帶錐體定位的梯形螺紋。當(dāng)加工螺旋鍵槽時(shí)，連接頭的螺紋應(yīng)注意螺旋方向，防止陰極松動(dòng)。連接頭的最小截面尺寸應(yīng)滿足最小導(dǎo)電截面積的要求。后螺蓋端如圖4.4所示面應(yīng)該和陰極體端面密合，以免陰極后端面對(duì)工件產(chǎn)生腐蝕。圖4.4后螺蓋根據(jù)電解陰極設(shè)計(jì)計(jì)算得到陰極如圖4.5。圖4.5陰極5電解加工工裝設(shè)計(jì)5.1電解加工工藝裝備的功能和組成電解加工工藝裝備由工具陰極和夾具組成，是由電解加工工作區(qū)的中心環(huán)節(jié)。它確定了工件和陰極之間的相對(duì)位置，形成正確的極間流場(chǎng)并將加工的電流導(dǎo)入機(jī)間加工間隙區(qū)。工具陰極是確保電解加工成型的重要手段，它的設(shè)計(jì)、制造工作包括型面設(shè)計(jì)、電解液流動(dòng)形式和流動(dòng)通道的設(shè)計(jì)以及定位、安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。夾具是機(jī)械制造過程中用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置。夾具的功能在于安裝、定位、夾緊工件，確保工件和工具的相對(duì)位置，形成封閉的加工區(qū)和電解液流動(dòng)通道，并將電流導(dǎo)入加工區(qū)。根據(jù)工件的形狀選擇固定式筒形零件電解加工夾，設(shè)計(jì)加工工件時(shí)所需夾具。電解加工前的工藝裝備，首先必須設(shè)計(jì)工具陰極和工件陽極的相對(duì)位置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還必須設(shè)計(jì)電解液流經(jīng)加工間隙的流動(dòng)方式，它對(duì)于保證電解加工過程的穩(wěn)定性及加工精度均有重要作用。電解加工流場(chǎng)的設(shè)計(jì)包括液流通道設(shè)計(jì)和加工區(qū)流場(chǎng)設(shè)計(jì)。加工區(qū)流場(chǎng)設(shè)計(jì)包括中段加工區(qū)流場(chǎng)和進(jìn)出口流場(chǎng)[16]。中段加工區(qū)流場(chǎng)又包括主流場(chǎng)和輔助流場(chǎng)。主流場(chǎng)設(shè)計(jì)選擇雙向供液法。電解液從陰極中間流出分別向前后兩錐同時(shí)供液。這種供液方法有利于加工表面質(zhì)量、精度及加工穩(wěn)定性。電解加工工藝裝備直接接觸腐蝕性介質(zhì)，且承受較大的動(dòng)負(fù)荷，并傳輸較大的電流和高速流動(dòng)的電解液。工具陰極與工陽極是在小的動(dòng)態(tài)變化的間隙下工作，容易發(fā)生極間短路，而且電解加工工藝裝備的定位精度又是確保工件加工精度的重要環(huán)節(jié)。因而在設(shè)計(jì)工藝裝備時(shí)，解決耐腐蝕問題。夾具中帶陽電的金屬零件表面會(huì)被雜散電流點(diǎn)蝕，或者在不同金屬材料之間發(fā)生原電池電流腐蝕。因而在選用夾具材料時(shí)應(yīng)盡量采用非金屬材料，但為了保證夾具剛性，某些部位會(huì)采用金屬材料。非金屬材料選用玻璃鋼居多，故選用美國對(duì)生產(chǎn)的綠色層壓玻璃鋼在強(qiáng)度、彈性模數(shù)、耐腐蝕、吸水性等性能較好，適用于定位件或者定位件的絕緣如表5.1所示。表5.1高壓層狀玻璃鋼的高性能指標(biāo)拉伸強(qiáng)度/MPa彎曲強(qiáng)度/MPa抗壓強(qiáng)度/MPa密度/g/cm3吸水性/(%)24h4556025421.820.08工藝裝備的導(dǎo)電回路是通過工作臺(tái)將電流傳輸?shù)綂A具定位塊上，通過陰極安裝板傳輸?shù)焦ぞ哧帢O上。可以在接觸面上涂以導(dǎo)電硅油，含銀或銅粉的導(dǎo)電脂，以防止導(dǎo)電面的燒傷或化學(xué)腐蝕，因硅油可加速局部發(fā)熱的散熱，并防止空氣或電解液滲入[17]。除了機(jī)械接觸導(dǎo)電方式外對(duì)于某些移動(dòng)的工件或陰極可以用水銀槽引電。工藝裝備精度和穩(wěn)定性為達(dá)到高的重復(fù)精度，確保夾具剛度，其電解液流動(dòng)形式為側(cè)流式。由電解液壓力計(jì)算得到剛度如表5.2所示。表5.2電解壓力、流速規(guī)范（kg/cm3)工序種類流速/(m/s)壓力（0.1MPa）動(dòng)壓粘滯阻力出口背壓進(jìn)口壓力葉片型面15～201.26～2.243.1～5.10～0.514.36～7.85小孔、型腔葉型套料6～100.2～0.5610.2～15.31.02～1.5311.42～17.34電解加工機(jī)床主要部件：床身、滑枕頭、進(jìn)給系統(tǒng)、工作箱部件、導(dǎo)電裝置。床身類型選擇臥式單頭機(jī)床，滑枕進(jìn)給方式方式為水平進(jìn)給，床身各基面間的形位公差控制在0.025mm～300mm內(nèi)；滑枕頭由滑枕體、導(dǎo)軌、陰極安裝板組成。進(jìn)給系統(tǒng)的分辨度0.01mm，速度分辨度0.01mm/min，調(diào)速范圍0.07mm/min～15mm/min，采用電液伺服控制進(jìn)給系統(tǒng)方案；導(dǎo)電裝置根據(jù)性能和經(jīng)濟(jì)情況選擇黃銅，其導(dǎo)電元件的截面積為40A/cm2。電解液系統(tǒng)各部件：主泵選擇單級(jí)離心泵；電解液槽選擇池式；熱交換器選擇板式；凈化方式選擇孔隙過濾。工藝參數(shù)相對(duì)密度1.10～1.20，電解液溫度40℃～45℃，工作電壓17V，工作壓力1.5MPa，進(jìn)給速度8.5mm/min，加工電流3600A。電解加工電源要求：電源的額定電流應(yīng)能按所要求的速度加工機(jī)床所設(shè)計(jì)的最大加工面積的工件；電源的額定電壓一般在8V～24V范圍內(nèi)可連續(xù)調(diào)節(jié)；耐蝕性好；故選擇MOSFET斬波脈沖電源。5.2電解加工精度 電解加工工藝的特點(diǎn)決定了其加工精度包括復(fù)制精度和重復(fù)精度兩個(gè)方面。復(fù)制精度是指加工所得的工件形狀和尺寸與工具陰極的形狀和尺寸之間一致性；重復(fù)精度是被加工的一批零件之間形狀和尺寸一致性[18]。誤差由復(fù)制誤差、遺傳誤差和重復(fù)誤差組成。提高電解精度的根本途徑就是要改善電解加工見習(xí)的物理特性、化學(xué)特性，即提高其陽極溶解的集中蝕除能力，降低其散蝕能力，同時(shí)改善間隙內(nèi)電場(chǎng)、流場(chǎng)、電化學(xué)參數(shù)的均勻性和穩(wěn)定性，從而縮小加工間隙如表5.3所示。表5.3提高電解加工精度的措施因素措施工件1.毛坯余量均勻化；2.正確進(jìn)行熱處理，使組織均勻，晶粒細(xì)化，消除殘余內(nèi)應(yīng)力，加工面除銹除油（可噴砂處理）；3.正確選定基準(zhǔn)及導(dǎo)電面工具陰極1.正確設(shè)計(jì)流場(chǎng)，合理布局流道，保持流場(chǎng)均勻；2.正確設(shè)計(jì)型面，確保電極型面或拋光刃邊的制造精度及粗糙度；3.絕緣可靠，密封良好；4.對(duì)深度/截面比較大的型腔或形狀較復(fù)雜的型腔，盡量采用反流式流場(chǎng)夾具1.提高定位精度和穩(wěn)定性2.采用耐蝕性好，剛性強(qiáng)的材料、結(jié)構(gòu)；3.正確設(shè)計(jì)流道并確保密封良好；4.正確設(shè)計(jì)導(dǎo)電系統(tǒng)，確保不過熱電解液1.選用合理的鈍性電解液或復(fù)合電解液；2.合理選定濃度，必要時(shí)采用低濃度；3.必要時(shí)采用混氣電解加工加工參數(shù)1.盡量縮小加工間隙，并使初始間隙與平衡間隙盡量接近；2.適當(dāng)降低電壓；3.適當(dāng)提高進(jìn)給速度；4.適當(dāng)加背壓；5.控制恒溫5.3電解加工工裝5.3.1工裝夾具在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具是加工時(shí)用來迅速緊固工件，使機(jī)床、刀具、工件保持正確相對(duì)位置的工藝裝置。工裝夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。根據(jù)加工對(duì)象的供液方式和進(jìn)給方式進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，得到工裝夾具。其定位是使工件在機(jī)床或夾具中占有正確位置的過程；夾緊則是工件定位后將其固定，使其在加工過程中不致因切削力、重力和慣性力的作用而偏離正確的位置保持定位位置不變的操作。由此設(shè)計(jì)出電解加工工件的夾具體如圖5.1所示。圖5.1夾具體5.3.2螺栓連接根據(jù)工裝夾具選擇螺紋連接的類型為螺栓連接。常見螺栓連接如圖5.2所示。在連接件上開有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母?？着c螺栓桿采用基孔制過渡配合H7/m6。圖5.2螺栓連接螺栓擰緊后螺紋連接件再預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限的80%。對(duì)于一般連接的鋼制的螺栓連接的預(yù)緊力，按下列關(guān)系確定：m=mkN=18.74kN式中：—螺栓材料的屈服極限；—螺栓危險(xiǎn)截面的面積。預(yù)緊力的具體數(shù)值可根據(jù)載荷性質(zhì)、連接剛度等具體工作條件確定。裝配時(shí)預(yù)緊力大小是通過擰緊力矩之間的關(guān)系控制的。5.3.2螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5.3所示為夾具體2，已知載荷N，底板長(zhǎng)mm，寬mm。采用如所示的結(jié)構(gòu)分布，螺栓數(shù)，對(duì)稱分布。對(duì)螺栓進(jìn)行受力分析。圖5.3夾具體2a.傾覆力矩N·cmN·cm在傾覆力矩作用下，所受載荷為NN在作用下，底板連接和面可能產(chǎn)生滑移，摩擦系數(shù)，并取，則，取防滑系數(shù)，根據(jù)底板接合面不滑移的條件NNN每個(gè)螺栓受到的總拉力NNb.確定螺栓直徑選擇材料為Q235，性能等級(jí)4.6的螺栓，材料屈服極限MPa，安全系數(shù)，故螺栓的許用應(yīng)力MPa。螺栓危險(xiǎn)截面直徑（螺紋小徑）為mmmm根據(jù)計(jì)算選用螺紋公稱直徑mm（螺紋小徑mm>5.18mm）。c.校核螺栓組連接接合面的工作能力連接接合面下端的擠壓力不超過許用應(yīng)力，以防止接合面壓碎。MPaMPa連接接合面上端保持一定殘余預(yù)緊力，以防止產(chǎn)生間隙，MPaMPa根據(jù)計(jì)算可得連接和面不致壓碎和產(chǎn)生間隙。對(duì)于M8粗牙普通螺紋的鋼制螺栓。螺紋升角=；螺旋副的當(dāng)量摩擦角；螺母和支承面間的摩擦系數(shù)。在擰緊力矩（）的作用下，螺栓和被連接件之間產(chǎn)生預(yù)緊力為。由機(jī)械原理可知，擰緊力矩等于螺旋副間的摩擦阻力距和螺母環(huán)形端面與被連接件支撐面見的摩擦阻力距之和，即N·mN·mN·mN·mN·m由于螺紋升角小于螺旋副的當(dāng)量摩擦角，滿足連接螺紋的自鎖條件（<）。確定螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型、長(zhǎng)度、精度以及相應(yīng)的螺母、墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，可根據(jù)底板厚度、螺栓的立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮定出，最終設(shè)計(jì)計(jì)算裝配時(shí)夾具體、法蘭盤等所需即可。通過以上分析，對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)。由工裝設(shè)計(jì)圖可知電解加工所需裝置管接頭、主軸箱、聯(lián)軸器、炮管、拉桿、陰極、夾具體1、夾具體2、夾具體3、法蘭盤、尼龍密封圈、螺栓、小墊圈、密封墊圈、導(dǎo)電板、絕緣板、工作臺(tái)等。如圖5.4、圖5.5所示。圖5.4某火炮型號(hào)膛線電解加工工裝主視圖圖5.5某火炮型號(hào)膛線電解加工工裝俯視圖6結(jié)論當(dāng)今是高新技術(shù)發(fā)展的時(shí)代，新工藝的出現(xiàn)往往伴隨著新的需求，而高新科技的發(fā)展能更好的為新工藝的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)條件。電解加工是特種加工中一個(gè)重要的分支，它獨(dú)特于其他加工技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)搞笑、高表面質(zhì)量、無損耗等。高新技術(shù)的發(fā)展對(duì)特種加工展示了更多的應(yīng)用領(lǐng)域。通過對(duì)某型號(hào)火炮膛線電解加工工裝設(shè)計(jì)的研究，跟深刻的體會(huì)到高新科技技術(shù)的發(fā)展，在軍工新型號(hào)的研制，以及對(duì)模具日益增長(zhǎng)的需求，導(dǎo)致新材料、新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，以及對(duì)產(chǎn)品的精度、表面質(zhì)量的要求更高。對(duì)本課題的進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并與同學(xué)們進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流和自學(xué)，并通過網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)輔助軟件等方式，從而認(rèn)識(shí)到學(xué)到了不少知識(shí)也經(jīng)歷了可以加深對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能的理解與運(yùn)用，并逐步系統(tǒng)化；可培養(yǎng)獨(dú)立工作、解決問題的能力，從而達(dá)到培養(yǎng)獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力；通過文獻(xiàn)檢索等基本技能的訓(xùn)練，掌握撰寫技術(shù)報(bào)告的能力；通過設(shè)計(jì)過程的訓(xùn)練，培養(yǎng)刻苦鉆研的科學(xué)態(tài)度及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為以后工作時(shí)的產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)改進(jìn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在將來的實(shí)際生產(chǎn)中更好的發(fā)揮自己的所學(xué)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明參考文獻(xiàn)[1]劉晉春,白基成,郭永豐.特種加工（第5版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[2]王建業(yè),徐家文.電解加工原理及應(yīng)用[M