回转体零件表面凸台旋印电解加工基础研究

摘要

以机匣为代表的回转体构件，多具有材料特殊、结构复杂等特点，其加工成形一直是航空制造领域的难题。在常规机械加工过程中存在加工变形、加工效率低、刀具费用高等诸多问题。电解加工方法因其加工表面无应力、无热变形、高效、不受材料强度及硬度限制等优点，成为了解决这些问题的的主要手段。针对回转体构件表面凸台结构，本文采用旋印电解加工方法，研究其加工成形规律。
　　为研究凸台轮廓成形规律，首先基于APDL参数化设计语言对旋印电解加工成形过程进行了仿真，模拟了采用窗口绝缘阴极与窗口未绝缘阴极加工的成形过程。同时针对凸台各参数的变化对最终凸台侧壁轮廓误差的影响进行了相应的仿真，得到了毛坯直径、凸台宽度以及凸台高度的变化对凸台侧壁轮廓误差的影响关系，明确了其成形规律，为工艺试验的开展提供了理论指导。
　　分别采用窗口绝缘阴极与窗口未绝缘阴极进行电解加工试验，分析了两种阴极对凸台轮廓的影响，该试验表明：采用窗口绝缘阴极，可以较有效地抑制凸台表面的杂散腐蚀现象，改善凸台的成形轮廓。同时采用不锈钢工件进行了高凸台加工的探索试验，试验结果与仿真结果基本一致，验证了仿真的正确性。
　　针对高温合金材料，研究其电解加工特性，提出了一种在阳极表面涂覆钝化特性金属牺牲层的加工方法，并展开了相应的对比试验，试验结果表明：采用阳极表面涂覆钝化特性金属牺牲层的办法几乎完全抑制了凸台顶面的杂散腐蚀，加工出的凸台轮廓更接近实际要求，取得很好的效果。

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缩略词

第一章 绪论

1.1课题背景

1.2航空发动机机匣特点及制造技术

1.3旋印电解加工技术

1.4 课题的研究意义及主要内容

第二章 旋印电解加工成形规律的仿真分析

2.1旋印电解加工电场特性

2.3阴极窗口未绝缘旋印电解加工电场特性

2.4阴极窗口绝缘旋印电解加工电场特性

2.5旋印电解加工高凸台电场特性

2.6本章小结

第三章 旋印电解加工试验研究

3.1旋印电解加工系统

3.2旋印电解加工夹具设计

3.3旋印电解加工工具阴极设计

3.4旋印电解窗口绝缘方法的试验研究

3.5高凸台可行性加工试验

3.6本章小结

第四章 减小凸台顶面杂散腐蚀的方法

4.1高温合金（GH4169）电解加工特性试验研究

4.2阳极表面涂覆铁加工工艺研究

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 未来研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文