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畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級：
姓 名：
學(xué) 號：
外文出處： 日本筑波先進(jìn)制造研究所
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年3月15日
研究電火花和電解加工 / 電解加工研磨復(fù)合加工技術(shù)
作者 Tsuneo Kurita_, Mitsuro Hattori
環(huán)保意識的制造系統(tǒng)組、先進(jìn)制造研究所、國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù), 筑波東產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所1-2-1并木史郎,筑波,305 - 8564年,日本茨城縣
2005年5月31日收到, 在2005年11月14日收到修改后的表單, 2005年11月17日接受了2006年1月11日可用的在線
文摘
這個論文研究的是電火花(放電加工)和電解加工(電化學(xué)加工)/ 電解加工研磨復(fù)合技術(shù)。首先,電火花成型和電解加工整理技術(shù)研究。這些進(jìn)行的序列過程相同的機(jī)床具有相同電極(銅)和相同的加工液(水)。兩種類型的電火花和電解加工復(fù)合的加工正在研究。一是在一個形成電極,另一個是用簡單的形狀電極掃描。復(fù)合的加工與電極掃描應(yīng)用于生產(chǎn)和沒有做形成電極各種形狀的小部件。電火花加工的表面通過應(yīng)用電子反制從Ra1毫米是提高到Ra0.2毫米。其次,為了得到一個平滑表面,一個新的電火花和電解加工研磨復(fù)合的加工技術(shù)的開發(fā)。表面粗糙度的加工孔通過應(yīng)用2分鐘電解加工研磨提高到Ra0.07毫米。一個洞的表面精加工的形狀是展現(xiàn)復(fù)合的加工技術(shù)的方式。
2005愛思唯爾有限公司，版權(quán)所有。
關(guān)鍵詞:電火花;電解加工;研磨;復(fù)合性的加工,環(huán)保意識的加工
1. 介紹
材料成形技術(shù)使用模具是眾所周知的事情，作為以一個短周期時間過程的成本效益質(zhì)量生產(chǎn)的微產(chǎn)品。這樣的微型組件,它的截面面積小于10平方毫米,需要使用先進(jìn)的微成型技術(shù)。放電加工(電火花)的使用作為一個有用的造型技術(shù)。其與電火花,區(qū)別在于切割材料可以處理一個放電,以及以一個精確的形式可以通過。雖然電火花已經(jīng)擁有許多優(yōu)點，但是電火花加工微模具時通常由于熱影響層會出現(xiàn)表面粗糙和許多小裂痕。用手工研磨完成電火花加工表面已經(jīng)被應(yīng)用。但是因為這項技術(shù)需要技術(shù) 和技能,所以這是費時和昂貴的
研究的最終目標(biāo)就是構(gòu)建一個擁有可以處理光滑表面的電火花的自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將可以生產(chǎn)小零件和模具。這是進(jìn)行了相同的機(jī)器工具理想的終點技術(shù),因為系統(tǒng)需要高精度和高加工速度。
為了實現(xiàn)這個目標(biāo),首先,一個機(jī)器工具可以在圖1顯示出發(fā)展[1]。它是一個定位機(jī)工具。小型和輕型機(jī)床使布局更加容易。此外,發(fā)達(dá)機(jī)床有五個加工頭可以改變它的加工方法。這些頭消除設(shè)置誤差的工件通過實施幾個加工方法在相同機(jī)床使其從粗加工到精加工。
圖 1.一個定位機(jī)工具
第二,電火花加工和電解加工(電解加工)復(fù)合的加工技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)[2]。電解加工是應(yīng)用于完成一個電火花表面,因為電解加工有個特點,可以產(chǎn)生光滑和無壓力表面沒有困難的監(jiān)測或控制的加工條件[3,4]?！〈送?同樣的加工液和電極用于電火花加工和電解復(fù)合加工。因此,建設(shè)一個簡單的復(fù)合加工自動化系統(tǒng)是可能的與電火花和電解加工流程。通常,一種油性的介質(zhì)用于電火花,化學(xué)電解質(zhì)用于電解加工。 這種液體是都有害環(huán)境和人類健康的。在這項研究中,蒸餾是利用水作介質(zhì)和電解質(zhì)。
摘要中本文研究了兩種類型的電火花和電解加工復(fù)合加工。一是在一個形成電極,,另一個是通過掃描一個簡單的形狀電極。加工與電極掃描應(yīng)用于生產(chǎn)小和各種形狀的組件。
此外,為了獲得一個非常光滑的表面,將電解加工研磨機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用到一個電火花加工表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨混在一起的電解液，去除氧化表面的磨料層是由電解加工生成。其去除導(dǎo)致產(chǎn)量電解加工過程在電解加工中因為氧化層阻礙了電流流。
在這個研究目標(biāo)如下
·在電解加工同樣的機(jī)床展示電火花加工和復(fù)合加工。
·顯示的可能性,通過比較,電解加工研磨加工結(jié)果只有電解加工,只有研磨和電解加工研磨，電解加工研磨過程中研究適當(dāng)?shù)臈l件。
·展示了表面處理的復(fù)雜形狀孔使用復(fù)合的加工。
2．電火花加工和電解加工復(fù)合加工與形成電極
電火花成型和電解加工完成復(fù)合的加工與電極形成的這一節(jié)中討論。這個在同一機(jī)床按順序執(zhí)行以下步驟。首先,進(jìn)行了電火花成型電解液內(nèi)充滿蒸餾水。一個3毫米使用銅桿直徑，工作材料是61 HRC硬化鋼。第二, 通過改變電解加工孔一個電解加工的電火花電源完成實施。這個相同的電極(銅)和加工液(水)被使用在復(fù)合的加工中。實施前這樣一個復(fù)合的加工實驗,初步實驗在每個加工過程進(jìn)行了這是為了調(diào)查每一個加工過程的適用條件。
2.1. 初步電火花加工實驗
初步的實驗進(jìn)行了電火花加工孔。圖2顯示了洞的深度和電極磨損和加工時間。在早期階段,深度增加和時間成正比。然后,去除效率降低，這種現(xiàn)象是由于以下過程:首先,洞的深度增加隨著時間的推移;第二,沖洗出來污染物變得困難；最后,放電頻率由于污染變得降低，隨著孔深的傾向顯示了相同的磨損。其的比值,長度洞的深度約為20%。
2.2. 初步電解加工實驗
電火花進(jìn)行了4分鐘,初步電解加工孔對這個洞進(jìn)行了加工。圖3顯示了表面粗糙度和電解加工加工時間的關(guān)系。為了停止排出,只有切斷電容在加工方法從電火花加工到電解加工的改變。 為了避免短路,電阻是必需的。因此,使用相同的電阻在電解加工。 電解加工差距定義區(qū)別為完成的寬度和電極的凹槽直徑。電火花加工的粗糙度機(jī)加工表面通過應(yīng)用電子反制可以提高。120年之后,最初的粗糙度Ra1毫米被降低到Ra0 6毫米。另一方面,電火花差距顯示在10毫米電解加工加工時間0年代。在早期階段,電解加工差距迅速增加,增加的速率隨電解加工時間推進(jìn)。因為表面粗糙度有一個穩(wěn)定的值經(jīng)過加工研究時間的120年之后,電解加工加工時間設(shè)定在120年在孔精加工過程的復(fù)合加工實驗。那是沒有穿的電極在電解加工中。
圖2.深度的孔和刀具磨損和加工時間電阻: 460 o;電壓:200 V;電容:10 nF
圖3. 表面粗糙度和電解加工差距與加工時間電阻:460 o;電壓:200 V
2.3. 復(fù)合加工實驗
對復(fù)合的加工進(jìn)行了實驗。這個形成電極加工從直徑3毫米和一個直徑0.5毫米銅桿平方端銑刀。這個高度是500毫米的模型。電火花加工進(jìn)行了這個電極的實驗。圖4(a)展示了一個電火花形孔照片，洞的深度是600 mm。圖4(b)顯示了電解加工完成孔。相同的電極(銅)和加工液體(水)是用于電子反制。電解加工孔研究完成時間是120年。電火花加工粗糙表面是提高反演電解加工。一個表面粗糙度從Ra1.0毫米到0.6毫米降低。圖4表明,電火花和電解加工復(fù)合加工成功發(fā)展了起來。
3.掃描電火花加工和電解加工復(fù)合加工
雖然電火花和電解加工復(fù)合加工可以在同一臺機(jī)器上用執(zhí)行工具形成電極,電極磨損長度孔深度電火花加工之比是20%。很難維持高形成精度形成的電極。
另一種類型的復(fù)合加工在這一節(jié)中研究防止效應(yīng)的電極磨損。電火花和電解加工是由掃描一個直徑1毫米的銅桿。掃描電火花[5]和電解加工技術(shù)使用一個小而簡單的形狀電極在一個短的時間、復(fù)合的加工和覆蓋各種各樣的加工形狀不需要形成電極。
首先,進(jìn)行電火花加工容器內(nèi)裝滿了蒸餾水。它是用一個直徑1毫米的銅桿，這個工作材料是硬化鋼。第二,通過改變進(jìn)行從一個電火花到電解加工功率的供應(yīng)在相同的電極(銅)和加工液(水)用于復(fù)合的加工。
圖5顯示了掃描方向的電極在電火花加工的過程。電極是美聯(lián)儲在Z方向為了彌補(bǔ)磨損產(chǎn)生的電極。這個垂直運動的電極到水平運動的電極稱為比率對角線。在早期階段, 如果對角線保存常數(shù)，深度所加工槽的增加的運動是其在X和/或Y方向的比率。后來,變成一種常態(tài)的溝槽深度。
3.1. 掃描電火花
圖6顯示了變化的橫截面加工槽的比率來對角線供給。十字架部分是測量表面粗糙度的測試儀。而槽的深度的增加而增加這個比率的對角線供給, 這個槽截面的形狀變成三角形。這是歸因于以下原因：掃描電極是穿一個錐形狀,因為電極磨損發(fā)生掃描方向和電極旋轉(zhuǎn)在前面的部分。這個的槽的形狀的截面是復(fù)制橫截面的形狀的電極。錐形狀的電極取決于比對角線供給。而磨損率的測量電極沒有因為它是難以衡量的去除量電極和工作材料,電極的磨損率只要在這部分的衡量電氣條件中的電火花鉆井。在本節(jié)第二章詳細(xì)介紹了磨損率與電有關(guān)的條件沒有多大區(qū)別。
圖4. 加工孔的照片:(一)在電火花;(b)在電解加工;和形成電極:(c)在加工;和(d)在電解加工。
圖5. 掃描方向的電極
3.2. 掃描電解加工
掃描電解加工進(jìn)行電火花加工后。一個加工電壓150 V,電容47 nF,電阻的220歐姆,和比對角供給的設(shè)置1/80是為電火花加工條件。只有電容是切斷了從電火花加工過程發(fā)生變化到電解加工。 電解加工掃描路徑的電極是電火花加工一樣。 供給的比例是0對角線。圖7顯示了電極的表面粗糙度和電解加工差距比例速。在電火花通過應(yīng)用電子反制使加工的表面粗糙度可以改善。粗糙度Ra從最初的0.9毫米到0.2毫米。另一方面,電火花電極間隙隨進(jìn)給速度增加的。
圖6. 橫截面的變化對加工槽的比的對角供給。電極:銅;工件:淬火鋼;電壓:150 V;電容:47 nF;電阻:220 o
圖7. 表面粗糙度和電火花間隙與進(jìn)給速率的電極
3.3. 掃描電火花加工和電解加工復(fù)合加工
復(fù)合的加工實驗通過掃描電極證明，一個盒子形狀的一個3毫米平方空腔與基礎(chǔ)形狀的加工使用硬化鋼。圖.8顯示了掃描路徑的電極的腔加工。圖8所示掃描路徑包括四個步驟。這個循環(huán)重復(fù)的腔加工。 圖9顯示了照片的,在電火花加工形狀的腔和電解加工完成腔。首先,進(jìn)行電火花加工與1/80比例的對角供給。這個循環(huán)是圖8所示的重復(fù)12次。它腔的深度是700毫米。電解加工完成后進(jìn)行電火花加工。進(jìn)料量的電極是10毫米/秒。掃描路徑在一樣的情況下使用電火花，掃描的數(shù)量時間一樣，電火花和電解加工在同樣的機(jī)床用序列上進(jìn)行。相同的電極(銅)和加工液(水)是用于電火花加工和電解加工。
電火花加工的加工時間是2小時30分鐘,電解加工是30分鐘。表面粗糙度在電火花加工因改進(jìn)而采用電解加工。底部的孔的表面粗糙度由Ra1.23毫米是降低到Ra0.5毫米。 圖9表明,電火花加工和電解加工復(fù)合加工的成功是通過掃描電極。
圖8. 掃描路徑的電極對腔行進(jìn)
經(jīng)過電火花加工（Ra1.23um） 經(jīng)過電解加工（Ra0.5um）
圖9. 電火花加工的照片腔和電解加工完成腔 電極:銅;工作:淬火鋼;電壓:150 V;選擇供給:0.25毫米;比的對角供給中電火花:1/80;進(jìn)給速率在電解加工:10毫米/ s
4. 電火花和電解加工研磨復(fù)合加工
在前面的小節(jié)中,用電火花和電解加工復(fù)合進(jìn)行加工，電火花加工的表面粗糙度通過應(yīng)用電子反制由Ra1.0毫米可以減小到Ra0.2毫米。雖然表面是光滑后電解加工,鏡面加工表面采用電解加工無法生產(chǎn)。因此,為了得到一個平滑的表面(小于0.1毫米的Ra),電解加工研磨,這是一個新開發(fā)的技術(shù),應(yīng)用于電火花加工的表面。在電解加工研磨、陶瓷研磨是混合入電解液。在磨料是由電解加工去除表面氧化層，生成的結(jié)果是一種高效電解加工的過程,因為氧化層關(guān)掉了流動電流在電解加工。
4.1. 電解加工研磨的有效性
為了知道電解加工研磨的有效性,三種加工單獨進(jìn)行了一個盲人孔表面加工,電火花:只有電解加工,只有磨料拋光,電解加工磨。工作材料是61 HRC淬火鋼,直徑3毫米銅桿用作電極。這些洞的底部表面比較。在實驗中,氧化鋁粉末混入電解液(水)。晶粒尺寸是5.5毫米和濃度是60 g / 升。圖10顯示了粗糙度是電解加工研磨比其他兩種加工的差別,而加工時間與電解加工研磨時間其他兩種加工方法。因此,它是表明,電解加工研磨是消除電火花疙瘩一種有效的方法。
4.2. 表面粗糙度和晶粒尺寸之間的關(guān)系
圖11顯示了表面之間的關(guān)系表面粗糙度和顆粒大小。如前所述,氧化鋁粉末混合入平均晶粒尺寸的2,5.5,9、13毫米,用的密度是60 g / 升的電解液。。表1顯示了晶粒尺寸和導(dǎo)電率的電解液。是一個3mm直徑的半圓電極截面,這,使用是為了提供研磨底部表面的孔。旋轉(zhuǎn)的速度電極是3000 rpm。 所有電解加工研磨表面粗糙度在這個研究是平滑比最好的表面粗糙度與電解加工(Ra0.2毫米)。 雖然沒什么數(shù)據(jù)傳播在表面粗糙度與5.5、9、13毫米尺寸、表面粗糙度具有最大2毫米Ra值和最小沒有值,見圖11。它認(rèn)為沒有價值最低,因為相對的為電解質(zhì)提高電解加工效應(yīng)和移除更多區(qū)域的工作materialwhen工作材料之間的距離和電極更接近。而且,因為電解加工的空白加工條件的研究變得更大比晶粒大小,旋轉(zhuǎn)的電極和電解液的粘度不能申請足夠的能量到砂去除氧化層的工作材料。因此,Ra值是最大的有2毫米大小的影響。因為復(fù)合加工是不夠的。預(yù)計,如果電解加工拋光差距變得更緊密的通過改變加工條件(轉(zhuǎn)速的電極、電解液導(dǎo)電率和加工電壓等)、低粗糙度(Ra)加工可以用2毫米的材料
（a）經(jīng)過電火花加工 （b）只有電解加工 （c）只有拋光 （d）電解加工+拋光（電解研磨）
表面粗糙度（Ra um） 1.0 0.3 0.5 0.07
電火花加工時間（min） — 4 4 3
圖10.加工孔的表面。電極:銅;加工液體: 水
4.3. 電解液的電導(dǎo)率 和表面粗糙度之間的關(guān)系
因為電火花和電解加工研磨污泥混合成電解液,電解質(zhì)的導(dǎo)電率增加如果數(shù)量的復(fù)合加工時間相同電解液。因此,許多電火花和電解加工研磨是實施和電導(dǎo)率,電解液測量顯示表面粗糙度之間的關(guān)系和電導(dǎo)率的電解質(zhì)。磨料的的平均晶粒尺寸為5.5毫米被用在這個實驗。這個底表面的每個加工孔測量。圖。12顯示了和表面粗糙度之間的關(guān)系電解液的電導(dǎo)率。雖然有數(shù)據(jù)傳播價值的表面粗糙度的洞穴作為電解液的電導(dǎo)率的變化,趨勢顯示的值隨表面粗糙度的增加電解液的導(dǎo)電性。相對光滑的表面研磨可以執(zhí)行與高電解液的導(dǎo)電能力。另一方面,加工間隙的增加而增加電導(dǎo)率因為目前的電解液密度增大。一個大加工間隙導(dǎo)致貧困形成精度。此外,認(rèn)為高電解質(zhì)電導(dǎo)率導(dǎo)致電極磨損、腐蝕的材料和工作電火花加工。為了應(yīng)對工作質(zhì)量要求如表面粗糙度和形式的準(zhǔn)確性實際應(yīng)用,重要的是要控制電解液的導(dǎo)電能力。
圖11. 表面粗糙度之間的關(guān)系和晶粒尺寸 電壓:15 V
表1 粗糙度,晶粒尺寸和電導(dǎo)率的電解質(zhì)
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粗糙度（#） 晶粒大?。╱m） 導(dǎo)電性（us/cm）
圖12. 表面粗糙度和電導(dǎo)率之間的關(guān)系的 電解液:電壓:15 V;晶粒尺寸:5.5毫米
與半圈 有太陽和行星運動
圖13. 搭接孔與旋轉(zhuǎn)電極和太陽和圓狀 行星運動電極
圖14. 電火花加工和電解加工研磨復(fù)合加工的例子
4.4. 電解加工研磨運動工具
表面粗糙度之間的關(guān)系,顆粒大小和表面之間的關(guān)系粗糙度和電導(dǎo)率的電解質(zhì),是節(jié)4.2和4.3所示。在這些部分,旋轉(zhuǎn)電極截面,是一個半圓,用因為它是必要的供應(yīng)足夠的電解質(zhì),這是一個混合磨料。在這種情況下,截面的電極應(yīng)加工完美圓狀否則,一個坑或投影生成中心的底部表面的孔。此外,表面沒有一個鏡面拋光,因為它有一個同心環(huán)結(jié)構(gòu)。在為了克服這些問題,太陽和行星運動應(yīng)用于復(fù)合的加工。電極和工作是旋轉(zhuǎn)并設(shè)置一個中心之間的距離旋轉(zhuǎn)。圖13顯示了一個搭接孔的照片只有旋轉(zhuǎn)一個直徑3毫米的半圓電極和太陽和行星移動3毫米直徑電極。底部表面的孔和一個半圓電極有投影和一個同心環(huán)結(jié)構(gòu)?？椎谋砻娲植诙葹?.07毫米Ra。在另一方面,表面與太陽和行星運動電極沒有坑,投影和同心環(huán)結(jié)構(gòu)。中心區(qū)域的孔有一個鏡面磨光表面。它的粗糙度面積是Ra0.06毫米。認(rèn)為復(fù)合形狀面可以完成了應(yīng)用組合的電解加工研磨和電火花與電極掃描技術(shù)。
另一個孔加工與電火花加工和電解加工研磨復(fù)合的加工,如圖14。而直徑的孔的橫截面變化的孔深變化,內(nèi)表面的孔平滑通過應(yīng)用電火花和電解加工研磨復(fù)合的加工技術(shù)。
5. 結(jié)論
(1)電火花和電解加工復(fù)合加工:與形成電極和通過掃描電極與簡單的形狀演示?！ ?
(2)可能性的電火花加工和電解加工研磨復(fù)合加工技術(shù)顯示?！ ?
(3)電火花表面是應(yīng)用電解加工研磨提高到Ra0.06毫米。
(4)太陽和行星電極運動是新應(yīng)用電解加工研磨,表面精加工的復(fù)合的孔形狀是成功地進(jìn)行
參考文獻(xiàn)
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本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
題目：油箱蓋鍛模電解加工工裝設(shè)計
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2013年 5 月
油箱蓋熱鍛模電解加工工裝設(shè)計
摘 要
電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理將工件加工成型的一種特種加工方法。其材料的減少過程以離子的形式進(jìn)行,由于金屬離子的尺寸非常微小，因此這種微溶解去除方式使得電解加工技術(shù)在制造領(lǐng)域有著很大的發(fā)展?jié)摿?。特別是對于難切削加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢，在航空、航天推進(jìn)器以及兵器制造上得到廣泛的應(yīng)用，成為國防工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵制造技術(shù)。
根據(jù)研究對象油箱蓋熱鍛模，設(shè)計一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）油箱蓋熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽極）之間的絕緣等問題。
關(guān)鍵詞：電解加工，油箱蓋鍛模，工裝設(shè)計
Forging die and its oil electrochemical machining tooling
Abstract
Electrochemical machining is based on the principle of metal electrochemical anodic dissolution in the electrolyte will be a special processing method for workpiece processing. The material reduction process to ionic form, due to the tiny size of metal ion, has great potential of development so that the micro dissolve and remove makes electrochemical machining technology in micro manufacturing field. In particular has significant advantages for processing hard machining materials, complex shape or thin-walled parts, widely used in aviation, aerospace propulsion and the manufacture of weapons, become the key manufacturing technology of national defense in industrial production.
According to the research object coupling ring of hot forging die, electrolytic processing to design a set of processing the hot forging die, including: ( 1 ) connecting the ECM cathode ring hot forging die; ( 2 ) fixture clamping device of hot forging die machining cathode and workpiece; ( 3 ) the use of Pro/E, UG and other software to draw a connection ring of hot forging die electrochemical machining tooling 3D assembly drawing. Electrolytic processing apparatus should not only ensure the workpiece clamping and positioning, but also should consider conducting, fluid, flow field distribution, not processing surface protection, workpiece and tool (i.e., positive and negative, yin and Yang ) insulation problem between.
`Key Words: Electrochemical machining, a connecting ring forging die, fixture design
Ⅱ
目錄
目 錄
摘要……………………………………………………………………………….…...I
Abstract……………………………………………………………………. …….….II
1 緒論………………………………………………………………………………..1
1.1電解加工基本原理 …………………………………………………………1
1.2電解加工的工藝特點 ………………………………………………………6
1.3 電解加工的應(yīng)用 …………………………………………………………...8
1.4 電解加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀 ………………………………………………...8
1.5 課題研究內(nèi)容……………………………………………………………… 9
2 油箱蓋熱鍛模電解加工陰極設(shè)計………………………………………...12
2.1 陰極材料的選擇 ………………………………………………………….16
2.2 陰極的尺寸設(shè)計 ………………………………………………………….16
3 油箱蓋熱鍛模電解加工工裝夾具設(shè)計 ………………………….. …….19
3.1油箱蓋熱鍛模夾具定位設(shè)計 ……………………………………………..19
3.2 油箱蓋熱鍛模夾具裝夾設(shè)計 …………………………………………….20
3.3 底座設(shè)計 ………………………………………………………………….23
3.4 油箱蓋熱鍛模導(dǎo)電方式 ………………………………………………….23
3.5 油箱蓋熱鍛模供液方式 ………………………………………………….25
3.6 油箱蓋電解流場的設(shè)計 ………………………………………………….25
3.7工裝的絕緣密封 …………………………………………………………..27
3.8 工裝總體設(shè)計圖 ……………………………………………………….…27
4 油箱蓋熱鍛模電解加工工裝工作原理…………………………………. 29
總 結(jié) ……………………………………………………………………………....30
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………….31
致 謝 ………………………………………………………………………….….33
畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 ……………………………………………34
畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 ………………………………………………35
Ⅲ
畢業(yè)設(shè)計（論文）
1 緒論
1.1電解加工基本原理
電解加工（Electrochemical machining, 簡稱ECM）是利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理，將零件加工成形的，加工過程中工具陰極和工件陽極不接觸，具有加工不受材料強(qiáng)度和硬度限制、工具陰極無損耗、不會產(chǎn)生加工變形和應(yīng)力以及加工質(zhì)量好、生產(chǎn)率高等優(yōu)點。因此自電解加工問世以來，就受到制造業(yè)的廣泛重視，被應(yīng)用于加工機(jī)械加工困難的整體葉輪、葉片、炮管膛線等零件以及難加工材料成分的零件，還在鍛模、齒輪和各種型孔以及去毛刺等方面取得廣泛的應(yīng)用。隨著整個制造業(yè)向精密化、化發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中大量的結(jié)構(gòu)對其制造精度和制造工藝提出了越來越嚴(yán)格的要求，電解加工技術(shù)面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，在擴(kuò)展新的應(yīng)用領(lǐng)域、提高加工精度和穩(wěn)定性、與其它加工技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用等方面。
圖1.1電解加工過程示意圖
電解加工（Electrochemical Machining（ECM）），是利用陽極溶解的原理并借助于成型陰極將工件按一定的形狀和尺寸加工成型的一種加工工藝方法。其理
1
論基礎(chǔ)是1834年法拉第發(fā)現(xiàn)的金屬陽極溶解基本定律，即法拉第定律。圖1.1所示為電解過程示意圖，圖中顯示金屬鐵電解的過程，它由電解質(zhì)溶液、直流電源、連接電源正極的工件陽極、連接電源負(fù)極的工具陰極組成。當(dāng)接通電源后，電解反應(yīng)并未開始就發(fā)生，只有當(dāng)電壓升高到臨界值（分解電壓）后，電解過程才開始，在陰極處開始有氣泡生成，陽極處開始有電解產(chǎn)物出現(xiàn)。
在陰極和陽極的電極/溶液界面上發(fā)生主要電化學(xué)反應(yīng)過程為：
陽極一側(cè)：
Fe=Fe2++2e(陽極溶解)
Fe2++2OH-+O2=Fe(OH)2↓(淡綠色絮狀物)
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓(紅棕色絮狀物)
陰極一側(cè)：
2H++2e=H2↑（逸出氫氣）
如果陽極只發(fā)生陽極溶解而沒有析出其它物質(zhì)，則根據(jù)法拉第第一定律，陽極溶解的金屬質(zhì)量為:
M=kQ=kIt、
陽極溶解的金屬體積為:
V=M/ρ=KIt/ρ=ωIt
從電解加工的試驗中可以得出，實際加工過程陽極金屬的溶解量并不和理論的計算量相同，通常是理論計算量會大于實際的溶解量，極少數(shù)情況也會發(fā)生實際溶解量大于理論計算量的情況。其原因是在理論計算時，采用了“陽極只發(fā)生確定原子溶解而沒有其它物質(zhì)析出”這一假設(shè)，而實際加工情況是：
1) 實際溶解的原子價比計算用的原子價要高或低；
2) 除金屬溶解外還有一些副反應(yīng)消耗了一部分電流；
3) 金屬有時在電解加工過程中由于材料組織不均勻或金屬材料與電解液的匹配不當(dāng)發(fā)生剝落而不是完全由金屬均勻溶解所致。
為了表示這個實際和理論的差別，引入電流效率概念來表示實際溶解金屬所耗用的電量和通過陽極總電量的比例關(guān)系。電流效率η定義為：
η=理論去除量/實際去除量
影響電流效率的因素有：電流密度，電解液的種類、濃度及溫度等工藝條件。其中，作為計算電解加工速度、分析電解成型規(guī)律的必要參數(shù)之一，電流密度對于電流效率的影響可以通過實驗獲得兩者之間的關(guān)系曲線，即η-i曲線。
電解加工是一種由兩類導(dǎo)體串聯(lián)形成的電化學(xué)系統(tǒng)，電子得失的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在兩類導(dǎo)體界面，即電極的雙電層（如圖1.2）。關(guān)于電極的定義，在電解加工中習(xí)慣把它看成工具陰極和工件陽極，而從電化學(xué)的概念來理解，電極應(yīng)當(dāng)是包括金屬電極連同其相鄰溶液的整體，表示為電極/溶液。電解加工與普通電化學(xué)系統(tǒng)不同的是兩極間距離小，一般為0.10～0.60mm，電流密度遠(yuǎn)高于普通的電化學(xué)系統(tǒng)，作為電極/溶液界面金屬的工件陽極，伴隨著氣體析出，金屬元素也隨之溶解。界面的溶液由于高速液體沖擊，電極表面擴(kuò)散層厚度大大減小，濃度梯度變大，雙電層結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，流體動力因素極大地影響了電化學(xué)步驟的液相傳質(zhì)過程。同時由于大量氣體在小間隙內(nèi)形成氣液混合體，加上溫度、蝕除產(chǎn)物的變化，使界面及極間狀態(tài)十分復(fù)雜，這也是導(dǎo)致電解加工過程不能徹底保證穩(wěn)定性和精度的重要原因。
電極反應(yīng)發(fā)生在電極和溶液界面上，在一般的電化學(xué)系統(tǒng)中，界面的性質(zhì)對反應(yīng)速度影響很大，一方面表現(xiàn)在電極材料及其表面狀態(tài)，另一方面為界面存在電場所引起的特殊效應(yīng)，這是因為界面上存在著離子雙電層電位差、表面偶極層的電位差、吸附雙層的電位差（如圖1.3）。
在一般電化學(xué)系統(tǒng)中形成的離子雙電層，電極表面只有少量剩余電荷，所產(chǎn)生的電位差不大，但它對電極反應(yīng)的影響卻很大，如果電位差為1V，界面上兩層電荷間距的數(shù)量級為10-10m，則雙電層的場強(qiáng)為E=V/L=1010V/m。離子雙電層之所以能達(dá)到如此大的場強(qiáng)，就是因為兩層電荷的距離太小，這樣的場強(qiáng)足以使一般條件下本來不能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)變得可以進(jìn)行，如電解水。當(dāng)然也可使電極反應(yīng)速度發(fā)生極大變化，例如當(dāng)界面電位改變0.1～0.2V，反應(yīng)速度可改變l0倍。在場強(qiáng)的數(shù)量級超過106V/m時，任何電介質(zhì)均被擊穿放電，引起電離，只不過電化學(xué)體系中可供擊穿的粒子均在雙電層外。而電解加工系統(tǒng)的電流密度及電極表面剩余電荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般電化學(xué)系統(tǒng)，這也是電解加工能夠進(jìn)行的主要因素。實際加工時，陽極溶解形成的加工間隙很大程度上受間隙流場、電場的影響，因為工件與陰極間的幾何形狀差異使流場不能均勻分布，氣、液和固三相流間隙的成形規(guī)律十分復(fù)雜，沿程氣泡率、電解產(chǎn)物和溫度的變化使工件溶解速度不能恒定，雜散腐蝕引起已加工面的二次蝕除使加工間隙失控。工件陽極的電極/溶液界面是形成最終成品的表面，在其發(fā)生的電化學(xué)過程是零件成形的實質(zhì)過程，因此電解加工間隙的核心是工件電極/溶液界面，即電極的雙電層。
圖1.2雙電層分布示意圖
圖1.3電極溶液界面電勢示意圖
液相傳質(zhì)有電遷移、擴(kuò)散和對流三種方式。間隙中從電極到溶液理論上可分為雙電層、擴(kuò)散層和對流層三層，從擴(kuò)散層向外為對流層，以對流傳質(zhì)為主。在緊靠電極表面的薄層液體中，不管攪拌作用如何強(qiáng)烈，電遷移和擴(kuò)散過程作為電極過程的一部分仍起著重要作用。當(dāng)電極表面溶液當(dāng)電極上有電流通過時，三種傳質(zhì)方式同時存在，各區(qū)域的傳質(zhì)方式以一種或兩種為主。電解加工采用高壓泵強(qiáng)力輸液，對流速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)散速度，具有實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的條件。從所傳輸?shù)牧Ｗ忧闆r看，電遷移傳輸?shù)氖钦?fù)離子，擴(kuò)散和對流傳輸?shù)目梢允请x子、分子，也可以是其他微粒。在電遷移和擴(kuò)散過程中，溶質(zhì)與溶劑之間存在著相對運動；在對流傳質(zhì)過程中，溶液的一部分相對于另一部分做相對運動，而運動的這部分溶液中不存在溶質(zhì)和溶劑的相對運動。陽極處開始有電解產(chǎn)物出現(xiàn)。[1]
由于電解加工的工件電極本身是加工對象，兩極的形狀不是任意設(shè)計的，電極表面不可能靠改變形狀獲得均勻的擴(kuò)散層。雖然電解加工采用高壓泵高速輸送電解液，極大程度消除了因擴(kuò)散阻力引起的濃差極化，但是由于電解加工的對象一般形狀較復(fù)雜，在工件不同部位的傳質(zhì)過程存在區(qū)別。復(fù)雜零件的電解加工，間隙各處流場不均勻，并且因為電遷移、擴(kuò)散、對流所傳輸?shù)碾x子、粒子種類和速度的差異，必然造成電解加工電極表面各處電極過程不均勻。三種傳質(zhì)方式在間隙中的不同分布、在電極表面附近溶液層中的不同比例對電極過程的影響，成為間隙形成過程中間隙不能均勻分布的重要因素。即使形狀簡單，從供液孔到加工間隙的過水面積的變化也不可避免，造成空穴、束流等。這些也是目前仍然無法找到電解加工過程中實時檢測間隙分布規(guī)律的因素。微細(xì)電解加工時，由于工具電極直徑只有幾十微米到幾百微米左右，高壓、高速的電解液沖刷會影響加工精度和破壞微細(xì)電極，所以通常采用靜液或相當(dāng)于靜液電解槽內(nèi)加工，這樣就會使加工間隙中電解液供液困難，新鮮電解液很難流入加工間隙，電解產(chǎn)物和電解產(chǎn)生的熱量也很難排除，因此，微細(xì)電解加工中必須考慮如何改善小間隙內(nèi)電解液的充足供給和電解產(chǎn)物與電解熱的排出問題。在超純水微細(xì)電解加工中，超純水屬于低濃度、低電導(dǎo)率的電解液，并擁有較低的粘度，可以減少流動的壓力損失并加快熱量及產(chǎn)物的遷移，從而可運用于小間隙加工；另外，其較高的熱容可防止沸騰和空穴的形成，有利于小間隙、高電流密度的加工。
電解加工以其加工速度快、表面質(zhì)量好、凡金屬都能加工而且不怕材料硬、韌、無宏觀機(jī)械切削力、工具陰極無損耗、可用同一個成形陰極作單方向送進(jìn)而成批加工復(fù)雜型腔、型面、型孔等優(yōu)點，在20世紀(jì)60年代初，首先在炮管膛線和航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用，其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于鍛模型腔、深孔、小孔、長鍵槽、等截面葉片整體葉輪的加工以及去毛刺等領(lǐng)域，取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。但是，在70年代以后，隨著國際市場經(jīng)濟(jì)競爭形式的變化，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，生產(chǎn)批量減小，使得電解加工的適用范圍也發(fā)生變化?？傮w看應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求卻越來越高。
在經(jīng)歷大約20年的低潮后，從20世紀(jì)90年代后期起，電解加工又重新煥發(fā)了生機(jī)。其研究機(jī)構(gòu)及人員逐漸壯大，應(yīng)用領(lǐng)域(尤其在航天、航空、軍工領(lǐng)域)有所擴(kuò)展，研究成果及論著數(shù)量激增，工藝技術(shù)水平及設(shè)備性能均達(dá)到了一個新的高度。
電解加工的基本原理是電化學(xué)陽極溶解，如圖1.1所示。此種加工技術(shù)要求被加工的工件必須為導(dǎo)電材料，工具通常為紫銅、黃銅或不銹鋼材料。加工時，工件接電源正極，工具接電源負(fù)極，電源電壓通常為5～20V，加工電流密度為20～200A/cm2。工具電極向工件低速進(jìn)給，使陰極和陽極之間保持較小的加工間隙（0.1～0.8mm），同時，使具有一定壓力（0.5～2MPa）的電解液從間隙中流過，這時陽極工件的金屬材料被逐漸溶解，電解產(chǎn)物被高速流動的電解液帶走，從而將工件加工成型。[2]
圖1.4電極反應(yīng)中電子與離子轉(zhuǎn)移過程示意圖
根據(jù)法拉第第二定律，推導(dǎo)出電解加工中陽極工件成型規(guī)律的方程組，可寫作：
（1-1）
上式中——間隙電解液中的歐姆壓降（）；
——陰、陽極之間的電壓（）；
——電解加工的陰、陽極電極電位值總和（）；
——電流密度（）；
——電解液的電導(dǎo)率（）；
——電解加工間隙（）；
——工件的加工速度（）；
——電流效率；
——被電解物質(zhì)的體積電化學(xué)當(dāng)量（）；
一般情況下，采用鉆削加工的孔具有良好的幾何精度和形位精度，并且其加工經(jīng)濟(jì)性較好，所以一直是主要的孔縫加工手段。但鉆削小孔存在的主要問題有：鉆頭剛性較差，扭矩及軸向力大，工作時易彎曲、折斷，刀具壽命短，切屑不易排出，鉆頭冷卻困難，入鉆時難以定心，加工生產(chǎn)率低等。
為達(dá)到一定的鉆削速度，多采用每分鐘萬轉(zhuǎn)以上的鉆頭轉(zhuǎn)速，配合很小的進(jìn)給量，故對整臺機(jī)床主軸系統(tǒng)的精度要求很高。近年來發(fā)展的振動切削加工通過使工件相對于鉆頭作一定頻率和振幅的軸向振動，可解決入鉆時難以定心、鉆偏、排屑和斷屑等問題，在加工精度和表面質(zhì)量均有明顯改善，但生產(chǎn)效率降低。此外，采用微小的立銑刀銑削加工可以獲得很高的加工速度和良好的斷屑排屑，且通過控制走刀軌跡可以加工幾何形狀復(fù)雜的孔縫結(jié)構(gòu)，不過鉆削加工無法加工比刀具更硬的材料，且存在加工應(yīng)力和毛刺。
1.2電解加工的工藝特點
與常規(guī)的切削加工方法相比，切削加工是依靠硬的工具擠壓軟的工件，使工件上多余的金屬脫離工件基體到達(dá)成型目的。然而，在電解加工中，陰、陽極是不接觸的，在陽極上發(fā)生電化學(xué)溶解反應(yīng)，陽極的金屬原子一個一個地脫離陽極表面，在陰極上發(fā)生析氫反應(yīng)。因此，電解加工具有如下特點：
4
畢業(yè)設(shè)計（論文）
(—)
( + )
1
vf
(a) 加工開始
(b) 加工終止
(—)
( + )
vf
2
3
4
1——電解加工電源；2——工具陰極；3——工件陽極；4——電解液
圖1.5 電解加工原理簡圖
（1）加工范圍廣。電解加工是一種非接觸式加工，工具材料可以是較軟的易加工的金屬材料，電解加工不受被加工材料的強(qiáng)度、硬度、韌性的限制，幾乎可以加工所有的導(dǎo)電材料，加工后工件材料的金相組織基本不發(fā)生變化。因此，它常用于加工硬質(zhì)合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難切削加工材料以及薄壁、易變形工件。
（2）加工效率高。常規(guī)的切削加工需要多次切削才能達(dá)到零件的尺寸精度，然而，電解加工通過簡單的進(jìn)給運動，一次進(jìn)給加工出復(fù)雜的型面、型腔等，而且加工速度可以隨電流密度成比例地增加。據(jù)統(tǒng)計，電解加工的加工效率是電火花加工的5～10倍。美國Sermatech公司使用電解加工工藝加工發(fā)動機(jī)部件，提高了生產(chǎn)效率，使得加工時間降低為傳統(tǒng)切削加工時間的一半。而且電解加工速度不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。
（3）加工質(zhì)量好。型面和型腔的加工精度可達(dá)0.05～0.20mm；型孔和套料的加工精度可達(dá)0.03～0.05mm；對于一般中、高碳鋼和合金鋼，可穩(wěn)定地達(dá)到Ra1.6～0.4。
（4）無工具陰極損耗。在電解加工過程中，工具陰極上只發(fā)生析氫反應(yīng)，而不發(fā)生金屬溶解反應(yīng)。
（5）進(jìn)給運動簡單。電解加工的進(jìn)給運動通常是直線運動，而沒有復(fù)雜的曲線運動。
（6）對難加工材料復(fù)雜形狀工件的批量生產(chǎn)，電解加工是一種低成本的工藝。
盡管電解加工具有諸多的優(yōu)點，但是也存在一些局限性，主要表現(xiàn)為：
（1）加工精度和加工穩(wěn)定性不高。電解加工中，影響加工精度和穩(wěn)定性的因素較多，包括電解液流場、加工間隙電場、加工電源電壓、進(jìn)給速度等10多個因素。
（2）工具陰極的設(shè)計和修正比較麻煩，周期長，因而電解加工只適合大批量生產(chǎn)。對于單件小批量生成，成本較高。
（3）電解加工所需的附屬設(shè)備較多，占地面積較大，而且機(jī)床需要足夠的剛性和防腐蝕性能，造價較高。電解產(chǎn)物需進(jìn)行妥善處理，否則將污染環(huán)境。
綜上所述，電解加工對難加工材料、復(fù)雜形狀零件的批量生產(chǎn)是一種高效、高表面質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)的工藝方法，只要加工對象選擇得當(dāng)，發(fā)揮出電解加工的優(yōu)勢，就能收到良好效果。
1.3 電解加工的應(yīng)用
20世紀(jì)60年代初，電解加工工藝首先在炮管膛線和航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的加工中得到應(yīng)用，其后又逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于鍛模型腔、深孔、小孔、長鍵槽、等截面葉片整體葉輪的加工以及去毛刺等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果，電解加工已成為制造業(yè)中一種重要的加工工藝之一。70年代以后，雖然其應(yīng)用范圍有所減小，但應(yīng)用要求更高，且在某些新的領(lǐng)域又得到新的應(yīng)用?，F(xiàn)在國內(nèi)外已廣泛用于葉片、機(jī)匣、深細(xì)小孔、膛線、花鍵等重要零件的加工。近二十年在民用工業(yè)如汽車、拖拉機(jī)、煤機(jī)等的鍛模加工及去除毛刺中也得到了廣泛應(yīng)用。
為適應(yīng)高新技術(shù)的發(fā)展、新型軍工型號研制的需要，以及提高電解加工自身的水平，近二十余年，國內(nèi)外在提高電解加工精度及擴(kuò)大電解加工的應(yīng)用等方面進(jìn)行了大量的研究工作。新型電解液、脈沖電流電解加工、復(fù)合電解加工、數(shù)控展成電解加工等新興工藝方法以及CNC自動生產(chǎn)線、CNC自動機(jī)床等新興電解加工設(shè)備的出現(xiàn)，為實現(xiàn)上述戰(zhàn)略目標(biāo)展現(xiàn)了廣闊的前景。
1.4 電解加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀
隨著越來越多的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中，加工的研究得到越來越廣泛的重視。近幾年來由于許多其它領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝的引入以及對電解加工過程機(jī)理的更深入研究，電解加工一改原來加工精度不高的特點，被應(yīng)用于高精度結(jié)構(gòu)的加工中，在電解技術(shù)方面的研究也迅速發(fā)展起來。
微納米加工的尺寸多在幾微米以下，而普通小型加工尺寸為毫米級，中間的這段范圍（幾微米至幾百微米）稱為meso scale，隨著現(xiàn)代工業(yè)向精密化、化發(fā)展，微電子、航空航天、精密儀器和精密模具等領(lǐng)域中出現(xiàn)了越來越多的金屬結(jié)構(gòu)，而其中大部分的尺寸都是meso scale，它們的加工精度、加工質(zhì)量、加工效率等對產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本有很大的影響，由于上述原因，國外近年來越來越重視meso machining的研究，因此研究這一經(jīng)濟(jì)、高效和實用的加工技術(shù)顯得很有意義。
目前電解加工發(fā)展方向主要有兩方面：一是不斷追求電解加工的極限加工能力，探求微納米尺度上的加工；二是針對目前工業(yè)制造中大量存在的meso scale(尺寸從幾微米至幾百微米)的結(jié)構(gòu)，研究如何采用電解加工經(jīng)濟(jì)、高效地進(jìn)行加工。目前，國內(nèi)外開展這方面的研究主要包括針對硅材料的半導(dǎo)體加工技術(shù)和針對金屬等非硅基材料的加工技術(shù)，前者研究比較系統(tǒng)、成熟；而針對金屬材料，目前發(fā)展了許多不同的加工技術(shù)（如LIGA技術(shù)、電火花加工技術(shù)、激光加工技術(shù)等），雖然加工精度和加工尺寸均能達(dá)到較高的水平，但是存在加工效率低、成本昂貴、加工范圍有限等缺點。
近年來電解加工技術(shù)在整個制造領(lǐng)域，尤其是在meso machining研究中正受到越來越廣泛的重視，美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家的科研機(jī)構(gòu)相繼開展了這方面的研究，并在加工機(jī)理、加工精度等關(guān)鍵問題上取得了一定的進(jìn)展。作為一種新的很有應(yīng)用前景的微型機(jī)械加工技術(shù)，電解加工在國內(nèi)的研究才剛剛起步，需要迎頭趕上。
1.5 課題研究內(nèi)容
根據(jù)研究對象油箱蓋熱鍛模，設(shè)計一套加工該熱鍛模的電解加工工裝，包括：（1）油箱蓋熱鍛模電解加工陰極；（2）裝夾熱鍛模加工陰極和工件的夾具裝置；（3）運用Pro/E、UG等軟件畫出油箱蓋熱鍛模電解加工工裝三維裝配圖。電解加工裝置除了應(yīng)保證工件裝夾和定位外，還應(yīng)考慮導(dǎo)電、供液、流場分布，非加工面的保護(hù)，工件和工具（即正負(fù)極、陰陽極）之間的絕緣等問題。
圖1.6油箱蓋熱鍛模二維圖主視圖
圖1.7油箱蓋熱鍛模二維圖俯視圖
圖1.7 油箱蓋熱鍛模三維
2 油箱蓋熱鍛模電解加工陰極設(shè)計
2 油箱蓋熱鍛模電解加工陰極設(shè)計
因為電解加工對象本身尺寸一般為0.1-1mm，考慮到其相應(yīng)的加工精度，必須采用小間隙加工。電解的加工間隙一般為0.01-0.1mm之間，遠(yuǎn)小于常規(guī)電解加工間隙的尺寸0.1-1mm。在電解加工中，加工間隙的大小和穩(wěn)定程度是對加工得以實現(xiàn)非常重要。
電解加工間隙分為端面間隙、側(cè)面間隙和法向間隙。要保證高的成型精度，除了端面間隙要維持在一個比較小的水平外，側(cè)面間隙的大小隨加工深度的變化也必須保證在較小的范圍，這樣才能保證加工微孔的錐度和加工窄縫側(cè)壁的
垂直度。
在電解加工應(yīng)用和研究的初期，甚至當(dāng)今在實際生產(chǎn)中，還大都采用上述近似的研究方法，最典型的是cosθ法。它是基于如下簡化電場的假設(shè)條件下進(jìn)行研究的。
（1）沿電流線方向，電位梯度不變；在同一電流線上，有相同的電場強(qiáng)度。
（2）從陽極等位面（φa=U）開始，到陰極等位面（φc=0）止，電位逐漸減小，等位面與電流線正交，電流線有陽極指向陰極。
（3）取電流效率η為常數(shù)（對NaCl電解液電解液在任何電流密度條件下可取η為常數(shù)；對NaNO3電解液在高于一定的電流密度條件下η可近似為常數(shù)）；在同一電流線上取電解液導(dǎo)電率к相同。
基于以上假設(shè)，則可認(rèn)為：在同一電流線上，電流密度相同；又因為先前已約定加工出于平衡狀態(tài)，且電解加工間隙很?。?.1～1mm），則在工件被加工表面法向與工具陰極表面法向間夾角不大的情況下，近似認(rèn)為電流線同時垂直工件及陰極表面，取電力線的直線長度替代實際呈弧線形狀的電力線。如此，求解電解加工之間隙長度問題就轉(zhuǎn)化為求解相應(yīng)處電力線長度的問題，可才用歐姆定律建立起近似電流線長度與加工電壓的關(guān)系；再基于法拉第電解定律導(dǎo)出陽極表面電解速度的大小以及最終陰、陽極型面相互之間的幾何關(guān)系。參照圖3.1，其有關(guān)成型規(guī)律的方程組可寫作：
12
畢業(yè)設(shè)計（論文）
UR=U-ΔE （2.1）
（2.2）
va=ηωi （2. 3）
在加工平衡狀態(tài)：
（2.4）
（2.5）
上式中 U—陰、陽極之間的電壓（V）；
δE—電解加工陰、陽極電極電位值總和；
UR—間隙電解液中的電壓降（V）；
i—電流密度（A/cm2）；
к—電解液導(dǎo)電率（1/Ω?cm）；
Δ—電解加工間隙（cm）；
θ—陰極送進(jìn)速度v與工件陽極表面法向之間的夾角；
Δθ—對應(yīng)上述θ=0處的平衡加工間隙（cm）；
Δh—對應(yīng)θ=0處的平衡加工間隙，通常又稱端面平衡間隙（cm）；
Va—陽極被加工表面的法向蝕除速度，通常簡稱為工件加工速度（cm/s）；
v—工具陰極送進(jìn)速度（cm/s）；
η—電流效率；
ω—體積電化當(dāng)量（cm3/A?s）。
圖2.1 基于簡化電場的成型規(guī)律描述——cosθ
以上方程組就是基于簡化電場進(jìn)行成型規(guī)律計算和陰極設(shè)計的實用計算式，也就是常用的cosθ法。
電解加工陰極的設(shè)計除了最常用的cosθ法外，對于一些加工性狀簡單的工件，可以采用等間隙分布的原則進(jìn)行陰極的設(shè)計。等間隙分布的原則是指在工件原有的尺寸上進(jìn)行同等間隙的縮放，縮放后得到陰極的形狀尺寸。這種設(shè)計方法較簡單，但是卻有局限性，對于那些型腔復(fù)雜的工件不能夠使用，只適合形狀簡單的工件。
以上兩種方法都是基于簡化電場分布的陰極設(shè)計方法，對于實際電場分布的陰極設(shè)計方法，這里介紹一種有限元法。如圖2.2給出了一組工具陰極族的求解結(jié)果。其依據(jù)是已知的工件陽極形狀和約定的工藝條件：陽極邊界電位Φa=U，電解液的電導(dǎo)率和電流效率均為常數(shù)。有圖2.2可以看出，所求解的陰極不只是一個，而是一“族”，即圖中除陽極邊界外的等位面都可以作為陰極邊界，不同的只是陰極邊界電位，或者說陰、陽極之間的電位差不同，加工間隙值不同，但都能加工出同樣的陽極型面。[7]
圖2.2 求解的工具陰極族
在占電解加工中大部分的微孔窄縫加工中，由于間隙無法直接測量，通常采用加工孔徑和工具電極直徑之差的一半（即側(cè)面間隙大小）來間接評定加工間隙。電極側(cè)壁的絕緣是必須的，加工間隙如圖2-1所示
1
Δs
Δb
絕緣層
工具電極
工件
b
x0
Δb-端面加工間隙；
Δs-側(cè)面加工間隙；
x0-側(cè)面加工間隙；
b-工作帶寬度；
圖2-3 電解加工間隙示意圖
（2-1）
電解中側(cè)壁絕緣的工具電極一般不保留圖2-2中所示的寬度為b的工作帶，即式（2-1）內(nèi)的參數(shù)b趨近于0，故加工中側(cè)面間隙。
電解時加工間隙很小，間隙內(nèi)電解液的量也很少，如果要實現(xiàn)和勻速電解加工一樣的加工速度，間隙內(nèi)的溫升和氣泡析出將極大的影響電導(dǎo)率變化，而且排出電解產(chǎn)物比勻速加工困難，其對穩(wěn)定加工的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于勻速加工，所以通常采用低速加工或者非勻速進(jìn)給方式加工，以提高加工穩(wěn)定性，但其平均進(jìn)給速度將顯著低于勻速進(jìn)給電解加工，導(dǎo)致加工效率下降。
在電解中采用有效的工具陰極復(fù)雜運動進(jìn)給方案，可以維持在小間隙下穩(wěn)定進(jìn)行加工，不僅可以提高加工穩(wěn)定性，而且還可以提高加工精度。
對于單軸電解加工而言，加工對象的局限性較大，只局限于獲得其表面形狀由精確復(fù)制工具電極的表面形狀而來的加工對象，無法加工空間螺旋槽等類似結(jié)構(gòu)。另外，電解加工出的微孔的圓度、尺寸精度等在很大程度上受加工流場的影響。加工間隙內(nèi)電解液的更新是否及時會直接影響加工流場是否均勻穩(wěn)定。由于電解加工的間隙微小，電解液更新困難，因此可以考慮采取新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)更新電解液和排除電解產(chǎn)物的功能。
因此，有必要根據(jù)電解加工的獨特性，設(shè)計一種電解加工機(jī)床，其本體結(jié)構(gòu)必須兼顧好的系統(tǒng)剛性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小型化和方便的操作維護(hù)性，有利于加工穩(wěn)定地維持在微小間隙下，剛度大，精度高，結(jié)構(gòu)簡單，同時盡可能擴(kuò)展加工對象的多樣性。
2.1 陰極材料的選擇
陰極材料一般選黃銅或?qū)щ娦阅芎?、便于補(bǔ)焊修理電解加工中造成的短路燒傷缺陷的低碳鋼。陰極設(shè)計時,首先是選擇或確定加工底部的間隙值,間隙值值越小,加工的質(zhì)量越高,但也越容易短路,造成流場設(shè)計復(fù)雜。通常,影響間隙值的因素較多,所以在機(jī)床、電源條件允許的情況下,建議取間隙值在0.15mm～0.30mm之間。間隙的計算一般分下列三種情況。第一種是圓弧部分的間隙計算，第二種是形鍛斜度7°位置間隙計算，第三種是有45°斜面處的間隙計算。
2.2 陰極的尺寸設(shè)計
陰極的尺寸設(shè)計 其關(guān)鍵在于陰極齒頂面及兩側(cè)面的錐度齒頂角齒側(cè)角的取值錐度的大小直接影響陰極齒的長度和銅鎢合金材料的使用量更重要的是將決定加工法向間隙的數(shù)值最終影響加工精度加工穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率為了既能保證加工速度粗加工過程中， 法向間隙較小火花短路較多精加工段的設(shè)計， 是為了去除粗加工留下的尺寸余量及表面缺陷以基本上滿足尺寸和表面質(zhì)量的要求由于精加工段的加工過程是處于一種過渡狀態(tài)最終很難保證各個齒形的一致。因此還需要通過拋光段的加工來對全齒進(jìn)行最后一道精整從而確保工件的尺寸精度和表面質(zhì)量通常拋光圈寬度b 取0.1-0.2 mm。如表3.1及表3.2所示，總和了在各種加工條件下當(dāng)前采用的間隙值范圍，可以作為選用的參考。
表2.1 不同電解加工方式的加工間隙范圍
加工方式 間隙范圍/mm
活性電解液 0.20～0.50
直流電流 惰性電解液非線性加工，混氣加工 0.10～0.20
連續(xù)進(jìn)給 0.03～0.10
脈沖電流 振動進(jìn)給 0～0.05
周期—循環(huán)多次對刀 0～0.05
表2.2 不同工序的平均間隙范圍
工序種類 間隙值/mm
極限范圍 常用范圍
孔及型腔加工：
小孔（直徑在8mm以下） 0.02～0.3 0.1～0.2
小型腔（型面長度3～40mm） 0.08～0.3 0.15～0.3
大型腔（型面長度40mm以上） 0.3～1.0 0.3～0.5
葉片型面加工
葉型長度100mm以下 0.08～0.3 0.2～0.25
100～200mm 0.15～0.5 0.25～0.3
200～300mm 0.3～0.8 0.3～0.5
電解車：
預(yù)鉆通孔（直徑在10mm以下） 0.2～0.3 0.2
外表面 0.2～0.8 0.3～0.5
電解磨：金屬陰極 0.1～0.8 0.2～0.3
導(dǎo)電磨輪 0.01～0.08 0.02
電解切削：
盤形陰極（直徑在100mm以下） 0.1～0.5 0.2～0.3
線電極（厚度在30mm以下） 0.1～0.6 0.2～0.3
根據(jù)表3.1和表3.2選擇油箱蓋熱鍛模電解加工的加工間隙為0.5mm。則根據(jù)等間隙分布的原則可設(shè)計出油箱蓋熱鍛模電解加工的陰極的形狀與尺寸，如圖2.3所示。
進(jìn)液孔與出液孔的大小。在計算進(jìn)出液孔大小之前，首先要計算過液面積，然后根據(jù)所計算的過液面積計算進(jìn)出液孔的大小。
進(jìn)液孔的計算：
如圖2.4所示，加工初始時刻的進(jìn)液處的過液面的形狀與尺寸，根據(jù)圖可計算出過液面積S0為 S0=L×h=97.4×0.5=48.7（mm2）
實際進(jìn)液面積應(yīng)取其1.5倍，則實際進(jìn)液面積為
S=1.5S0=1.5×48.7=73.5（mm2）
根據(jù)以上可設(shè)計進(jìn)液孔為3孔ф6。進(jìn)液孔直徑的選用，應(yīng)使它的截面積大于起始間隙截面積，為了適應(yīng)加和延伸的增液槽的需要，進(jìn)液孔的截面積應(yīng)予以加大。
圖2.4 進(jìn)液孔處的過液面的外形與尺寸
出液孔的計算：
如圖2.5所示，加工初始時刻的出液處的過液面的形狀與尺寸，根據(jù)圖可算出過液面積S0為 S0=L×h=69×0.5=34.5（mm2）
圖2.5出液孔處的過液面的外形與尺寸
實際出液面積應(yīng)與其相等，則實際出液面計為
S=S0=34.5（mm2）
根據(jù)以上可設(shè)計出液孔為3孔ф4。
圖2.6陰極二維
2
3 油箱蓋熱鍛模電解加工工裝夾具設(shè)計
3.1油箱蓋熱鍛模夾具定位設(shè)計
（1）工件的定位的基本原理
a 六點定則：
用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。
六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產(chǎn)時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。
b 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系：
工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習(xí)慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。
c 在工件定位時，以下情況允許不完全定位：
加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。
毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。
加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。
夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個或幾個自由度的定位稱為重復(fù)定位。重復(fù)定位分兩種情況：當(dāng)工件的一個或幾個自由度被重復(fù)限制，并對加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱為不可用重復(fù)定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工。因此，不可用重復(fù)定位是不允許的。 當(dāng)工件的一個或幾個自由度被重復(fù)限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增強(qiáng)工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實際中，可用重復(fù)定位被大量采用。
d 基準(zhǔn)、對定位元件的基本要求：
定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合；盡量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最小；應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠。
e 對定位元件的基本要求
足夠的精度、足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。
（2）工件定位方式及其定位元件
a 工件以平面定位。工件以平面作為定位基準(zhǔn)時，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨立定位的作用。輔助支承用來加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。
b 工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準(zhǔn)，如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。
c 工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時，常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。
圖3.1工裝夾具
3.2 油箱蓋熱鍛模夾具裝夾設(shè)計
(1)夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。
動力裝置 產(chǎn)生夾緊力。動力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源，夾緊分手動夾緊和機(jī)動夾緊。手動夾緊是靠人力；機(jī)動夾緊是采用動力裝置。常用的動力裝置有液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、氣-液聯(lián)動裝置和真空裝置等。
夾緊裝置 傳遞夾緊力，動力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鲃訖C(jī)構(gòu)。傳遞機(jī)構(gòu)是把原動力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構(gòu)件組成，一是接受原始作用力的構(gòu)件，二是中間傳力機(jī)構(gòu)。
2
(2)夾緊裝置的設(shè)計要求
夾緊裝置的設(shè)計和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動強(qiáng)度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求：
a 夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置。
b 夾緊力的大小適當(dāng)。保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，又不超出允許的變形。
c 夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。
d 具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
夾緊力作用點的選擇
a 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a 建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b 實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c 校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
(2)夾緊裝置的設(shè)計
夾緊裝置的設(shè)計和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動強(qiáng)度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求：
a 夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置。
b夾緊力的大小適當(dāng)。保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，又不超出允許的變形。
c 夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。
d 具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
夾緊力作用點的選擇
a 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a 建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b 實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c 校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
圖3.2 工裝
1
3.3 底座設(shè)計
底座是工件的安裝定位基準(zhǔn)但在該工藝中它又擔(dān)當(dāng)一個重要作用就是要確保加工過程中電解液出口的背壓這是因為電解液從加工區(qū)流出后要進(jìn)入底座內(nèi)然后再從其底部的出液孔中噴出因此出液孔的大小就決定了電解液背壓的數(shù)值而合適的背壓有助于加工區(qū)流場的均勻和工件表面質(zhì)量的提高經(jīng)過反復(fù)試驗出液孔的直徑選定8 mm對應(yīng)的電解液背壓是0.5MPa。
短陰極加工法的陰極齒很短 又省去了前引導(dǎo)部分因而可以在目前廣為應(yīng)用的立式電解加工機(jī)床上使用顯著擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍同時輔助加工時間也大為縮短生產(chǎn)率得以明顯提高。
3.4 油箱蓋熱鍛模導(dǎo)電方式
電耗和電能效率是鋅電解重要的技術(shù)指標(biāo),噸鋅直流電耗W 用下式計算:
W = 實際消耗直流電量/ 陰極鋅產(chǎn)量= V/ q·η×1000 (1)式中:W 為每噸陰極鋅直流電單耗(kW·h / t) ;V 為平均槽電壓(V) ;q 為鋅的電化當(dāng)量(112193g/ A·h) ;η為電流效率( %) 。從上式知,單位電能消耗與電流效率成反比,與槽電壓成正比。因此,降低槽電壓是降低電能消耗最重要的因素之一。槽電壓即每個電解槽內(nèi)陰陽極之間的電壓降。它由硫酸鋅的分解電壓,陰陽極間電解液的電壓降,陽極、陰極、導(dǎo)電板、導(dǎo)電頭、導(dǎo)電片、導(dǎo)電桿、陽極泥、接觸點等電路中的電阻電壓降所組成。接觸點的電壓降與導(dǎo)體接觸電阻有關(guān),而導(dǎo)體接觸電阻又與導(dǎo)電方式密切相關(guān)。導(dǎo)體接觸電阻受許多復(fù)雜因素影響,見(2)R =ε/ F·n (2)式中:R 為導(dǎo)體接觸處的接觸電阻(Ω) ;ε為經(jīng)驗常數(shù)(Ω·P) ;F 為接觸處的壓力( P) ; n 為指數(shù),單接觸點為015 ,多接觸點近似為1 。導(dǎo)體接觸電阻與接觸點的壓力成反比關(guān)系。導(dǎo)體相互接觸的接觸電阻除了與其接觸的壓力有關(guān)外,還與接觸面的形狀、接觸面表面積的大小、接觸方式等有極其密切的關(guān)系,即與導(dǎo)電方式有關(guān)系。
目前,國內(nèi)電解陰極鋅的導(dǎo)電方式有兩種:一種是陰陽極板夾接導(dǎo)電方式如圖1 ,另一種是槽間導(dǎo)電板搭接導(dǎo)電方式如圖2 。槽間導(dǎo)電板搭接導(dǎo)電方式比陰陽極板夾接導(dǎo)電方式接觸面積大,壓力大,導(dǎo)電接觸電阻小,電壓降小,電耗小。
從導(dǎo)電方面考慮設(shè)計方案，有兩種選擇，一是將電纜線引入，用線鼻子直接接到工件陽極跟工件陰極，二是在工作箱外將電源線接到滑枕體及不銹鋼工作臺，電流通過陰極安裝板及工作臺傳導(dǎo)到陰極和陽極。前者線路損失小，且因工作臺、夾具均不帶電，可以采用耐蝕的非金屬材料，如采用金屬材料對不帶電的零件則加以陰極保護(hù)，防止電化學(xué)雜散腐蝕。但此方案的缺點是工作箱內(nèi)導(dǎo)線較多，走線較復(fù)雜，布局欠佳，每次裝卸工件時還要拆卸線鼻子，并要防止正負(fù)極線鼻子相碰或正極線鼻子與工作箱相碰而引起送電時短路。所以選第二種方案。
1. 銅排 2. 電解槽 3. 陰極板 4. 陽極板
圖3.3 陰陽極板夾接導(dǎo)電示意圖
1. 銅排 2. 電解槽 3. 陰極板 4. 陽極板 5. 槽間導(dǎo)電板
圖3.4 陰陽極板搭接導(dǎo)電示意圖
圖3.5 供液閥
3.5 油箱蓋熱鍛模供液方式
由于電解液揮發(fā)的存在，從降低電解液循環(huán)過程中酸霧危害、減少電解液揮發(fā)損失、提高循環(huán)效率、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)等方面出發(fā)，進(jìn)行電解供液方式研究，企業(yè)的一項必然工作密閉式供液方式的經(jīng)濟(jì)性選擇在傳統(tǒng)的供液方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)密閉式供液方式，必須考慮經(jīng)濟(jì)可行，必須從經(jīng)濟(jì)的角度選擇閉的區(qū)段。保留“循環(huán)槽一高位槽一主供液管”區(qū)段不變而供液路徑和回液路徑實施全密閉改進(jìn)是經(jīng)濟(jì)性選擇。文章針對以下密閉性供液路徑進(jìn)行討論：循環(huán)槽一高位槽一主供液管一閥式上酸管一槽間供液支管一供液導(dǎo)管一電解槽一半圓管一回液盒一支回溜管一主回溜管一循環(huán)槽。液體在管道內(nèi)流動的過程中粘著物在管壁粘著沉積形成結(jié)渣或積垢的現(xiàn)象始終存在，結(jié)渣或積垢的嚴(yán)重程度一方面與液體的性質(zhì)有關(guān)，另一方面與液體在管道內(nèi)流速相關(guān)。一般來說，流速越快，管壁結(jié)渣或積垢越慢。選擇適當(dāng)?shù)墓軓胶土魉偈墙鉀Q管道堵積的另一個途徑。
槽間供液支管與上酸管連接，在進(jìn)液端設(shè)置供液控制閥，在末端設(shè)置排污閥，定期進(jìn)行疏通，槽間砷闖供液支管結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。末端供液導(dǎo)管與末端間排污閥間距不宜長，防止囤渣。供液支管與回液支管均采用防酸的聚氯乙烯管材，控制閥采用防酸的塑料閥門。
3.6 油箱蓋電解流場的設(shè)計
電解加工是陽極(工件)溶解的