【摘 要】
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由不同直径的内孔通过锥角连接而成的多阶内锥孔整体构件以其结构紧凑的优点在武器装备、航空航天等领域应用广泛。现有机械加工存在效率低、加工表面质量差、锥度难精确控制等技术瓶颈,无法满足实际生产需求。本文提出采用电解与抛光组合加工技术开展多阶内锥孔高效精密电加工基础理论及关键技术研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。论文在分析了国内外相关文献的基础上,针对机械加工多阶内锥孔整体构件加工效率低、成型精度
【基金项目】
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科研项目“**内螺旋线深孔电解加工关键技术研究”(编号:2020GY-153);
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由不同直径的内孔通过锥角连接而成的多阶内锥孔整体构件以其结构紧凑的优点在武器装备、航空航天等领域应用广泛。现有机械加工存在效率低、加工表面质量差、锥度难精确控制等技术瓶颈,无法满足实际生产需求。本文提出采用电解与抛光组合加工技术开展多阶内锥孔高效精密电加工基础理论及关键技术研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。论文在分析了国内外相关文献的基础上,针对机械加工多阶内锥孔整体构件加工效率低、成型精度差的问题,提出了一种液力自驱动旋转磁场小间隙电解加工方法,利用电解液自身高速流动驱动阴极尾部的叶轮旋转,带动嵌有磁块的阴极芯轴旋转,在加工间隙产生旋转磁场,开展液力自驱动旋转仿真研究,优化多阶内锥孔电解加工阴极并开展工艺试验,对电解加工后的工件进行复合抛光,实现其高效精密加工。开展了阴极型面和液力自驱动旋转间隙突变流场仿真研究。建立了液力自驱动旋转仿真三维模型,在阴极芯轴所处的流域,以计算流体力学方法研究了电解液驱动下阴极芯轴尾部镶嵌叶轮的旋转特性,通过改变叶轮的叶片数以及叶片的厚度,分析了不同叶片结构在电解液最低流速驱动旋转时,对电解液流场均匀性的影响,同时,通过改变电解液入口速度,研究阴极尾部镶嵌叶轮在不同电解液流速下的旋转规律,提供了驱动磁场旋转的新方法。进行了多阶内锥孔电解加工阴极优化设计。为了提高多阶内锥孔电解加工的精度和稳定性,采用小间隙电解加工方法,优化了多阶内锥孔电解加工阴极结构,计算了移动式电解加工过程中阴极的进给速度,最后采用优化后的倒锥型拉式阴极结构在卧式数控电解加工机床上加工出了合格的多阶内锥孔样件,加工尺寸最大误差不超过0.1mm且表面粗糙度为 Ra0.697μm。为进一步提高多阶内锥孔表面质量,完成了多阶内锥孔电解机械复合抛光试验研究。根据零件结构设计了复合抛光阴极,搭建了电解机械复合抛光试验平台,确定了复合抛光工艺试验参数,研究了不同电解液浓度、不同磨粒对工件表面粗糙度的影响,开展了纯机械、纯电解、电解机械复合三种抛光方式对多阶内锥孔表面质量影响的对比试验,结果表明电解机械复合抛光可以得到更好的多阶内锥孔表面质量。采用电解与抛光组合加工的方法,加工出了合格的多阶内锥孔样件,表面粗糙度达Ra0.325μm,整体加工效率是传统机械加工效率的2.3倍。
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