回轉體表面凸臺旋印電解加工成形仿真與試驗研究.pdf

1、以航空發(fā)動機機匣零件為代表的回轉體表面凸臺零件，因其結構復雜且多采用難加工材料，其加工成形一直是航空制造領域的難題。傳統(tǒng)的數(shù)控切削存在加工變形、加工效率低、刀具費用高等諸多問題。電解加工方法因為不受材料強度和硬度的限制，工件表面無殘余應力，很好的克服了數(shù)控切削加工存在的缺陷，成為機匣加工的一種有效方法。針對回轉體表面凸臺結構本文采用旋印電解加工方法，研究其成形輪廓。
　　雜散腐蝕是影響旋印電解加工精度的重要因素，研究旋印電解加工原

2、理和過程，凸臺表面雜散電流是導致凸臺表面雜散腐蝕的根本原因。凸臺表面雜散腐蝕會導致凸臺表面輪廓成形輪廓有誤差，凸臺表面輪廓誤差越大，雜散腐蝕越嚴重。
　　對旋印電解加工過程進行電場仿真，基于ANSYS APDL參數(shù)化設計語言仿真分析高溫合金回轉體表面凸臺成型輪廓，通過凸臺表面輪廓誤差來分析凸臺表面的雜散腐蝕程度。仿真不同高度凸臺和不同電壓、進給速度、陰極半徑對凸臺表面輪廓誤差的影響。仿真結果表明：隨著凸臺高度的增加，凸臺表面輪廓誤

3、差越來越大；加工電壓越大，凸臺表面輪廓也誤差越來越大；隨著進給速度的提高，加工間隙會變小，凸臺輪廓誤差也會變小；陰極半徑的變化對凸臺表面輪廓各處誤差影響不同，隨著陰極半徑的增大，凸臺表面輪廓中心部分誤差在減小，而兩側邊緣部分輪廓誤差在增大。同時也仿真了在陰極進給量一定的情況下，不同電壓、進給速度和陰極半徑對凸臺成形高度的影響。仿真結果表明：電壓越高，凸臺成形高度越高；進給速度越快，凸臺成形高度在降低；隨著陰極半徑的增大，凸臺的成形高度在

4、增大。
　　為了改善旋印電解加工中的雜散腐蝕，提出在陰極窗口中添加正電壓差輔助陽極來改變非加工區(qū)電場分布，降低凸臺表面電流密度從而降低凸臺表面雜散腐蝕。對輔助陽極的局部尺寸進行了優(yōu)化設計使輔助陽極能更好的發(fā)揮作用。仿真分析不同正電位輔助陽極對凸臺表面電流密度的影響，仿真結果表明：當輔助陽極與凸臺等電位時，凸臺表面電流密度大大減小，當輔助陽極電壓高于凸臺電壓時，凸臺表面電流方向改變，凸臺表面不發(fā)生電化學陽極腐蝕。
　　改進現(xiàn)有

5、旋印電解圓柱形工件加工用夾具，使其能滿足高凸臺的加工要求，對正電壓差輔助陽極進行旋印電解加工試驗，試驗結果表明：當輔助陽極與凸臺等電位時，加工凸臺的高度較低時，有很好的改善雜散腐蝕的效果，但是加工較高的凸臺時效果就不明顯了。此時輔助陽極電壓需要高于凸臺并進行試驗，試驗結果表明：當輔助陽極電壓高于凸臺時，加工較高的凸臺雜散腐蝕的改善效果很好。同時也設計了圓錐形工件加工用夾具，并對圓錐形工件進行了探索性試驗研究，驗證了圓錐形工件表面凸臺加工