旋转超声电解复合加工小孔流场仿真

为解决电解加工深小孔中电解液难以进入加工区和电解产物难以排出的问题,构建了内喷式旋转超声电解复合加工装置,进行了电解加工、旋转电解加工和旋转超声电解复合加工小孔的对比试验。试验结果表明,阴极旋转能明显提高孔的圆度,旋转超声电解复合加工具有最大的平均加工电流,所加工孔的直径、深度都为三者中最大,表明其材料去除率是最大的。在此基础上,利用有限元ANSYS CFX软件,建立了气液两相流三维气穴模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动对电解加工流场、电场的影响。仿真结果表明：阴极旋转使得气泡在阴极表面聚集,不利于气泡的排出,阴极振动加速了电解液的运动,有利于气泡的排出,因此具有最大的材料去除率。     

旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工

为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。     

旋转超声电解复合加工微小深孔的稳定性研究

为提高管电极旋转超声电解复合加工微小深孔的稳定性,基于ANSYS CFX,建立了气液两相流气穴模型,分析了阴极高频振动条件下不同端面间隙的流场、电场分布,仿真结果表明,大间隙有利于气泡和电解产物的排出,有利于提高加工的稳定性,但不利于孔中心的小凸台的去除。通过辅助阴极能有效减小孔中心小凸台,提高加工的稳定性。     

数控电解机械复合切割加工间隙研究

根据电解加工平衡间隙理论,建立了数控电解机械复合切割加工的物理和数学模型;基于FLUENT软件分析得到数控电解机械复合切割加工的间隙内流场分布规律,根据间隙内流场分布规律优化设计阴极,改善了流场分布。并以某一型号阴极为例进行试验研究,得到电压、主轴转速和电解液温度等加工参数与加工间隙的影响规律,求得对应条件下最快平衡进给速度,为实际加工提供依据。     

振动辅助电解车削加工技术研究

为提高电解车削材料去除率和改善加工表面质量,提出了振动辅助电解车削加工方法。采用阴极机械振动的方式使得加工间隙呈周期性变化状态,改善电解车削加工性能。进行了添加振动辅助前后的对比验证试验,研究了相关参数对振动辅助电解车削加工影响。结果表明:振动辅助电解加工能明显改善极间状态,提高材料去除率以及减小加工表面粗糙度值;材料去除率和表面粗糙度随着振动频率、加工电压、占空比、加工间隙和电解液温度呈规律性变化。     

电解光整加工齿轮齿面的试验研究

利用直线刃阴极进行电解光整加工齿轮齿面的试验和加工精度分析研究,试验结果表明,加工过程中电场和流场是影响加工精度的主要因素。基于ANSYS和CFD软件对加工过程中的电场和流场进行数值模拟,分析工具阴极与齿面的相对位置对电流密度、电解液流速和压力分布的影响,为后续试验的改进奠定了基础。     

数控展成电解加工的流场分析与间隙特性

分析内喷式阴极展成电解加工的流场特点，讨论阴极腔内电解液的压力分布和出口处速度的大小。在此基础上，对展成电解加工间隙特性进行了试验研究，所得结果为该项技术的实际应用提供了依据。     

涡轮叶片电解加工的流场仿真分析

涡轮叶片是航空发动机中的重要零件,主要加工方式是电解加工。基于电解加工流场理论,建立涡轮叶片的三维模型和电解加工的流场模型。应用COMSOL Multiphysics软件对涡轮叶片电解加工进行流场仿真分析,研究流场的分布及特性,分析不同加工间隙和不同电解液压力对流场的影响。通过分析,得出涡轮叶片电解加工时加工间隙、电解液压力与流场流速之间的关系。     

超声电解复合微细加工装置与试验研究

分析微细电解复合超声频振动加工过程机理,提出一种微细加工新方法--超声电解复合微细加工;设计、构造并完善复合微细加工装置;研究微细阴极制作工艺,利用微细组合电加工技术制作各类截面形状的微细阴极;进行超声电解复合微细加工试验,验证微细电解复合超声频振动实现微细加工的可行性及其在加工速度、精度、表面质量等方面的技术优势,探讨超声电解复合微细加工制作微结构的工艺规律。     

超声振动辅助电解加工成形规律研究及试验

超声振动辅助电解加工可以有效提高加工效率、改善加工精度。对超声振动辅助电解加工成形过程进行了分析,研究其加工成形机理,并根据加工成形质量对加工参数进行优选。设计了3种不同截面形状的柱状阴极工具进行超声振动辅助电解加工微孔的试验研究,分析了极间脉冲电压、占空比和振动加工方式等参数条件对加工效率、表面质量及微结构入口尺寸的影响规律。试验结果表明,超声振动改善了电解加工时的微孔边界成形作用环境,在加工阵列微孔时具有显著优势。当超声振动同步辅助电解加工的高频脉冲电压为4 V、占空比为40%时,加工深度、关键尺寸和表面粗糙度值达到了综合最优值。此外,加工工具的截面形状对工件的成形和表面质量也有一定的影响。     

振动进给对微尺度群缝电解加工过程的影响

为精确控制振动进给运动,研制了多参数可调的电解加工振动进给装置系统。通过对工具阴极振动进给方式对电解加工间隙内电解产物排出、电解液流场稳定性影响的分析,以剃须刀网罩上的微尺度阵列群缝的电解加工为研究对象开展了系列工艺试验,研究了振动进给的运动参数对微尺度群缝的平均缝宽、侧壁锥度的影响,据此优选了工艺参数,并成功批量加工出了缝宽为0.26mm、侧壁锥度小于5%的微尺度阵列群缝。试验结果证明,振动进给能够有效提高微尺度群缝的电解加工精度和加工过程稳定性。     

管电极电解加工工艺过程稳定性研究

为提高管电极电解加工的稳定性,对管电极电解加工的极间流场进行建模仿真,分析底面流场分布与加工稳定性的关系。仿真所得到的底面压强分布变化规律表明,侧面间隙、底面间隙以及电解液流速均对底面流场分布有重大影响,从而影响管电极电解加工的过程稳定性。结合仿真分析,通过对影响加工稳定性的主要工艺参数,如绝缘层的涂覆厚度、工具进给速度、电解液供液压力进行优化,减少深小孔加工中火花、短路等现象的发生。采用优化的参数,利用群电极成功加工出深宽比为2的7×7小孔阵列,加工过程稳定,孔径均匀。     

整体叶盘电解加工移动密封阴极设计与试验

在整体叶盘的电解加工中,叶间区域易发生加工意外。通过有限元流场分析发现该区域存在过流面积突变。为了改善该区域流场,设计了一种消除过流面积突变的移动密封阴极结构。改进流场的有限元分析结果表明,移动密封阴极结构显著提升了电解液流场的稳定性。移动密封阴极的电解加工试验结果表明,新型阴极显著提升了加工稳定性,试验件具有较好的加工重复性与表面质量。     

五轴数控电解开槽加工整体涡轮盘的工艺试验研究

为解决整体涡轮盘机械加工效率低的问题,提出利用简单锥形回转体工具对某型号整体叶轮进行五轴数控电解开槽加工。首先分析了五轴数控电解加工的基本原理,建立加工模型,通过模拟加工电场分布,预测加工过程可能出现问题。再根据叶片几何形状和电解液流场优化分析结果,设计合理的数控电解加工用阴极工具,通过试验分析电压、阴极工具转速、电解液压力、温度等主要因素对加工结果的影响规律。最后基于自动数控编程软件编译合理的数控代码,采用优化的参数组合成功加工出多个整体涡轮盘叶片。满足了实际生产要求。     

基于计算流体动力学软件的型腔电解流场仿真

针对型腔电解加工中阴极流场设计分析的难点,应用计算流体动力学软件对型腔电解加工的流场进行仿真,得到加工间隙中流场的速度和压力分布,用以指导阴极的流场改进设计。经工艺试验验证,仿真结果较准确反映了型腔电解加工过程中的流场压力和速度分布,从而可以显著减少阴极流场设计中试验修正的次数,实现高效、低成本设计工具阴极流场之目的。     

球形阴极数控电解加工的流场仿真及试验研究

针对球形阴极数控电解加工的流场设计,以电解液的流道为物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法对流场的数值模型进行求解,得到流场的速度和压力分布。根据求解结果,分析了阴极内部结构和出液口形状对流场的影响;通过改进阴极的内部结构和出液口形状,得到了较为理想的流场仿真结果;结合工艺试验,验证了仿真结果的准确性。     

数控电解复合铣削不锈钢的试验研究

针对高硬度、高强度、高韧性金属材料的难加工问题,提出了数控电解复合铣削加工的方法.该方法利用复合阴极相对工件作数控展成运动,可完成对复杂形状工件的电解复合铣削加工.在成功研制复合阴极、特殊刀柄、新回转工作台、电解液防护槽、排水和排气管路基础上,将一台数控高速雕铣机床改造成为一台数控电解复合铣削加工机床.选取主轴转速、进给速度、电压、电解液压力及切深为5个主要工艺参数,对304不锈钢进行了数控电解复合铣削正交试验研究,最终得到了加工该材料的较优的工艺参数.     

电解车削加工流场的数值模拟及工艺试验研究

针对电解车削加工的流场设计,基于内喷式阴极结构和电解液流道的物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法进行求解,得到了流场的速度和压力分布。根据求解结果,分析了阴极内部结构对流场的影响;通过改进阴极的内部结构,得到了相对较好的模拟结果;结合工艺试验,验证了数值模拟的准确性,表明可将计算流体动力学的方法用于流场的模拟和指导阴极结构的改进设计。     

大扭曲叶盘变截面阴极电解加工流场仿真研究

为研究整体叶盘电解加工工具阴极在加工过程中的电解液流动情况,建立其内部电解液三维流场模型,通过ANSYS软件模拟不同速度入口下的电解液流动情况,对比得到合理的初始参数;分析工具阴极在初始状态、中间状态和最终状态下的速度矢量云图,结果表明此阴极结构的电解液流动情况符合要求.     

超声振动辅助电火花铣削间隙流场分析与验证

为研究超声振动对电火花铣削间隙流场的作用,根据流场理论将超声振动辅助电火花铣削间隙流场简化为二维流场,建立间隙流场动力学基本方程并推导出间隙流场在x和y方向的压力变化方程。通过Fluent有限元软件建立二维轴对称旋转仿真模型,验证该方程的正确性。分析了间隙流场交变压力的作用,并进行实验验证。研究结果表明:在超声振动的作用下,加工间隙中电介质沿x和y方向超声频率周期性变化的压力增强了空穴作用,促进了电介质的循环,减少了短路和电弧放电,提高了加工过程的稳定性和加工效率,进而提高工件材料去除率,同时能够减小火花放电凹坑深度,使工件加工表面的熔融金属铺展得更均匀,从而降低工件加工表面粗糙度。