硕士论文-电化学光整加工过程中电流场分布特性的研究.doc
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1、新疆大学硕士毕业论文 论文题目(中文): 电化学光整加工过程中电流场分布特性的研究论文题目(外文):Study on Properties of Current Distribution along Micro-profile in Processing of Electrochemical Finishing研 究 生 姓 名: 学 科 、 专 业: 机械制造及其自动化研 究 方 向: 制造业信息化工程导师 姓名 职称: 阿达依谢尔亚孜旦 副教授 论文答辩日期 2011年 5 月 29 日学位授予日期 年 月 日新疆大学硕士研究生学位论文摘 要由于电化学光整加工方法具有不受零件表面硬度影响及
2、可使零件加工表面获得良好的微观几何轮廓等优势,因而得到迅速发展,大幅度提高了加工表面质量,在机械零件的加工中得到应用。研究可知电化学光整加工不仅可以大幅度改善零件表面加工质量,而且还可以不同程度地提高零件的加工精度。研究结果表明,电化学光整加工的整平过程是工件阳极表面微观几何轮廓从尖峰状变成圆弧状的圆角化过程,工件阳极表面微观几何形貌的圆角化不仅影响提高整平效果,而且也影响加工精度。电化学光整加工的整平机理是影响表面质量及加工精度的重要因素,影响整平效果的因素很多,如,电解液质量分数、电流密度等,但其中其它条件确定的情况下阳极微观几何轮廓的变化对整平效果的影响最明显,相关实验结果的分析也表明,
3、在电化学光整加工的初期,整平效果提高较为显著,但随着光整加工的进行,整平效果的提高并不十分明显;同时,所获得的表面微观几何轮廓由尖峰形变为呈圆角形。显然,在小间隙条件下,表面微观几何轮廓的变化影响了极间电流场的分布。说明电流场的分布影响着整平效果和表面质量,因此为了为改善电化学光整加工整平效果有必要研究电化学光整加工过程中电流场分布特性的。根据电化学光整加工前后的表面微观轮廓的变化,本文在此提出圆锥体和半球体两种表面微观几何形貌。从微观几何的角度研究了电化学光整加工整平过程中工件阳极表面微观几何轮廓的变化及其影响。在所提出的圆锥体和半球体表面微观几何形貌的基础上,根据相关的知识建立了极间电流场
4、的数学模型并分析了电化学光整加工过程中电流场分布特性的变化。研究结果表明,尖峰状表面微观几何轮廓有利于强化电化学的选择性溶解,有利于提高整平效果,圆弧张表面微观几何轮廓弱化电化学阳极选择性溶解,不利于提高整平效率。结果验证了电化学机械光整加工过程中,机械作用不仅具有刮膜的作用,而且还具有使表面微观几何轮廓尖峰化的作用。关 键 词:电流场;特性;电化学;光整 AbstractElectrochemical finishing technology with the good surface quality make its process method has been increasingly
5、 widely application , and has become one of the processing technology manufacturing , a lot of research results indicate that using electrochemical finishing technology not only improves parts surface machining accuracy , but also can effectively increase the use of parts performance. Electrochemica
6、l finishing method get the rapid development , greatly improved the machined surface quality in machinery parts processing , get the application in machinery parts processing because it do not suffer influence of parts surface hardness , and can make parts processing surface obtain good micro geomet
7、ric profile. Study shows electrochemical finishing not only can significantly improve the machined surface machining parts, and still can improve the quality of parts processing precision in different degree.The results of the study shows that , electrochemical finishing the whole process is a proce
8、ss of workpiece anticathode surface micro geometric profile from peak shape into arc shape of the fillet process , workpiece surface morphology of anode geometry of microscopic affect not only improve round , but also leveling effect affect machining accuracy. The processing of electrochemical light
9、 mechanism is leveling influence surface quality and machining precision of the important factors that affect leveling effect by many factors , Such as , electrolyte quality score, current density , etc , but the other conditions uncertain anode micro geometric profile change on leveling effect the
10、most obvious. Related the analysis of experimental results also indicated that the beginning of the whole processing in electrochemical light, leveling effect increased significantly , but as the light is on , the processing of leveling effect improve is not obviously ; meanwhile , the surface obtai
11、ned by microscopic geometric profile for a round shape peak deformation obviously, in the small gap conditions , the geometric profile on micro change affects current distribution explain the current distribution affecting leveling effect and surface quality , Therefore , in order to improve the pro
12、cessing leveling electrochemical light effect is necessary to study the whole process of electrochemical finishing of current field distribution characteristics. According to the change of whole processing and electrochemical light microscopic surface outline.This paper Puts forward The cone and hal
13、f a sphere Two kinds of surface micro geometric morphology, studied from the perspective of microscopic geometry electrochemical finishing the whole processing leveling process workpiece anticathode surface and the variation of microscopic geometric profile influence. Based on surface microstructure
14、 geometric shape of the cone proposed and half sphere according to relevant electrodynamics knowledge current field established the mathematical model, and analyzes the whole process of electrochemical light changes in the current field distribution characteristics. The results of the study show tha
15、t, peak shape to strengthen microscopic geometry contour surface electrochemical dissolution, be helpful for improving leveling effect, arc shape surface micro geometric profile weakening electrochemical anode dissolution, is not conducive to improving leveling efficiency using relevant numerical si
16、mulation software simulation peak shape and arc shape two surface micro geometric profile charge distribution and charge density distribution curve, verify the above process electrochemical mechanical light the whole processing process, mechanical function not only has the role of scraping membrane,
17、 but also has made the surface of microscopic geometric outline the role of peak.Keywords: current field, characteristics, electrochemical, finishing目 录摘 要Abstract1 绪论11.1 电化学光整加工的研究11.1.1电化学光整加工方法的发展11.1.2 电化学光整加工工艺的研究与应用现状31.2 选题依据71.3 电化学光整加工过程中研究电流场分布特性中存在的问题81.4 选题目的、意义及解决方法91.4.1选题目的91.4.2选题意义
18、91.4.3研究的基本思路及方法102 电化学光整加工的理论基础112.1电化学光整加工的基本原理112.2电化学光整加工的整平机理122.2.1整平机理的基础研究132.2.2数值求解平行板的溶解速度152.2.3电化学光整加工的基本特性172.3 电化学光整加工实验平台的设计192.3.1 电源系统192.3.2 电解液202.3.3阴极结构设计212.4 本章小结223 极间电流场数学模型的建立及其分析233.1表面微观几何轮廓的变化对电化学光整加工的影响233.1.1 表面微观几何形貌的变化243.1.2 平行板的电化学光整实验263.1.3极间电流场的再分布对电化学光整加工的影响31
19、3.1.4强化机械作用313.2电化学光整加工前后表面微观轮廓的几何模型323.3尖峰形表面微观几何轮廓电场分布的数学模型及其边界条件的确立333.4圆弧状表面微观几何轮廓电场分布的数学模型及其边界条件的确立373.5数学模型的分析403.5.1尖峰状表面电流场分布特性的分析413.5.2圆弧状状表面电流场分布特性的分析433.5.3两种表面微观轮廓电流场分布分析结果的对比443.6 本章总结454 实验验证及应用464.1 实验原理464.2 实验条件464.3 工艺参数对表面质量的影响484.3.1 电解液浓度的影响494.3.2电流密度的影响504.3.3 极间间隙的影响514.4 实验
20、结果分析534.5 电化学光整加工实验结果的应用554.6 本章小结575 结论及展望58参 考 文 献60致 谢63671 绪论机械零件加工后的加工质量直接影响产品的使用性能,但对产品使用性能要求的不断提高,使得目前通过机械加工所获得的零件的加工质量难以满足对产品使用性能日益提高的要求。因此,光整加工方法在提高零件质量方面的作用日益受到关注,并且日益显现出在提高零件使用性能方面的优势。但与此同时,目前常用的光整加工方法(如磨削、研磨以及抛光等)也显露出自身的缺憾。这既有光整加工机理方面的因素,也存在待光整工件方面的原因。主要体现在 对产品使用性能要求的不断提高,使得难加工材料(如高温材料、钛
21、合金以及奥氏体不锈钢等)的使用份额日益增加; 零件表层的高硬度特征使得目前常用的常规光整加工方法难以发挥作用,如光整加工效率低,且易产生暗烧伤等缺陷; 机械加工后获得的零件表面微观几何轮廓呈“尖峰”状,因此不利于提高零件的使用性能,如大的初磨损量以及接触刚度保持性差等。常规光整加工方法所显现的不足,使得非常规加工方法的应用日益受到关注,不仅在实践中显现了提高零件加工质量的优势,而且还形成了以电化学光整加工为典型代表的非常规光整加工手段或方法。虽然电化学光整加工是电化学加工方法在光整加工领域内的应用,但由于加工目的不同,因而,不仅电化学光整加工的对象所具有的特征不同,而且还具有自身的规律,因此,
22、国内外相关学者和工程技术人员对电化学光整加工整平机理等方面开展了深入的研究,极大地促进了电化学光整加工的应用。1.1 电化学光整加工技术的研究与应用现状1.1.1电化学光整加工技术的发展情况为改善零件表面质量最初使用的加工方法是电抛光加工技术,由于电抛光工艺使用电化学阳极溶解现象,因此不但不受零件表面硬度,而且工具阴极设计方法简单,因此在改善零件表面质量上发挥了重要的作用。最初是以阳极表面抛光为目的而应用的,并在此基础上逐步演绎为采用酸性电解液的电化学抛光工艺方法 1。在实际应用过程电化学抛光技术显露了一些缺陷。这些不足主要表现在以下几种:(1)最终的表面质量收到抛光前原始表面质量状况的影响。
23、(2)电抛光后表面粗糙度只能提高12级,可见提高程度不高。(3)电解液为酸性溶液几乎不流动因此对设备的腐蚀和环境的污染比较大,电极之间的间隙较大 2。由于电抛光技术存在上述的不足,因此开发了能够弥补电抛光技术而且能够结合机械作用与电化学作用的电化学机械复合光整加工方法。此工艺方法有效的实现了电化学光整加工与机械光整加工的复合3。电化学机械复合光整加工方法是改善零件表面质量的有效手段之一。电化学机械复合光整加工缩小了阳极与阴极之间的间隙。由于存在机械作用,工件阳极与机械单元之间存在相对运动,因此电化学机械复合光整加工的整平机理相对比较复杂 4。实际应用当中随着表面质量要求的提高电化学机械复合光整
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- 硕士论文 电化学 加工 过程 电流 分布 特性 研究
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