數(shù)控電解開(kāi)槽加工畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控電解加工是一種新的加工技術(shù)，它集合了數(shù)控加工、電解加工的優(yōu)點(diǎn)，由數(shù)控機(jī)床控制工具的走刀軌跡，利用電化學(xué)工具接電源負(fù)極，工件接電源正極，達(dá)到陽(yáng)極溶解這一原理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)難加工材料復(fù)雜型面的高效加工，本文通過(guò)做大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)高溫合金整體渦輪盤(pán)進(jìn)行了數(shù)控電解開(kāi)槽加工研究。</p><p>　　本文主要研

2、究?jī)?nèi)容為：</p><p>　?。?）介紹了數(shù)控電解開(kāi)槽加工用的實(shí)驗(yàn)裝置。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)了數(shù)控電解開(kāi)槽加工用的工具電極。</p><p>　?。?）在此基礎(chǔ)上，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)后再通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)分析了加工電壓、電解液溫度、機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和電解液壓力等參數(shù)對(duì)進(jìn)給速度的影響，從而得到加工的基本規(guī)律。</p><p>　　（4）對(duì)高溫合

3、金材料整體渦輪盤(pán)進(jìn)行一系列的電解開(kāi)槽加工實(shí)驗(yàn)，得出電解液配方，該配方具有無(wú)毒、高效的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得到的參數(shù)再進(jìn)行單因素試驗(yàn)，得到在電解液濃度為20%，進(jìn)給速度為1.3mm/min的情況下，選定電解液的溫度為35 o C，電源電壓為26V，電解液壓力為1.1 MPa，主軸轉(zhuǎn)速為1000 r/min.為數(shù)控電解加工高溫合金整體渦輪盤(pán)的較優(yōu)工藝參數(shù)。</p>

4、<p>　　數(shù)控電解加工技術(shù)對(duì)加工高硬度、難切削材料，型面復(fù)雜的工件具有很大適用性，是一種較好的加工方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電解開(kāi)槽 高溫合金 整體渦輪盤(pán) 正交試驗(yàn) 數(shù)控技術(shù) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　NC electrochemical machining is

5、a new process technology， it combines the advantages of CNC machining and electrochemical machining，and the trajectory is controlled by NC， using the principle that electrochemical tools tied to negative power supply，wor

6、kpieces tied to positive power supply so that the anodic dissolute，to machine hard-to-cut material parts with complex shape efficiently. This paper makes research of machining high-temperature alloy blisks using NC elect

7、rochemical machining through</p><p>　　This paper mainly includes: </p><p>　　(1) The introduction of NC electrochemical machining experiment devices.</p><p>　　(2) The design of NC

8、electrochemical machining tool electrode</p><p>　　(3) Orthogonal experiment showed how the follow machining parameters such as voltage， the temperature of electrolyte， the rotation speed of machine tool and

9、 the pressure of electrolyte affect the feederate. And the basic machining law is obtained. </p><p>　　(4) After a serious of experiments of high-temperature alloy disk numerical control electrochemical machi

10、ning,we obtained the formula of the electrolyte,which has the advantage of innocuity and high efficiency.</p><p>　　Through orthogonal experimental study, single factor experiment was conducted according to t

11、he parameters obtained in orthogonal experiment.We know that the following are better parameters for the NC electrochemical machining of high-temperature alloy blisks: the concentration of electrolyte is 20%, the feed ra

12、te is 1.3mm/min,the electrolyte temperature is 35℃,the supply voltage is 26V,the electrolyte pressure is 1.1 MPa,and the spindle speed is 1000 r / min.</p><p>　　NC electrochemical machining is adaptive to hi

13、gh-hardness and hard-to-cut material parts with complex shape, It is a better process technology.</p><p>　　Key words: Electrolysis slotted High-temperature alloy Blisks Orthogonal experiment Numerical c

14、ontrol technology</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要i</b></p><p>　　Abstractii</p><p><b>　　目錄iii</b></p><p>　　第一章

15、 緒論1</p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 課題研究的背景及意義2</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外數(shù)控電解開(kāi)槽加工的研究現(xiàn)況2</p><p>　　1.4 數(shù)控電解開(kāi)槽加工的特點(diǎn)4</p><p>　　1.5本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線4

16、</p><p>　　1.5.1課題來(lái)源4</p><p>　　1.5.2研究?jī)?nèi)容4</p><p>　　1.5.3技術(shù)路線5</p><p>　　第二章 數(shù)控電解加工理論基礎(chǔ)7</p><p>　　2.1數(shù)控電解加工的基本原理7</p><p>　　2.2成型規(guī)律的基本理論8&l

17、t;/p><p>　　2.2.1生產(chǎn)率及其影響因素8</p><p>　　2.2.2 精度成形規(guī)律9</p><p>　　2.3 非平行直紋展成電解加工復(fù)雜曲面方法12</p><p>　　2.3.1 曲面形成方法12</p><p>　　2.3.1 葉片型面擬合及展成運(yùn)動(dòng)分析13</p><

18、p>　　2.4 本章小結(jié)13</p><p>　　第三章 數(shù)控電解加工實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)14</p><p>　　3.1 數(shù)控電解加工的試驗(yàn)設(shè)備14</p><p>　　3.1.1五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電解加工機(jī)床14</p><p>　　3.1.2 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電解加工機(jī)床參數(shù)15</p><p>　　3.1.3 機(jī)床

19、新工作臺(tái)面15</p><p>　　3.1.4 復(fù)合陰極夾持17</p><p>　　3.1.5 復(fù)合陰極的設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.1.6高頻脈沖電源18</p><p>　　3.1.7 電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)19</p><p>　　3.2 加工材料20</p><p>　　

20、3.3 數(shù)控電解加工電解液選擇20</p><p>　　3.4 本章小結(jié)20</p><p>　　第四章 整體葉輪加工參數(shù)分析22</p><p>　　4.1正交試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.2試驗(yàn)結(jié)果的分析23</p><p>　　4.3單因素試驗(yàn)分析24</p><p

21、>　　4.4本章小結(jié)27</p><p>　　第五章 葉輪整體開(kāi)槽加工29</p><p>　　5.1 UG軟件介紹29</p><p>　　5.2 基于UG軟件對(duì)整體葉輪建模29</p><p>　　5.3 基于UG軟件對(duì)整體葉輪數(shù)控NC編程32</p><p>　　5.4 高溫合金整體渦輪盤(pán)的加工過(guò)

22、程33</p><p>　　5.5 本章總結(jié)34</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望36</p><p>　　6.1 論文總結(jié)36</p><p>　　6.2 工作展望36</p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　

23、　參考文獻(xiàn)38</b></p><p>　　數(shù)控電解開(kāi)槽加工高溫合金整體渦輪盤(pán)試驗(yàn)研究</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，加上國(guó)防科技競(jìng)爭(zhēng)的加大，為滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速、高

24、推重的要求，在新型中小型發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中大量采用整體葉輪。如圖(1-1）這方面的葉輪大多工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的條件下，本身材料多選用不銹鋼、高溫合金鋼、耐熱合金等難切削材料，再加上其為整體結(jié)構(gòu)，帶有十幾至數(shù)百片復(fù)雜型面的葉片，其加工方法一直是機(jī)械制造業(yè)的難點(diǎn)。</p><p>　　圖(1-1) 整體葉輪</p><p>　　數(shù)控電解開(kāi)槽加工利用了數(shù)控技術(shù)與電解加工的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)CAD C

25、AM軟件編程來(lái)代替復(fù)雜的陰極設(shè)計(jì)，開(kāi)槽加工過(guò)程中工具陰極損耗小、無(wú)切削力、特別適合工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速條件下葉輪類整體零件的加工。機(jī)械設(shè)計(jì)及理論是對(duì)機(jī)械進(jìn)行功能分析與綜合定量描述與控制的基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科，該學(xué)科主要培養(yǎng)從事機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)性能分析、系統(tǒng)仿真優(yōu)化和相關(guān)理論研究的高級(jí)人才。如圖(1-2）機(jī)械制造及其自動(dòng)化是一門(mén)研究機(jī)械制造理論、制造技術(shù)、自動(dòng)化制造系統(tǒng)和先進(jìn)制造模式的學(xué)科。該學(xué)科融合了各相關(guān)學(xué)科的最新發(fā)展，使制造技術(shù)、制造

26、系統(tǒng)和制造模式呈現(xiàn)出全新的面貌。機(jī)械制造及其自動(dòng)化目標(biāo)很明確，就是將機(jī)械設(shè)備與自動(dòng)化通過(guò)計(jì)算機(jī)的方式結(jié)合起來(lái)，形成一系列先進(jìn)的制造技術(shù)，包括CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、FMC(柔性制造系統(tǒng))等等，最終形成大規(guī)模計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工得到質(zhì)的飛躍，（如圖1-3）。</p><p>　　1.2 課題研究的背景及意義</p><p>　　數(shù)控電解

27、加工技術(shù)集成了數(shù)控、電解加工和機(jī)械磨削的優(yōu)勢(shì)，使用能夠自身旋轉(zhuǎn)，并帶有內(nèi)噴功能的陰極作為工具，并且陰極表面鍍有一層金剛砂，由于金剛砂不導(dǎo)電，能起到絕緣、刮除工件陽(yáng)極鈍化膜的作用。在加工過(guò)程中，陰極接加工電源的負(fù)極，工件接加工電源的正極，在陰極與工件之間噴入選定的電解液，運(yùn)用展成電解加工的方法，再結(jié)合數(shù)控編程軌跡，基于電解——機(jī)械磨削復(fù)合加工原理可以加工出復(fù)雜的零件。一個(gè)工件的粗加工、精加工和拋光可以在一個(gè)機(jī)床上完成。這種機(jī)床具有以下特點(diǎn)

28、：①可加工各種高硬度、高韌性和高耐磨性金屬加工材料；②主要運(yùn)用電化學(xué)原理陽(yáng)極溶解去除工件待加工量，機(jī)械切削力小，零件表面金相組織不發(fā)生變化；可以加工細(xì)縫、窄槽、薄壁和低剛度零件；③可以用簡(jiǎn)單形狀的陰極加工出帶有復(fù)雜曲面的零件；④此種加工方法在效率方面比機(jī)械磨削高，在加工精度方面比電解加工高。比機(jī)械磨削效率高。該機(jī)床的這些特點(diǎn)大大的改變了傳統(tǒng)的機(jī)械加工理念。這對(duì)于消除熱處理變形、降低能耗、資源節(jié)約、提高加工精度和生產(chǎn)效率等方面具有十分重要

29、意義。</p><p>　　高溫合金整體渦輪盤(pán)的制造是一個(gè)世界難題。因此，把數(shù)控電解加工技術(shù)用于高溫合金整體渦輪盤(pán)的快速高效開(kāi)槽加工，對(duì)于提升我國(guó)航空和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造水平具有重要意義。</p><p>　　因此，數(shù)控電解開(kāi)槽加工高溫合金整體渦輪盤(pán)的試驗(yàn)研究課題具有理論與實(shí)際意義。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外數(shù)控電解開(kāi)槽加工的研究現(xiàn)況</p>

30、<p>　　在80年代中期國(guó)外就開(kāi)始研究展成電解加工方法，前蘇聯(lián)烏法航空學(xué)院特種加工工藝及設(shè)備研究所把過(guò)程控制作為突破口，提出了一種柔性電解加工單元，將高選擇性的電解液和特殊的電流脈沖波形在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用，使零件的加工精度達(dá)0.02mm，表面粗糙度Ra值為0.2-0.6μm，生產(chǎn)率得到了很大的提高。</p><p>　　電解銑削的思想是由波蘭華沙工業(yè)大學(xué)的Kozak教授于1986年率先提出的，零件的加工表面

31、是以棒狀旋轉(zhuǎn)陰極模仿于圓柱狀側(cè)銑刀的成形運(yùn)動(dòng)來(lái)形成，在直升機(jī)旋翼座架型面的加工上得到了成功的運(yùn)用，加工中以NaNO3為電解液，表面粗糙度Ra值0.16-0.63μm，精度可達(dá)±0.01-0.02mm。</p><p>　　國(guó)內(nèi)由南京航空航天大學(xué)特種加工教研室在此方面研究較多，在數(shù)控展成電解加工方法方面做了很大大貢獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控展成電解加工機(jī)床就是由他們研制而成如圖(1-4)。大大的提高零件表

32、面平面度可以得到0.01mm的平面度，而且表面粗糙度值小于Ra0.8μm如圖(1-5)。而且這種加工方式消除遺留誤差的能力很強(qiáng)，具有較好的整平效果。</p><p>　　1.4 數(shù)控電解開(kāi)槽加工的特點(diǎn)</p><p>　　電解加工與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比較具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　陰極工具在加工過(guò)程中理論上不會(huì)損耗，可長(zhǎng)期使用。</p><

33、p>　　機(jī)械切削力在加工過(guò)程中不存在，所以不會(huì)產(chǎn)生由切削力引起的殘余應(yīng)力和變形，沒(méi)有飛邊毛刺。</p><p>　　加工范圍廣，可加工各種復(fù)雜型面并可加工高硬度、高強(qiáng)度及高韌性金屬材料，比如耐熱合金、硬質(zhì)合金、不銹鋼等。</p><p>　　表面粗糙度比較好和平均加工精度高，分別可以達(dá)到（Ra1.25-0.2μm）和±0.1mm左右。</p><p>

34、;　　生產(chǎn)效率高，約為電火花加工的5-10倍，在特殊情況下，比切削加工的生產(chǎn)效率更高，且加工生產(chǎn)率與表面粗糙度和加工精度無(wú)關(guān)。</p><p>　　實(shí)事物總是一分為二的，在傳統(tǒng)普通機(jī)械加工方法解決新問(wèn)題遇到新困難時(shí)，電解加工的研究成功為現(xiàn)代的制造業(yè)帶來(lái)了新的生機(jī)與活力，但是為了滿足越來(lái)越高的社會(huì)需求，電解加工也存在其缺點(diǎn)與局限性。</p><p>　　不易到達(dá)較高的加工穩(wěn)定性。這是由于影響

35、電解加工間隙電場(chǎng)和流場(chǎng)穩(wěn)定性參數(shù)很多，控制比較困難。加工時(shí)離散腐蝕性也比較嚴(yán)重。目前，加工小孔和窄縫還比較困難。</p><p>　　電極工具的設(shè)計(jì)和修正比較麻煩，因而很難適用于單件生產(chǎn)。</p><p>　　電解加工的附屬設(shè)備較多，占地面積較大，機(jī)床要有足夠的剛性和防腐蝕性，造價(jià)較高。對(duì)電解加工而言，一次性投資較大。</p><p>　　電解產(chǎn)物需要進(jìn)行妥善處理，

36、否則將污染環(huán)境。例如重金屬Gr離子及各種金屬鹽類對(duì)環(huán)境的污染，為此須投資進(jìn)行廢棄工作液的無(wú)害化處理。而且，工作液及其蒸汽還會(huì)對(duì)機(jī)床、電源、甚至廠房造成腐蝕，也需要注意防護(hù)。</p><p>　　1.5本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線</p><p><b>　　1.5.1課題來(lái)源</b></p><p>　　江蘇省數(shù)字化電化學(xué)加工重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室。&l

37、t;/p><p><b>　　1.5.2研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　?。?） 數(shù)控電解開(kāi)槽工具電極及夾具的研究。</p><p>　?。?） 選擇適合加工高溫合金材料的電解液。</p><p>　?。?） 采用正交實(shí)驗(yàn)的方法安排實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)控電解開(kāi)槽加工的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行研究，分析對(duì)開(kāi)槽加工精度的影響，從而確定關(guān)鍵的影響因

38、數(shù)。</p><p>　?。?） 記錄各加工參數(shù)下的最大進(jìn)給速度。</p><p>　　（5） 分析加工各參數(shù)，找出其中規(guī)律。</p><p><b>　　1.5.3技術(shù)路線</b></p><p><b>　　1.6本章小結(jié)</b></p><p>　　1.通過(guò)引言，了解到

39、當(dāng)今國(guó)防競(jìng)爭(zhēng)加大，為滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速、高推重的要求，在新型中小型發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中大量采用整體葉輪，本文對(duì)高溫合金整體渦輪盤(pán)進(jìn)行試驗(yàn)研究。</p><p>　　2.介紹課題研究的背景，高溫合金整體渦輪盤(pán)的制造是一個(gè)世界難題。因此，把數(shù)控電解加工技術(shù)用于高溫合金整體渦輪盤(pán)的快速高效開(kāi)槽加工，對(duì)于提升我國(guó)航空和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造水平具有重要意義。</p><p>　　3.闡述了國(guó)內(nèi)外數(shù)控電解加工的

40、現(xiàn)狀，數(shù)控電解加工方法是一種新型的加工方法，國(guó)內(nèi)外都在研究當(dāng)中。</p><p>　　4.從加工范圍廣、電解加工的生產(chǎn)效率高、可以達(dá)到較好的表面粗糙度、加工過(guò)程中不存在機(jī)械切削力、加工過(guò)程中陰極工具在理論上不會(huì)損耗等方面闡述了數(shù)控電解加工的特點(diǎn)。</p><p>　　5.本課題來(lái)源于江蘇省數(shù)字化電化學(xué)加工重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室、研究開(kāi)槽加工的陰極、選擇適合加工高溫合金材料的電解液、采用正交實(shí)驗(yàn)的方

41、法、分析加工各參數(shù)，找出數(shù)控電解開(kāi)槽加工高溫合金整體渦輪盤(pán)的規(guī)律等內(nèi)容以及制定了加工技術(shù)路線。</p><p>　　第二章 數(shù)控電解加工理論基礎(chǔ)</p><p>　　2.1數(shù)控電解加工的基本原理</p><p>　　數(shù)控電解加工、電解磨削都是利用差不多的原理，只是電解開(kāi)槽加工的切削量比較大，研究所追求的是最大切削速度，其加工簡(jiǎn)圖如圖（2-1），復(fù)合陰極按照給定的程

42、序軌跡向前移動(dòng)時(shí)，陰極前方金屬在電化學(xué)反應(yīng)的作用下生成鈍化膜，生成的鈍化膜將被陰極磨除，被磨除處將露出新的金屬將再次與電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而當(dāng)陰極離開(kāi)后陰極所不能磨削到的地方將被生成的鈍化膜保護(hù)起來(lái)，防止被進(jìn)一步被腐蝕。</p><p>　　圖2-1（a）數(shù)控電解加工物理模型</p><p>　　2.2成型規(guī)律的基本理論</p><p>　　2.2.1生產(chǎn)率及其影響

43、因素</p><p>　　電解加工的生產(chǎn)率，以單位時(shí)間內(nèi)去除的金屬量來(lái)衡量，用mm3/min或g/min表示。它首先決定于工件材料的的電化學(xué)當(dāng)量，其次與電流密度有關(guān)。此外，電解液及其參數(shù)也有很大影響。</p><p>　　1. 電流密度和生產(chǎn)率的關(guān)系</p><p>　　因?yàn)殡娏鱅為電流密度i與加工面積A的乘積，故代入公式 （2-1）得</p><

44、;p>　　V=ηωiAt （2-1）</p><p>　　用總的金屬蝕除量V來(lái)衡量生產(chǎn)率，由圖（2-2）可知，蝕除掉的金屬體積V是加工面積A與被電解掉的金屬厚度h的乘積，即V=Ah，而陽(yáng)極金屬蝕除速度Va=h/t，代入式（2-2）即得 </p><p><b>　　（2-2）</b></p><

45、;p>　　式中Va---------金屬陽(yáng)極（工件）的蝕除速度；</p><p>　　i-----------電流密度（A/mm）。</p><p>　　實(shí)際的電流密度取決于電源電壓、電極間隙的大小以及電解液的導(dǎo)電率。所以，要定量計(jì)算蝕除速度和電極間隙大小、電壓等的關(guān)系。</p><p>　　2. 電極間隙大小和蝕除速度關(guān)系</p><p

46、>　　通過(guò)實(shí)際加工可以知道，電極間隙越小，電解液的電阻也越小，電流密度也越大，所以蝕除速度就愈高。在圖（2-3）中，設(shè)電極間隙為，電解液的電阻率ρ為導(dǎo)電率的倒數(shù)，即ρ= ，則電流I為</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>　　(2-4) </b></p><p>　　將式(2-4)代

47、入到（2-2）中得到</p><p><b>　　(2-5) </b></p><p>　　式中 -----------電導(dǎo)率；</p><p>　　---------電解液的歐姆電壓降（V）；</p><p>　　-----------加工間隙（mm）。</p><p>　　外接電源電壓U為

48、電解液的歐姆壓降、陽(yáng)極電壓降與陰極電壓降Uc之和，即</p><p>　?。?-6） </p><p>　　所以 （2-7） </p><p>　　由于陽(yáng)極電壓（即陽(yáng)極的電解電位及超電位之和）及陰極電壓的數(shù)值一般約為23V，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，可按</p><p>　　

49、或 (2-8)</p><p>　　式 (2-5)說(shuō)明蝕除速度Va與加工電極間隙成反比，而與電流效率、體積電化學(xué)當(dāng)量、電導(dǎo)率、歐姆電壓成正比，即電極間隙愈小，工件被蝕除的速度將愈大。但間隙過(guò)小將會(huì)引起火花放電或電解產(chǎn)物特別是氫氣排泄不暢，反而降低蝕除速度或易被贓物堵住而引起短路。當(dāng)加工電壓、電解液參數(shù)、工件材料等均保持不變時(shí)，即=C（常數(shù)）。</p><p>　　則

50、 （2-9） </p><p>　　即蝕除速度與電級(jí)間隙成反比，也可寫(xiě)成，即電極間隙與蝕除速度之乘積為常數(shù)，此常數(shù)稱為雙曲線常數(shù)。分析成形規(guī)律的基礎(chǔ)是用與的雙曲線關(guān)系。在具體條件下，此常數(shù)C可以被求解出。為方便計(jì)算，當(dāng)電解液溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、電壓等加工條件不同時(shí)，可以作成一組雙曲線圖族或表，圖（2-3）為不同

51、電壓時(shí)的雙曲線族。 </p><p>　　2.2.2 精度成形規(guī)律 </p><p>　　在上面我們只是討論了蝕除速度與加工間隙之間關(guān)系，而沒(méi)有關(guān)系到工具陰極的進(jìn)給速度。而在實(shí)際電解加工過(guò)程中，進(jìn)給速度的大小一般也影響到加工間隙的大小，即影響著工件成形精度和尺寸，因此研究這些基本規(guī)律也有必要性。</p&

52、gt;<p><b>　　1. 端面平衡間隙</b></p><p>　　在圖（2-4）中，假設(shè)電解加工開(kāi)始的起始間隙為，如果固定陰極不動(dòng)，蝕除速度將按式 (2-9) 逐漸減少，加工間隙將按式（2-14） 的規(guī)律逐漸增加。陰極以Vc的恒定速度向工件進(jìn)給，則加工間隙逐漸減少，而蝕除速度將按式(2-9)的雙曲線相應(yīng)增大。隨著時(shí)間推移，總會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，即工件的蝕除速度Va與陰極的

53、進(jìn)給速度Vc相等，兩者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)的加工間隙將穩(wěn)定不變，稱之為端面平衡間隙，由式(2-9)得到端面平衡間隙.</p><p>　?。?-14） </p><p>　　可見(jiàn)，當(dāng)陰極進(jìn)給速度Vc較大時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)的間隙較小，在一定范圍內(nèi)它們成雙曲線反比關(guān)系，能互相平衡補(bǔ)償。當(dāng)然，進(jìn)給速度Vc不能無(wú)限增加，因?yàn)楫?dāng)Vc過(guò)大時(shí)，端面平衡間隙過(guò)小，將引起局部堵塞，造成短路或火花放電。端面平

54、衡間隙一般為0.120.8mm，比較合適的為0.1mm. </p><p><b>　　2. 法向平衡間隙</b></p><p>　　上述端面平衡間隙是垂直于進(jìn)給方向的陰極端面與工件間的間隙。對(duì)于鍛模等型腔模具加工來(lái)說(shuō)，工具的端面不一定與進(jìn)給方向垂直而可能如圖（2-5）所示為一斜面，成一斜角，傾斜部分各點(diǎn)的法向進(jìn)給分速度為</p><p>&

55、lt;b>　　（2-15）</b></p><p>　　將此式帶入（2-15）即得到法向平衡間隙</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　由此可見(jiàn)，法向平衡間隙比端面平衡間隙要大，是的倍。</p><p>　　此式簡(jiǎn)單而又便于計(jì)算，但要注意，此式是在講進(jìn)給速度和蝕除速度達(dá)到

56、平衡、間隙是平衡間隙而不是過(guò)度間隙的前提下才是正確的，實(shí)際上傾斜底面上是在進(jìn)給方向的加工間隙往往并未到達(dá)平衡間隙值。底面愈傾斜，即角越大，計(jì)算出的值與實(shí)際值的偏差也愈大，因此當(dāng)且精度要求不高時(shí)，方可采用此式。當(dāng)?shù)酌孑^傾斜，即時(shí)，應(yīng)按下述側(cè)面間隙計(jì)算并適當(dāng)加以修正。</p><p><b>　　3.側(cè)面間隙</b></p><p>　　當(dāng)電解加工型孔時(shí)，側(cè)面間隙決定尺寸

57、和精度。選NaCl為電解液，當(dāng)陰極側(cè)面不絕緣時(shí)，工件型孔側(cè)壁始終處在被電解狀態(tài)，勢(shì)必會(huì)形成“喇叭口”。在圖（2-6）中，設(shè)相應(yīng)于某進(jìn)給深度h=vt處的側(cè)面間隙，由式 (2-9)可知，該處在方向的蝕除速度為，經(jīng)時(shí)間后，該處的間隙將產(chǎn)生一個(gè)增量，即</p><p><b>　　（2-17） </b></p><p><b>　　將上式進(jìn)行積分</b>

58、</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　　（2-29） </b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，即（），（為底側(cè)面起始間隙），則 </p><p>　　所以

59、</p><p>　　因?yàn)?</p><p>　　所以 代入上式得 </p><p><b>　?。?-20）</b></p><p>　　當(dāng)工具底面處的圓角半徑很小時(shí)，，故式（2-21）可以寫(xiě)成</p><p><b>　　（2-21）</b&

60、gt;</p><p>　　上兩式說(shuō)明，陰極工具側(cè)面不絕緣時(shí)，側(cè)面任一點(diǎn)的間隙將隨工具進(jìn)給深度而異，為一拋物線關(guān)系，因此，側(cè)面為一拋物線狀的喇叭口，如果要進(jìn)側(cè)面如圖（2-6）那樣進(jìn)行了絕緣，只留一寬度為b的工作圈，則在工作圈以上的側(cè)面間隙不再被電解成一直口，此時(shí)側(cè)面間隙與工具進(jìn)給量h無(wú)關(guān)，只取決于工作邊寬度b，所以將式（2-22）中的h以b代替，則得</p><p><b>　　

61、（2-22） </b></p><p>　　2.3 非平行直紋展成電解加工復(fù)雜曲面方法</p><p>　　2.3.1 曲面形成方法</p><p>　　非平行直紋展成電解加工復(fù)雜曲面，是利用電解陰極的母線切削刃相對(duì)于被加工零件運(yùn)動(dòng)，由陰極母線運(yùn)動(dòng)所形成的包絡(luò)面來(lái)形成給定的曲面，即在電解加工過(guò)程中，陰極的母線切削刃始終與各條非平行直紋保持一定的距離。

62、顯然，這種加工方法可成形一段較寬的曲面(如圖2-20)。</p><p>　　圖2-20 展成電解加工運(yùn)動(dòng)</p><p>　　2.3.1 葉片型面擬合及展成運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　整體渦輪盤(pán)的葉片型面是主要根據(jù)氣動(dòng)運(yùn)算確定，大多數(shù)以列表曲面的形式給出，通常在幾個(gè)給定的截面（,n為給定的截面數(shù)）內(nèi)給出葉片型面的型值點(diǎn)坐標(biāo)（如圖2-21所示），為此，需要首先對(duì)葉

63、片型面進(jìn)行擬合，對(duì)于平行直紋曲面首先用三次B樣條曲線擬合每一截面的葉片型線，然后根據(jù)所要精度要求，用一組等間距的垂直于Z軸的平面(，m為所取得垂直于Z軸的平面數(shù)）截取各葉片型線，得到交點(diǎn)，最后在每一個(gè)平面內(nèi)，對(duì)點(diǎn)進(jìn)行最小二乘直線擬合，求出擬合直線與葉輪頂圓和跟圓的交點(diǎn)和，從而將葉片表面離散成個(gè)小平面段。這樣對(duì)于每一小平面段的加工，具有直線加工刃邊的陰極與工件之間的展成運(yùn)動(dòng)只需包括沿軸勻速平動(dòng)和繞S 軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣由陰極和工件共同運(yùn)動(dòng)來(lái)

64、完成渦輪盤(pán)的電解展成加工。</p><p>　　圖2-21 葉片型面擬合及展成運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　1.介紹了數(shù)控電解加工基本原理:利用電化學(xué)工具接電源負(fù)極，工件接電源正極，達(dá)到陽(yáng)極溶解這一原理.</p><p>　　2.本節(jié)從生產(chǎn)率及其影響因素、精度成形規(guī)律

65、等方面闡述了電化學(xué)加工成形規(guī)律的基本理論。</p><p>　　3.在生產(chǎn)率及其影響因素中又從金屬的電化學(xué)當(dāng)量和生產(chǎn)率的關(guān)系、電流密度和生產(chǎn)率的關(guān)系、電極間隙大小和蝕除速度關(guān)系這三個(gè)方面分別說(shuō)明。</p><p>　　4.在精度成形規(guī)律中分別從端面平衡間隙、法向平衡間隙、側(cè)面間隙三個(gè)方面加以闡述。</p><p>　　5.基于整體渦輪盤(pán)的復(fù)雜曲面，闡述了非平行直紋展

66、成電解加工復(fù)雜曲面方法，介紹了復(fù)雜曲面的形成方法和葉片型面擬合及展成運(yùn)動(dòng)分析。</p><p>　　第三章 數(shù)控電解加工實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)</p><p>　　3.1 數(shù)控電解加工的試驗(yàn)設(shè)備</p><p>　　數(shù)控電解加工設(shè)備主要有多軸數(shù)控機(jī)床、防護(hù)系統(tǒng)、換氣系統(tǒng)、高頻脈沖電源、電解液供給系統(tǒng)、復(fù)合陰極及專用夾具構(gòu)成。</p><p>　　3.1.

67、1五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電解加工機(jī)床</p><p>　　該機(jī)床包括機(jī)架、床身、專用陰極夾具、主軸頭、防護(hù)箱、電主軸、數(shù)控雙回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)、脈沖電源、電解液循環(huán)裝置（如圖3-1-a所示）。</p><p>　　3.1.1數(shù)控電解加工機(jī)床</p><p>　　3.1.2 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電解加工機(jī)床參數(shù)</p><p>　　該實(shí)驗(yàn)的機(jī)床是在一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)

68、高速數(shù)控模具雕銑機(jī)床上改裝而成的，機(jī)床主軸為高速電主軸，采用DSP高速控制器，機(jī)床B、C軸為安裝在工作臺(tái)面的雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　SKXD6070五軸聯(lián)動(dòng)高速數(shù)控模具雕銑機(jī)床規(guī)格：</p><p>　　工作臺(tái)尺寸：650 mm * 900 mm； 工作臺(tái)承重： 800 KG；</p><p>　　X軸行程： 600 mm;

69、 Y軸行程： 700 mm; </p><p>　　Z軸行程： 350 mm； B 軸： -1100~200；</p><p>　　C 軸： 3600； 定位精度： ±0.01/300；</p><p>　　重復(fù)定位精度：±0.005/300；

70、 龍門(mén)高和寬： 600*910。</p><p>　　3.1.3 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電解加工機(jī)床新工作臺(tái)面</p><p>　　由于電解加工的特殊性，為了防止數(shù)控電解加工電流導(dǎo)入機(jī)床，燒毀控制系統(tǒng)，需將加工電流跟機(jī)床隔開(kāi)。為了將裝夾工件的工作臺(tái)面與機(jī)床相絕緣，所以需要改造原來(lái)的新機(jī)床工作臺(tái)，在原來(lái)的機(jī)床工作臺(tái)上新添一個(gè)工作臺(tái)，兩工作臺(tái)面間用大理石作為絕緣板把機(jī)床與工件相隔。其結(jié)構(gòu)如圖

71、3-2所示：</p><p>　　新工作臺(tái)面的底部與大理石結(jié)合，這樣利用大理石的絕緣、高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，就能達(dá)到工作臺(tái)與機(jī)床的絕緣。在滿足裝載后工件變形許可范圍內(nèi)，鏤空新工作臺(tái)面四周以減輕質(zhì)量，目的為了減輕電機(jī)負(fù)載，兩個(gè)工作臺(tái)間安裝固定方法如圖3-3-1所示。</p><p>　　圖3-3-1 兩個(gè)工作臺(tái)間安裝固定方法</p><p>　　利用Solidwork

72、s軟件模擬仿真新工作臺(tái)的安裝過(guò)程，如圖3-3-2.</p><p><b>　　圖3-</b></p><p>　　圖4-2 模擬仿真新工作臺(tái)的安裝過(guò)程</p><p>　　3.1.4 復(fù)合陰極夾持</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中復(fù)合陰極夾持為專用設(shè)備改裝，即特制刀柄，其主要實(shí)現(xiàn)與機(jī)床絕緣、導(dǎo)電、通水、夾持陰極的功能。刀

73、柄由上下兩部分組成，上部分具有跟普通BT30刀柄相同錐度的錐柄，頂部裝有拉丁。下半部分作用為通水導(dǎo)電，通水導(dǎo)電體上分別裝有接水嘴和接線柱，電解液接在接水嘴上，然后由接水嘴流經(jīng)刀柄內(nèi)部，再經(jīng)內(nèi)部孔徑流入陰極噴出。通水導(dǎo)電體與刀柄本體之間不是固定連接的，兩者能實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通水導(dǎo)電體上面設(shè)有端蓋，內(nèi)部設(shè)有密封圈，防止水銀和電解液泄露，通水導(dǎo)電體在螺釘?shù)淖饔孟屡c水銀套和端蓋相連，電流則通過(guò)陰極、水銀圈和導(dǎo)電體回到電源負(fù)極，采用此設(shè)計(jì)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)主

74、要是為了在實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電性的同時(shí)，又能保證電解液的通暢。為了實(shí)現(xiàn)加工時(shí)工作電流不影響機(jī)床電路系統(tǒng)跟機(jī)床絕緣開(kāi)，在刀柄上設(shè)計(jì)有連接上部和下部間的絕緣材料，為了實(shí)現(xiàn)良好的同軸度，刀柄上下部分與絕緣體間通過(guò)錐面接觸，內(nèi)部通過(guò)內(nèi)六角螺栓和絕緣墊片連接。復(fù)合陰極通過(guò)鎖緊螺母和彈簧夾套裝夾在刀柄底部,如圖（3-4）所示。 </p><p>　　圖3-4（b）復(fù)合陰極夾持裝配圖</p><p>　　3

75、.1.5 復(fù)合陰極的設(shè)計(jì)</p><p>　　復(fù)合陰極一般采用一端封閉的圓筒，如圖(3-5)所示，其直徑D可根據(jù)切割去除量分為不同等級(jí)。材料一般為不銹鋼或紫銅等耐電解液腐蝕材料。為了使電解液從陰極內(nèi)部噴出，需在陰極上開(kāi)槽或開(kāi)孔，這樣就能實(shí)現(xiàn)電解液從陰極開(kāi)口的一端流入，在壓力作用下從槽或孔噴入指定的加工區(qū)域，經(jīng)前面實(shí)驗(yàn)室研究認(rèn)為開(kāi)縫電極方案較優(yōu)，故根據(jù)研究需要設(shè)計(jì)電極（如圖3-5）。</p><

76、p>　　3.1.6高頻脈沖電源</p><p>　　數(shù)控電解加工的核心部件是電源，電源的參數(shù)，如波形、電壓、穩(wěn)壓精度和短路保護(hù)的功能都直接影響電解加工過(guò)程，從而影響加工的加工速度、精度、工件表面質(zhì)量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　高頻雙脈沖開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置是專門(mén)針對(duì)于高頻脈沖應(yīng)用領(lǐng)域的電源設(shè)備，本設(shè)備可以輸出電力電工領(lǐng)域中的低頻、中頻、高頻脈沖波，并且頻率可調(diào)、峰值電壓可調(diào)、平均

77、電流可調(diào)、占空比可調(diào)。保護(hù)功能為輸出電壓限制保護(hù)﹑輸出電流限制保護(hù)﹑輸出電流過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)﹑輸入過(guò)壓保護(hù)、濕度報(bào)警保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)。主要在電解過(guò)程中為反銬與加工提供電壓，如圖（3-6）。高頻脈沖電源主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-1。 </p><p>　　表3-1 高頻脈沖電源主要技術(shù)參數(shù)

78、</p><p>　　3.1.7 電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)</p><p>　　在使用鈍化型電解液時(shí)，常產(chǎn)生棕紅色沉淀，由于沉淀是絮狀的離子態(tài)，在電解液中隨電解液一起流動(dòng)，如果不及時(shí)把沉淀過(guò)濾**凈，電解液濃度大時(shí)會(huì)影響加工的質(zhì)量和效率。本文過(guò)濾效果極好的過(guò)濾裝置，此過(guò)濾器有十個(gè)過(guò)濾級(jí)別，效果很明顯，紅棕色的電解液經(jīng)其濾后如清水一般，其裝置如圖3-7、3-8所示：</p><

79、p>　　圖（3-7）電解液箱、泵 圖（3-8）電解液過(guò)濾器</p><p><b>　　3.2 加工材料</b></p><p>　　本試驗(yàn)高溫合金銘牌為GH710，它的材料是一種高Al、Ti 含量的難變形的鎳基高溫合金， 它具有拉伸強(qiáng)度高、耐高溫能力強(qiáng)和抗疲勞性能好等特點(diǎn)，特別是在900℃以上具有組織穩(wěn)定性強(qiáng)、強(qiáng)度高和

80、抗氧化性能好特征， 主要用來(lái)制造高推重比、高效率發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)件， 也可制造整體燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子， 工作溫度可達(dá)980℃ 。</p><p>　　表3-2為高溫合金 GH710原材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %）</p><p>　　3.3 數(shù)控電解加工電解液選擇 </p><p>　　在電解加工過(guò)程中，電解液主要有以下幾個(gè)方面的作用：</p><p&g

81、t;　　電解液作為電流的導(dǎo)電介質(zhì)，傳遞電流。</p><p>　　在電場(chǎng)作用下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，促使陽(yáng)極溶解并且使其能夠順利有效的進(jìn)行。</p><p>　　利用電解液流動(dòng)能把電解加工中加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電解廢物及熱量帶走，起到冷卻與更新作用。</p><p>　　因此電解液的選擇對(duì)電解加工的各項(xiàng)指標(biāo)有很大的影響。本實(shí)驗(yàn)對(duì)高溫合金可采用電解液，選擇一定的電解液濃度對(duì)提高

82、整體渦輪盤(pán)的加工起到一定的效率。</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　1.介紹了數(shù)控電解加工機(jī)床，該機(jī)床包括專用陰極夾具、床身、機(jī)架、主軸頭、防護(hù)箱、電主軸、數(shù)控雙回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、水平工作臺(tái)、脈沖電源、電解液循環(huán)裝置、數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　2.介紹了五軸數(shù)控電解加工機(jī)床本體，該實(shí)驗(yàn)的機(jī)床是在一臺(tái)五軸聯(lián)

83、動(dòng)高速數(shù)控模具雕銑機(jī)床上改裝而成的。</p><p>　　3.基于電解加工的特殊性，為了防止數(shù)控電解加工電流導(dǎo)入機(jī)床，燒毀控制系統(tǒng)，需將加工電流跟機(jī)床隔開(kāi)，設(shè)計(jì)了機(jī)床新工作臺(tái)面。</p><p>　　4.基于電解加工的特殊性，設(shè)計(jì)了復(fù)合陰極夾持，即特制刀柄，其主要實(shí)現(xiàn)通水、導(dǎo)電、夾持陰極和與機(jī)床絕緣的功能，以及陰極的設(shè)計(jì)、有關(guān)高頻脈沖電源的選擇和電解液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)的設(shè)置。</p>

84、;<p>　　5.闡述了本試驗(yàn)材料是一種銘牌為GH710的高溫合金，具有良好的拉伸強(qiáng)度、高溫持久和疲勞性能， 特別是在900℃以上具有高強(qiáng)度、抗氧化性能和組織穩(wěn)定性， 主要用來(lái)制造高推重比、高效率發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)件。</p><p>　　6.針對(duì)高溫合金材料配比選取了典型電解液濃度和成分的加工試驗(yàn)，最終選擇為本試驗(yàn)的電解液。</p><p>　　第四章 整體葉輪加工參數(shù)分析&l

85、t;/p><p>　　4.1正交試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　本次試驗(yàn)采用正交實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檎辉囼?yàn)表具有兩個(gè)特性：</p><p>　　(1)每一縱列字碼“1”和“2”出現(xiàn)的次數(shù)相等；</p><p>　　(2)任意兩個(gè)縱列，其橫向形成的有序數(shù)對(duì)（1，1），（1，2），（2，1），（2，2），出現(xiàn)的次數(shù)相等，即任意兩個(gè)縱列字碼“1”和“2”間

86、的搭配是均衡的正，交試驗(yàn)表都具有搭配均衡的現(xiàn)象。</p><p>　　正因?yàn)橛谜辉囼?yàn)表安排的實(shí)驗(yàn)具有試驗(yàn)點(diǎn)分布均衡和實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合可比的特點(diǎn)。所以本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以更合理的分析，進(jìn)而選取最佳組合，得到最后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　由于高溫合金價(jià)格昂貴，材質(zhì)獲得不易，為了減少實(shí)驗(yàn)對(duì)材料的浪費(fèi)，先設(shè)計(jì)各個(gè)參數(shù)在側(cè)刃加工下對(duì)高溫合金的影響規(guī)律，即讓陰極側(cè)刃沿著矩形工件的外輪廓作直線運(yùn)動(dòng)，且陰

87、極側(cè)刃和工件待加工面相切，觀察此種加工狀態(tài)下工件被加工量的大小即切割深度，從而研究各個(gè)參數(shù)對(duì)高溫合金的影響規(guī)律。</p><p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，選取電壓、電解泵壓力、電解液溫度、機(jī)床主軸速度、電解液濃度等5個(gè)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，選用L16正交表，因數(shù)水平表見(jiàn)4-1：</p><p>　　表4-1 各因數(shù)正交試驗(yàn)安排表</p><p>　　注：1）設(shè)定進(jìn)給速度為1.3m

88、m/min；</p><p>　　2）初始切深設(shè)為0；</p><p>　　3）試驗(yàn)的目的通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)際進(jìn)給速度選出一組優(yōu)化參數(shù)。</p><p>　　4.2試驗(yàn)結(jié)果的分析</p><p>　　表4-2-1 正交實(shí)驗(yàn)表</p><p>　　通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理，從而得出以上四個(gè)因素對(duì)電解加工進(jìn)給速度影響從大到小

89、的順序?yàn)椋?lt;/p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速 加工電壓 電解液溫度 電解液壓力</p><p>　　通過(guò)對(duì)16組正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比處理得出數(shù)控電解加工整體渦輪盤(pán)最優(yōu)實(shí)驗(yàn)組合為A2B3C3D1。</p><p>　　4.3單因素試驗(yàn)分析</p><p>　　單因素試驗(yàn)即是運(yùn)用控制變量法，控制

90、一個(gè)影響因素變化，其余影響因素固定不變，研究變化因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，從而得出實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)主要研究電解液濃度、電解液溫度、主軸轉(zhuǎn)速、電源電壓、電解液壓力五個(gè)因素對(duì)進(jìn)給速度的影響，其中加工間隙是指加工出來(lái)的的槽寬與陰極直徑的差值再除以2的結(jié)果，見(jiàn)公式4-1，間隙見(jiàn)圖4-1.</p><p><b>　　圖4-1 加工縫寬</b></p><p><b&g

91、t;　　公式(4-1)</b></p><p>　　1）電解液濃度對(duì)進(jìn)給速度的影響</p><p>　　由于電導(dǎo)率的變化直接受電解液濃度變化的影響，所以一般來(lái)說(shuō)加工間隙與加工效率與電解濃度直接有關(guān)，電解液濃度越高，加工間隙越大，加工效率也就越高。但是由于濃度增加也導(dǎo)致電解液中離子增多，這樣離子間的相互作用使得離子遷移困難，所以過(guò)高的提高電解液濃度反而會(huì)引起嚴(yán)重的雜散腐蝕。在優(yōu)化

92、水平組合A2B3C3D1條件下，電解液濃度與加工間隙關(guān)系如圖5所示。合適的電解液濃度能有效避免過(guò)切現(xiàn)象，有利于提高加工精度。試驗(yàn)表明，電解液濃度控制在20%，加工整體效果最好，見(jiàn)圖4-2.</p><p>　　2）電解液溫度對(duì)進(jìn)給速度的影響</p><p>　　溫度越高，電解液中離子的活躍度越高，電導(dǎo)率增加則電化學(xué)反應(yīng)也越劇烈，單位時(shí)間去除量也相應(yīng)增大。適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢蕴岣呒庸ば屎唾|(zhì)量，但

93、是過(guò)高的溫度也會(huì)帶來(lái)負(fù)面的影響。試驗(yàn)證明，當(dāng)電解液溫度超過(guò)35℃后，工件被加工表面明顯出現(xiàn)流紋，加工表面質(zhì)量變差且精度降低。在整體葉輪葉間槽數(shù)控電解加工中，宜將溫度控制在35℃左右，見(jiàn)表4-2和圖4-3.</p><p>　　表4-2 電解液溫度與進(jìn)給速度關(guān)系</p><p>　　圖4-3 電解液溫度與進(jìn)給速度關(guān)系</p><p>　　3）主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度的關(guān)系&

94、lt;/p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度的關(guān)系見(jiàn)表4-3和圖4-4</p><p>　　表4-3 主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度的關(guān)系</p><p>　　從表4-3和圖4-4中可以看出，主軸轉(zhuǎn)速對(duì)進(jìn)給速度的影響比較大，主軸轉(zhuǎn)速越低切削深度越深，這是因?yàn)橹鬏S的轉(zhuǎn)速影響電解液流場(chǎng)的好壞，轉(zhuǎn)速低時(shí)電解液的流場(chǎng)較好，工件被腐蝕去除的量就較多。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速到1500r/min后切削深度

95、基本相當(dāng)。</p><p>　　4）電源電壓與進(jìn)給速度的關(guān)系</p><p>　　電源電壓與進(jìn)給速度的關(guān)系見(jiàn)表4-4與圖4-5。</p><p>　　表4-4 電源電壓與進(jìn)給速度的關(guān)系</p><p>　　從表4-4和圖4-5中可以看出，加工電壓對(duì)進(jìn)給速度有很大的影響，因?yàn)榧庸る妷涸酱?，則加工的電流密度也就越大，工件的去除量也就越大。通過(guò)曲線

96、分析可知電壓超過(guò)26V以后去除量的曲線變緩。</p><p>　　5）電解液壓力與進(jìn)給速度的關(guān)系</p><p>　　電解液壓力與進(jìn)給速度的關(guān)系見(jiàn)表4-5和圖4-6.</p><p>　　表4-5電解液壓力與進(jìn)給速度的關(guān)系</p><p>　　從表4-5和圖4-6中可以看出，本組試驗(yàn)電解液壓力主軸進(jìn)給速度的影響不大，通過(guò)觀察以前的試驗(yàn)結(jié)果可知

97、，本組實(shí)驗(yàn)的最小壓力1.5MPa已經(jīng)達(dá)壓力的上限值，足以把電解產(chǎn)生的不溶性產(chǎn)物和氫氣較快的除去，保證電解液的電阻足夠小，加工電流足夠大，故后面加壓對(duì)進(jìn)給速度的影響較小。</p><p><b>　　4.4本章小結(jié)</b></p><p>　　1.正交試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),因?yàn)橛谜辉囼?yàn)表安排的實(shí)驗(yàn)具有試驗(yàn)點(diǎn)分布均衡和實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合可比的特點(diǎn)。所以本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以更合理的分析

98、，進(jìn)而選取最佳組合，得到最后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理，從而得出以上四個(gè)因素對(duì)電解加工進(jìn)給速度影響從大到小的順序?yàn)椋褐鬏S轉(zhuǎn)速加工電壓電解液溫度電解液壓力。</p><p>　　3.根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果分析與處理，再進(jìn)行單因素試驗(yàn)，單因素試驗(yàn)即是運(yùn)用控制變量法，控制一個(gè)影響因素變化，其余影響因素固定不變，研究變化因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，從而得出實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化參數(shù)，

99、本實(shí)驗(yàn)主要研究電解液濃度、電解液溫度、主軸轉(zhuǎn)速、電源電壓、電解液壓力五個(gè)因素對(duì)進(jìn)給速度的影響，分別通過(guò)圖表曲線分析最終得到整體渦輪盤(pán)加工的優(yōu)化參數(shù)為：電解液濃度為20%，進(jìn)給速度為1.3mm/min的情況下，選定電解液的溫度為35℃，電源電壓為26V，電解液壓力為1.1 MPa，主軸轉(zhuǎn)速為1000 r/min.</p><p>　　第五章 葉輪整體開(kāi)槽加工</p><p>　　經(jīng)過(guò)前面幾章

100、節(jié)的試驗(yàn)，分別對(duì)葉輪加工的電化學(xué)理論、試驗(yàn)裝備、陰極設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)以及到單因素試驗(yàn)，我們初步得到了加工整體葉輪的工藝參數(shù)。</p><p>　　5.1 UG軟件介紹</p><p>　　UG軟件由 CAD/CAM/CAE三大系統(tǒng)緊密集成，在虛擬裝配、實(shí)體造型、曲面造型創(chuàng)建工程圖等方面具有其強(qiáng)大的功能，可以使用CAE模塊進(jìn)行仿真模擬、有限元分析和運(yùn)動(dòng)分析，以提高設(shè)計(jì)的可靠性；根據(jù)建

101、立起的三維模型，還可由CAM模塊直接生成零件的數(shù)控程序，用于機(jī)床加工產(chǎn)品。</p><p>　　UG軟件在現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)越來(lái)越重要的位置，其在復(fù)雜曲面建模中占據(jù)著主導(dǎo)地位，在整體葉輪逆向制造建模中，起著核心的作用。UG與逆向工程的結(jié)合，將原有的實(shí)物從實(shí)物形式到數(shù)字形式，為UG的建模提供的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)為葉輪的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與新樣式的葉輪開(kāi)發(fā)提供了更為廣泛的平臺(tái)。</p><p>　　5.2

102、 基于UG軟件對(duì)整體葉輪建模</p><p>　　步驟一：打開(kāi)UG軟件，進(jìn)入建模模塊，單擊拉伸，選取x-y平面為草圖建模平面，然后畫(huà)草圖，即是拉伸截面。完成草圖，輸入拉伸長(zhǎng)度，完成葉輪建模一如圖（5-1）。</p><p>　　步驟二：插入基準(zhǔn)平面1，距離坐標(biāo)y-z面77.5mm。此平面為葉輪的葉片建模提供草圖平面，然后再次平面上完成葉片截面草圖1如圖（5-2）。</p>&

103、lt;p>　　步驟三：類似于步驟二，分別插入截面2、3，基準(zhǔn)面2、3距離坐標(biāo)y-z面分別是104.25mm、131mm。并在基準(zhǔn)面2、3利用樣條曲線分別完成葉輪截面草圖2、3 的草繪如圖（5-3）。</p><p>　　圖（5-3）葉輪截面草圖2、3</p><p>　　步驟四：前面我們已經(jīng)完成了葉輪葉片截面的草圖，下面我們利用UG建模特征中的網(wǎng)格曲面通過(guò)曲線組。分別選取草圖1、2、

104、3為截面，完成葉輪葉片1的建模，如圖（5-4）。</p><p>　　步驟五：此前在UG中我們完成了葉輪葉片1的建模，此時(shí)我們需要利用UG軟件中另一個(gè)功能，點(diǎn)擊插入關(guān)聯(lián)復(fù)制對(duì)特征形成圖樣。選擇特征為葉片1 、布局為圓形、旋轉(zhuǎn)軸為ZC軸、指定點(diǎn)（0，0，14），角度方向中設(shè)置間距為數(shù)量和節(jié)距，數(shù)量為29，節(jié)距角為12.414，點(diǎn)擊完成。如圖（5-5）。</p><p>　　圖（5-5）葉片關(guān)

105、聯(lián)復(fù)制建模</p><p>　　步驟六：葉輪的整體建模已初步完成，下面再為葉輪在機(jī)床上加工加三個(gè)定位孔。插入拉伸，選取X-Y為建模平面，在此平面上完成拉伸的截面，設(shè)置拉伸距離為28，在布爾特征選項(xiàng)中點(diǎn)擊求差，選取目標(biāo)體為拉伸特征1.點(diǎn)擊完成，如圖（5-6）。</p><p>　　經(jīng)過(guò)前面六個(gè)步驟將整體葉輪的三維模型建立起來(lái)，其整體圖為（5-7）。</p><p>　

106、　5.3 基于UG軟件對(duì)整體葉輪數(shù)控NC編程</p><p>　　基于UG三維軟件，對(duì)整體渦輪盤(pán)進(jìn)行數(shù)控編程，對(duì)其加工程序、刀具選擇、幾何體、及加工方法分別做了仔細(xì)選擇，再結(jié)合電化學(xué)數(shù)控加工的特點(diǎn)，電化學(xué)加工過(guò)程中刀具跟工件是非接觸的，這里我們?cè)谲浖幚磉^(guò)程中需要對(duì)刀具增加半徑補(bǔ)償以達(dá)到加工過(guò)程中刀具跟工件不接觸的目的，而且因?yàn)檎w渦輪盤(pán)葉輪的造型復(fù)雜，防止刀具**涉也是其處理過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)UG軟件后處

107、理，最終得出了整體渦輪盤(pán)葉輪的五軸數(shù)控加工程序。其中部分加工程序如下。</p><p><b>　　G90 G54</b></p><p><b>　　S2000 M03</b></p><p>　　G0 X.667 Y-212.358 B-98.545 C-1.793 </p><p><b

108、>　　Z106.593</b></p><p>　　G1 X2.544 Y-203.448 Z47.288 F100. </p><p>　　X2.667 Y-203.443 Z47.206 B-98.568 C-1.789 F10</p><p>　　X2.79 Y-203.435 Z47.128 B-98.59 C-1.785</p>

109、;<p>　　X2.913 Y-203.427 Z47.043 B-98.614 C-1.78</p><p>　　X3.037 Y-203.416 Z46.961 B-98.637 C-1.774</p><p>　　X3.162 Y-203.404 Z46.873 B-98.662 C-1.767</p><p>　　X3.287 Y-203.39

110、1 Z46.784 B-98.687 C-1.759</p><p>　　X3.412 Y-203.376 Z46.696 B-98.712 C-1.751</p><p>　　X3.537 Y-203.359 Z46.604 B-98.738 C-1.742</p><p>　　X3.661 Y-203.341 Z46.512 B-98.764 C-1.733&l

111、t;/p><p>　　X3.786 Y-203.321 Z46.417 B-98.791 C-1.723</p><p>　　X3.911 Y-203.3 Z46.322 B-98.818 C-1.712</p><p>　　X4.035 Y-203.278 Z46.224 B-98.846 C-1.701</p><p>　　X4.16 Y-2

112、03.253 Z46.126 B-98.874 C-1.689</p><p>　　X4.284 Y-203.227 Z46.027 B-98.902 C-1.676</p><p>　　X4.407 Y-203.2 Z45.926 B-98.931 C-1.663</p><p>　　X4.531 Y-203.172 Z45.824 B-98.96 C-1.649