论文题目：小孔内沟槽电解加工试验研究
摘要：随着航空航天、石油化工以及机械生产小型化精密化的发展,有着小孔特征的零件应用越来越广泛,特别是具有复杂内部特的小孔,如鼓形孔、双曲孔和倒锥孔常见于有不同流动性能和喷射要求的专用喷嘴上;内壁加工有沟槽的孔则可应用于微型球轴承的外圈;微细斜交孔则常见于颗粒过滤器;变截面小孔常用作冷却孔等等,这些具有复杂内部特征的小孔在加强散热冷却、改善流体流场分布等方面发挥了重要作用。由于这些特殊的孔类零件往往有着高强度、高硬度亦或易变形等不利于加工的特征,并且小孔的尺寸对刀具可达性及其强度提出了更为苛刻的要求,给孔内结构的加工及处理带来了极大的麻烦,虽然激光钻孔以及电火花打孔可加工倒锥孔等型孔,但是加工中易产生热影响区和再铸层,影响使用性能。对于小孔内的特殊结构则难以加工,且加工精度、加工表面质量往往难以胜任航天、化工等高温高压等特殊场合的问题,本文充分利用电解加工优点,提出对零件孔内进行电解修形加工,以得到具有沟槽复杂形貌特征的孔内结构。主要完成以下几个方面的内容:（1）确定小孔内沟槽电解加工方案及设计与搭建小孔内沟槽电解加工试验装置。包括设计满足加工要求的三轴数控机床、夹具和工具阴极,配制电解液并测量其电导率值,改善了电解液的供液方式,泵与加工电源的选型等工作,完成吸液式小孔内沟槽电解加工试验装置的设计和搭建。（2）利用COMSOLMultiphisics软件,对小孔内沟槽电解加工进行了流场与电场的仿真分析。建立小孔内沟槽电解加工的二维简化模型,分析不同阴极的流场分布;对不同工具阴极的加工间隙内的电场进行模拟,得到不同加工时间、加工电压下电流密度分布,并对工件孔内壁面边界的坐标数据进行分析,探究电解加工工艺的一般规律。（3）进行小孔内沟槽电解加工工艺试验,并对试件进行了测量与分析。主要从加工时间、加工电压以及阴极窄缝宽度这三个方面来设计工艺试验,沿孔轴线剖开试件在OLS4100激光显微镜下测量孔内壁,分析加工时间、加工电压以及阴极窄缝宽度等不同工艺参数对电解加工成形过程的影响。（4）分析不同工艺参数对加工表面质量的影响。探究不同阴极窄缝宽度、加工时间以及加工电压对加工表面粗糙度值的影响。（5）求解电流效率值并验证仿真结果的可靠性。处理同一工艺参数下的仿真结果与试验结果的数据,在MATLAB中求解实际加工去除材料体积与仿真中理论计算去除材料体积,求解电流效率。以求得的电流效率值修正仿真结果,与同一工艺条件下的试件剖面坐标数据进行对比,验证仿真模型的可靠性并分析产生误差的主要因素。
关键词：小孔内沟槽;电解加工;工艺试验;仿真分析
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 电解加工技术
1.1.1 电解加工的原理和特点
1.1.2 电解加工技术现状
1.2 小孔加工后处理技术
1.2.1 磨料流加工
1.2.2 化学研磨
1.2.3 电解复合抛光加工
1.3 课题来源,研究意义,研究内容
1.3.1 课题来源及研究意义
1.3.2 本文研究内容
第2章 电解加工理论及小孔内沟槽电解加工装置
2.1 电解加工基本理论
2.1.1 电解定律
2.1.2 电流效率
2.1.3 电极极化
2.1.4 加工效果
2.2 小孔内沟槽电解加工方案
2.3 小孔内沟槽电解试验装置
2.3.1 三轴数控机床
2.3.2 夹具设计
2.3.3 工具阴极设计
2.3.4 电解液及其电导率测量
2.3.5 电源与泵的选型
2.4 本章小结
第3章 小孔内沟槽电解加工仿真分析
3.1 简化二维模型
3.2 加工间隙内流场分析
3.2.1 模型分析
3.2.2 模拟结果
3.3 电解加工成形过程仿真
3.3.1 加工间隙内电流密度分析
3.3.2 加工时间对成形过程的影响
3.3.3 加工电压对成形过程的影响
3.4 本章小结
第4章 小孔内沟槽电解加工试验
4.1 对刀方法
4.2 试件的测量
4.3 孔内壁面的测量分析
4.3.1 孔内壁面随加工时间的变化
4.3.2 孔内壁面随加工电压的变化
4.3.3 孔内壁面随阴极窄缝宽度的变化
4.4 工艺参数对加工表面质量的影响
4.5 本章小结
第5章 电流效率求解与误差分析
5.1 电流效率求解
5.2 仿真结果校验
5.3 本章小结
第6章 总结
6.1 研究总结
6.2 本文不足之处与展望
参考文献
致谢
