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1、无锡职业技术学院毕业设计说明书 摘 要在航空航天、仪器仪表、精密模具和家用电器等领域中存在很多的微小窄缝、槽结构，且多以群窄缝、槽结构出现。用传统的机械加工方法很难同时加工出群窄缝、槽，目前人们一般采用微细电火花加工、激光加工、精密和超精密机械加工和电解加工等方法进行加工。相对其他几种加工方法电解加工具有很多优点，特别是电解加工可以同时加工出群窄缝、槽，且复制精度好，生产率较高，适合于群窄缝、槽的批量加工。本文首先进行了窄缝电解加工的理论分析，分析加工间隙的影响和电极对流场的影响，通过分析可知，加工时的去除速度与电流效率和加工间隙有关，在保证加工精度的条件下，使用NaNO3电解液进行窄缝电解加
2、工试验。进行了电解加工试验装置的研制工作，在现有台式电火花机床的基础上进行设计与改进。为本机床配备了适用于电解加工的直流电源；使用步进电机细分驱动器，实现电解头的低速进给；根据阴极工具和阳极工件的相对位置和进给设计并加工了夹具；完成电解液循环系统的设计，该系统可以保证间隙电解液的充足；由于电解加工对温度的要求，设计了电解液温度控制系统，使电解加工试验可在一定的温度范围内进行。测试电解加工试验装置的运行性能。使用管状电极打孔，分别在浓度为10%的NaCl和NaNO3电解液中进行测试，验证直流电解加工的基本工艺规律。使用反拷电解的方法进行电极的制备，并利用制备的电极进行窄缝电解工艺试验，但加工出的
3、窄缝很浅，只有细微的纹路。采用薄片整体电极进行窄缝电解加工的工艺试验研究，着重考察了电解液浓度和温度、加工电压、进给速度等加工参数对加工间隙和缝宽的影响，在厚度为0.5mm的不锈钢板上加工出了最小缝宽为0.31mm的窄缝。关键词窄缝；电解加工；试验装置；加工参数AbstractThere are many micro-grooves and slots in the instruments and appliances. And usually they are multi-grooves. It is hard to machine multi-grooves with the tradit
4、ional machining. Electrochemical machining is the fittest method of machining grooves. Recently there are four main machining to machine grooves electrodischarge machining , laser machining , precision machining , ECM and so on. ECM has many merits compared with other machining methods. Multi-groove
5、s are machined with ECM in the same time with high efficiency and copy precision. This paper presents a theoretic analysis of the influence of the electrode for the gap. According to the analysis this paper chooses to the whole slice electrode to accomplish the machining.A new experiment device is f
6、inished based on the existent EDM machine tool. Firstly the machine tool matches the direct power supply. This dissertation develops the feed system driven by stepping motor. The stepping motor is driven by the divided driver to feed in slow rate. The electrolyte cycle system and temperature control
7、 system are designed. Thus the experiment will be finished under the temperature control. This paper develops the device function test. The test validates the direct electrochemical technological law in the electrolyte of the percent ten and .The preparation of the electrode is got with the method o
8、f copy electrochemical. Then we start to test with the electrode . Through the experiment we know the method is simple , but it can not meet the require of machining .In the end of this dissertation, through a large number of experiments, the technological law that various machining parameters (the
9、electrolyte temperature and consistence, machining voltage, feed rate) effect on the gap. The micro-groove of 0.31mm is machined on the stainless steel of 0.5mm. Keywords micro-groove, ECM, experiment device, machining parameter不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题的研究意义11.2 数控加工11.
10、3 课题的研究内容3第2章 窄缝电解加工的理论分析52.1 电解加工的原理52.2 电解加工的特点62.3 窄缝电解加工理论分析72.3.1 加工间隙的影响分析72.3.2 电极对流场的影响分析92.4 本章小结10第3章 窄缝电解加工试验装置的研制113.1 窄缝电解加工试验装置的研制113.1.1 电解头设计113.1.2 夹具设计123.1.3 试验用直流电源133.1.4 进给系统133.1.5 电解液系统143.1.6 电解液温度控制装置153.2 本章小结16第4章 窄缝电解加工装置性能测试及工艺试验174.1 电解加工试验装置测试试验174.1.1 试验方案及测试条件174.1.
11、2 NaCl电解液中加工参数对加工间隙的影响184.1.3 NaNO3电解液中加工参数对加工间隙的影响204.2 反拷电解加工224.3 窄缝电解加工工艺试验研究224.3.1 加工间隙和电流效率的测定方法224.3.2 选用的方案、测试条件和测试仪器244.3.3 电流效率测定试验244.3.4 加工电压对加工间隙和缝宽的影响254.3.5 进给速度对加工间隙和缝宽的影响274.3.6 电解液温度对加工间隙和缝宽的影响294.4 本章小结30结 论32参考文献33附录36致 谢38千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面
12、“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪 论1.1 课题的研究意义在航空航天、仪器仪表、精密模具和家用电器等领域中存在很多的微小窄缝、槽（穿透或不穿透）结构，且多以群窄缝、槽结构出现。这种微小窄缝、槽结构的零件往往要求对其进行批量和大批量的生产加工。其加工精度、加工质量、加工效率对产品的性能、质量和成本有很大影响1。微小的窄缝、槽的加工方法主要有微细电火花加工23、激光加工、精密和超精密机械加工和电解加工等。电火花加工方法加工效率低，由于工具电极有损耗，影响加工精度和表面质量，对于微小群缝、槽的批量和大批量加工，难于保证加工精度和表面质量。线切割加工方法一般只能一个窄缝一个窄
13、缝的加工一次只能加工出一个窄缝，一般需要先加工出穿丝孔，不能同时加工群缝，只能加工一定形状的缝槽。激光加工的加工精度低，表面质量不好45。精密和超精密机械加工，由于存在切削力，被加工零件易产生变形，对薄壁窄缝、槽的加工比较困难67。电解加工又称电化学加工（ECMElectrochemical Machining），是利用金属工件在电解液中发生阳极电化学溶解的原理去除材料，将零件加工成型的一种特种加工技术。它具有一系列独特的优点，凡金属都能加工，而与材料的强度、硬度、韧性无关，且无塑性变形层，加工表面质量好，阴极工具无损耗、生产率高，可用同一个成型阴极作单方向进给来成批加工复杂的型面、型孔及三维
14、复杂型腔等812，特别适合用于零件的批量和大批量加工。目前被广泛应用于航空发动机、模具制造、火箭等制造业中。和其他传统加工相比，电解加工的特性在于其阳极的溶解成型过程是以离子的形式进行的，由于金属离子具有非常微小的尺寸，这种微去除的方式使得电解加工在微细制造领域有潜在的重要应用前景1315。因此本课题的研究具有重要理论意义和使用价值。1.2 电解加工的发展及现状随着生产和科学实践的发展，特别是进入20世纪50年代以后，诸多工业部门要生产的产品所使用的材料越来越难于加工，零件的结构和形状越来越复杂，其加工精度和表面质量要求也越来越高，由此产生的一系列工艺难题，仅靠传统的机械加工方法难以或无法解决
15、。电解加工正是应此需要产生的一种工艺方法。电解加工自20世纪50年代问世以来，到20世纪60年代迅速在众多的机械制造领域得到开拓和一定的应用。通过科研和生产的实践，20世纪70年代电解加工在技术上走向成熟1617。由于电解加工能解决机械加工难以解决的难切削材料、复杂形状零件的加工问题，且加工效率高、表面质量好，较好地适应了军工产品的需要，因而在国防工业，特别是航空、航天推进器的制造上得到了广泛的应用，成为国防工业生产中的关键制造技术，获得了显著的技术经济效果，促进了军工新产品的发展和性能的提高。在某些民用的国民经济重要部门，例如汽车、能源等制造业中也得到一定的应用，获得较好的成效。电解加工已成为机械制造业中一个不可或缺的组成部分18。但是限于当时的技术发展水平，电解加工尚存在某些重要的不足，较为关键的缺点是加工精度和稳定性不够高，调整较复杂，设备成本偏高，因而在20世纪80年代中期之后，电解加工的应用领域没有新的较大的扩展19。20世纪90年代随着高科技的发展，以及新型军品型号的出现，新的高强度、高硬度、高韧性的材料以及高精度、复杂形状、薄壁整体结构的零件日益增多，对电解加工提出了更多的要求。另一方面高科技的发展，尤其是计算机技术和功率电子技术的高速发展又给电解加工技术的进步提供了新的条件20。为了解决应用中存在的问题，特别是围绕提高加工精度和加工稳定性的研究
