弯槽电解加工成形规律的基础研究

【摘要】：随着现代制造业朝着精密化、微细化的方向发展,越来越多的微细槽结构出现在航空航天、精密仪器、生物医疗中。这些槽结构要求具有一定的形状、尺寸精度和较好的表面质量。如何高效稳定地加工出具有较高精度的槽结构具有较高的研究价值。电解加工(Electrochemical machining,ECM)以电化学阳极溶解原理为基础,加工过程中工具与工件是非接触式加工,工件不会受到切削力的影响。工具阴极理论上不存在机械损耗,能够有效地降低加工成本。材料是以离子方式溶解的,使它对加工微小结构具有理论上的优势,在微细制造领域发展潜力巨大。电解加工出的工件表面质量好,不存在残余应力和变形现象。该项技术不仅能够高效加工出各种尺寸的弯槽结构,而且更适用于难加工材料弯槽的加工。本文以电解加工和流体力学理论为基础,以微小尺寸的弯槽结构为研究对象,研究弯槽加工的电解加工成形规律,以提高弯槽的加工稳定性、加工精度以及加工速度。利用FLUENT软件对不同弯槽结构加工间隙内的流场分布进行仿真模拟,同时还对弯槽结构进行了不同阴极进给速度、不同阴极纵横比的仿真模拟,分析研究不同弯槽结构加工间隙内流场的特点与流场变化趋势。进行弯槽电解加工实验,通过加工电压、电解液浓度、阴极进给速度、阴极纵横比等几个方面研究了不同弯槽结构电解加工稳定性、加工精度及加工速度的变化情况;同时还进行了添加络合剂的弯槽电解加工与常规弯槽电解加工的对比实验。实验结果表明:在相同实验条件下,随着弯槽结构角度增大,电解加工的稳定性越好,加工精度越高,加工速度越快;随着阴极进给速度的提高,电解加工的加工精度、加工速度得到提高,但进给速度过快时,电解加工的加工精度、加工速度降低;随着阴极纵横比的增大,电解加工的稳定性、加工精度与加工速度降低;添加络合剂的弯槽电解加工比常规弯槽电解加工的加工稳定性更好、加工精度更高、加工速度更快。通过本文对弯槽电解加工成形规律的基础研究,为将来的弯槽加工、微细加工研究奠定了基础。