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数控电解车削加工工艺试验研究

作　者: 董朝盼
导　师: 康敏
学　校: 南京农业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 数控电解车削加工试验装置设计阴极设计流场仿真电场仿真工艺试验
分类号: TG519.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

数控电解车削加工技术是针对难加工材料回转件,以简单形状的阴极,按照计算机数控指令,进行展成运动成型阳极表面的新型电解加工技术,兼有数控加工的柔性与电解加工的优点。数控电解车削加工技术可以对不锈钢、钛合金等材料的轴、凸轮类零件进行加工,在加工工程中是以离子去除方式进行加工,表面没有残余应力,加工表面质量好。电解车削加工过程中,影响阳极表面加工质量与加工精度的因素很多,如电流密度、初始间隙、工作电压、工件转速等。因此,在实际生产中如何合理选择工艺参数组合来满足加工要求至关重要,而对工艺参数的选择往往则是通过工艺试验实现的。此外利用仿真技术对数控电解车削加工过程的模拟分析可以实现对阳极型面的预测,也可以准确分析加工过程中的各因素对阳极型面的影响。论文完成的主要工作如下：1.设计了电解车削加工试验装置,包括机械结构、电解液系统及控制系统。2.根据电解车削加工回转件的要求进行了阴极的设计,并采用流体仿真软件Fluent,对阴极的流场进行了仿真,通过对比分析设计出结构合理的阴极,并通过试验对比验证阴极结构的合理性。3.在设计的电解车削加工试验装置上,对圆柱面回转件、凸轮轮廓面回转件和曲线轮廓回转件进行电解车削加工工艺试验,研究影响电解车削加工精度和表面质量的关键影响因素,总结其工艺规律。4.采用ANSYS有限元分析软件对数控电解车削加工的过程进行电场模拟仿真,通过仿真实现对阳极型面的预测,并将理论值与实测值相比较,验证电场分析模型的准确性。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第一章绪论  10-20
  1.1 电解加工的原理及工艺特点  10-12
    1.1.1 电解加工的基本原理  10
    1.1.2 电解加工的工艺特点  10-12
  1.2 电解加工应用  12-16
    1.2.1 叶片型面加工  12-13
    1.2.2 整体叶轮加工  13-14
    1.2.3 炮管膛线加工  14
    1.2.4 小孔加工  14-15
    1.2.5 电解去毛刺  15-16
  1.3 电解车削加工原理及研究现状  16-19
    1.3.1 电解车削加工原理  17
    1.3.2 电解车削加工研究现状  17-19
  1.4 课题主要研究内容  19-20
第二章数控电解车削加工试验装置设计  20-32
  2.1 电解加工设备设计原则及试验装置总体设计方案  20-21
  2.2 试验装置主要机械部件设计  21-27
    2.2.1 装置机械部分总体布局方案设计  21
    2.2.2 C向主轴头设计选用  21-22
    2.2.3 Z向滚珠丝杠设计计算  22-24
    2.2.4 伺服电机选型  24-26
      2.2.4.1 Z向伺服电机选型  24-26
      2.2.4.2 C向主轴伺服电机选型  26
    2.2.5 工作箱结构设计  26-27
    2.2.6 试验装置机械部分结构  27
  2.3 电解液系统设计  27-29
    2.3.1 电解液系统总体方案  27-28
    2.3.2 泵的选用  28
    2.3.3 管路的设计计算  28
    2.3.4 电解液槽  28-29
  2.4 数控电解车床试验装置控制系统设计  29-31
    2.4.1 控制系统硬件设计  29-30
    2.4.2 控制系统软件设计  30-31
  2.5 试验装置  31
  2.6 本章小结  31-32
第三章数控电解车削加工阴极设计及流场三维仿真  32-45
  3.1 阴极设计  32-34
    3.1.1 阴极设计概述  32
    3.1.2 阴极设计原则  32-33
    3.1.3 阴极设计方案  33-34
  3.2 阴极三维流场仿真  34-41
    3.2.1 仿真方法及步骤  34-35
    3.2.2 数值计算的假设  35
    3.2.3 计算模型  35-36
    3.2.4 三维几何模型建立  36-37
    3.2.5 初始条件与边界条件的设置  37
    3.2.6 收敛准则  37-38
    3.2.7 计算结果与分析  38-41
      3.2.7.1 初始方案三维流场分析  38-39
      3.2.7.2 不同条件初始方案三维流场分析  39-41
  3.3 阴极结构的改进设计  41-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章数控电解车削加工工艺试验  45-54
  4.1 工艺参数的选择  45-46
    4.1.1 工作电压  45
    4.1.2 初始加工间隙  45
    4.1.3 主轴转速  45-46
    4.1.4 电解液及压力参数  46
  4.2 工艺试验及曲线轮廓加工试验  46-53
    4.2.1 单因素试验  47-52
      4.2.1.1 工作电压对试验结果的影响规律  47-48
      4.2.1.2 初始间隙对试验结果的影响规律  48-50
      4.2.1.3 主轴转速对试验结果的影响规律  50-52
    4.2.2 曲线轮廓加工试验  52-53
  4.3 本章小结  53-54
第五章数控电解车削加工过程的电场仿真研究  54-64
  5.1 数控电解车削加工过程的电场仿真模型  54-56
    5.1.1 有限元分析法  54
    5.1.2 加工过程的物理模型  54-55
    5.1.3 加工区域的电场模型  55-56
  5.2 ANSYS有限元分析  56-63
    5.2.1 工作电压对工件型面的影响  58-60
    5.2.2 初始加工间隙对工件型面的影响  60-61
    5.2.3 主轴转速对工件型面的影响  61-63
  5.3 本章小结  63-64
第六章总结与展望  64-65
  6.1 论文研究工作总结  64
  6.2 对未来工作的展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-70
攻读硕士学位期间发表的论文  70

数控电解车削加工工艺试验研究

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