毕业设计（论文）-直纹型面叶片电解加工计算机辅助工艺系统设计.doc

第一章 绪 论 电解加工的基础原理是电化学阳极溶解，而这一电化学过程又是建立在电解加工间隙中特定的电场、流场分布的基础上的，故电场理论、流场理论以及电化学阳极溶解理论构成了研究电解加工工艺的三大基础理论. 1.1 电解加工过程的电化学特性 1.1.1电解 电解是电化学基础理论中的一个基本概念。所谓电解，是指在一定外加电压下、将直流电流通过电解池、在两极分别发生的氧化反应和还原反应的电化学过程。 电解池由两个金属导体分别插入电解质溶液构成。以电解铁为例，其电解池构成及电解过程的示意见图1—1。 图1—1 电解池和电解过程示意图 1.1.2电解加工 电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法称为电解加工。其加工系统如图1—2。加工时工件（阳极）接直流电源的正极，工具（阴极）接电源的负极，工具向工件缓慢进给(0.2～2.0mm/min)，使两极之间保持有较小的间隙（0.1～1mm），具有一定压力（0.5～2.0MPa）的电解液从间隙中流过，这时阳极工件的金属逐渐被电解腐蚀。 图1—2 电解加工系统图 电解产物逐渐被高速（5～30m/s）流动的电解液冲走。电解加工成形原理如图1－3所示。加工开始时各处间隙不同（图1－3.a），这样在间隙小处电场较集中，加工电流密度较大，材料去除较快，间隙大处电场较发散，加工电流密度较小，材料去除较慢，随着加工过程的进行，间隙的差距不断缩小（图1－3.b），当加工至一定深度后，各点间隙趋于平衡，如图1－3.c所示，阴极与工件的形状基本相似。 a 成型开始 b 成型过程 c 成型结束 图1—3 成型过程示意图 1.2 电解加工的特点和应用 1.2.1电解加工和其他加工方法比较，具有的优点： 1．电解加工由于一次成型，生产率较高，约为电火花加工的5～10倍，在某些情况下比切削加工的生产率还高，且加工生产率随加工电流密度和总加工面积的增大而增大，一般能达到100/min，最高10000/min。 2．当被加工材料的金相组织均匀致密，电解液选配得当，在小间隙下以高的电流密度进行加工时，能获得较高的表面质量和较低的表面粗糙度，一般能达到Ra 0.8(m ，最低可达Ra 0.1(m。 3．加工范围广，不受金属材料本身硬度和强度的限制，可以加工硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等高硬度、高强度及韧性金属材料，并可加工叶片、锻模等各种复杂型面。 由于加工过程中不存在机械切削力，所以不会产生由切削力引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺。 从加工原理上讲，工具阴极无损耗，这对批量生产保证加工精度、降低成本具有重要意义。 1.2.2电解加工的主要缺点及局限性主要表现在以下几个方面： 1．不易达到较高的加工精度和加工稳定性。电解加工精度主要依靠阴极和工件之间的间隙来间接控制，而影响电解加工间隙的电场和流场因素很多，控制比较困难，并且加工时还存在杂散腐蚀现象，从而使得电解加工精度的提高及保持成为扩大其应用的主要障碍。 2．阴极的设计、制造、修整比较麻烦，因而很难适用于单件生产。 3．设备投资大。由于电解加工的附属设备较多，占地面积较大，电解加工设备要求有良好的刚性、抗腐蚀性和密封性，所以造价较高。 4．需防止污染。电解产物中可能含有有害成分（如Cr6+），若不从电解液中分离出来，随便排入下水道，将会对环境造成污染，因此必须解决废液、废渣、废气处理问题。 综上所述，电解加工对于难加工材料零件以及复杂形状零件的批量生产来说，是一种高效、经济的加工方法，可获得较好的综合效果。因此，只要合理选择加工对象，充分发挥其加工优势，就可取得良好的技术——经济综合效益。由于电解加工的这些优点，目前在国内外已成功地应用于枪炮、航空发动机、火箭等制造业中，在汽车、拖拉机、采矿机械的模具制造中也得到应用，成为机械制造业中具有特殊作用的工艺方法。 1.3电解加工新技术 1.3.1脉冲电流电解加工 采用脉冲电解加工是近年来发展起来的新方法，可以明显地提高加工精度，在生产中已实际应用并日益得到推广。采用脉冲电流电解加工能够提高加工精度的原因是： 消除加工间隙内电解液电导率的不均匀化。 脉冲电流电解加工使阴极在电化学反应中析出的氢气是断续的，呈脉冲状。它可以对电解液起搅拌作用，有利于电解产物的去除，提高电解加工精度。 1.3.2混气电解加工 混气电解加工就是将一定压力的气体（主要是压缩空气）用混气装置使它与电解液混合在一起，使电解液成分为包含无数气泡的气液混合物，然后送入加工区进行电解加工。如图1—4所示，电解液混入气体后，主要起两个作用：（1）减小了电解液的电导率，使电解液向非线性方面转化，减少