电解线切割技术的电解液喷液流场研究

摘要

电解线切割技术是近几十年来发展起来的新型工艺技术，属于特种加工中的一种。该技术的原理是将待加工的工件连接电源阳极，电极丝连接电源阴极，在电解液的导电作用下使阳极的金属溶解，从而达到切割的目的。这种切割加工方法与传统切割方法相比，优势在于能够不直接接触工件，因此工件不会产生机械形变，并且电解线切割加工的加工效率相对传统切割方法较高。但在加工过程中，由于电解液喷液流场的不稳定，会对加工结果产生不好的影响，从而降低了加工的质量和效率。针对这种电解液喷液流场不稳定所产生的问题，本文采用先建立模型，后仿真，最后实验的方法，首先设计了电解液喷嘴结构，然后对其电解液喷嘴内套与外套夹角对电解液喷液体积流量分布、电解液喷液出口速度、电解液喷液压力的影响进行了仿真，最后根据了仿真结果进行了实验，得出了一定的结论。本文的主要研究内容如下:
　　本文的主要目的是研究在最佳的电解液喷嘴内套与外套夹角下，加工进给速度、电解液进口速度、电解液出口口径这些对电解液喷液流场有影响的加工参数对电解线切割加工质量的影响，从而能够使在今后电解线切割加工中使用更优的加工参数以得到更好质量的加工物件，衡量加工质量的具体参数为被加工工件的平均缝宽与缝宽标准差，平均缝宽用来衡量加工的精度，缝宽标准差用来衡量加工处的平滑程度。
　　为达到本文的研究目的，本文首先设计了电解线切割加工实验系统，包括加工电源、电解液喷嘴结构、电解液过滤循环系统、控制系统等，之后根据所设计的喷嘴结构，使用ANSYS软件对其电解液喷嘴内套与外套夹角进行仿真，仿真的内容为不同夹角下电解液喷液体积流量分布、电解液出口速度、电解液喷液压力，得到最优的夹角角度。在最优夹角角度下，使用所设计的实验系统，对加工进给速度、电解液进口速度、电解液出口口径进行了实验，测出其平均缝宽与缝宽标准差，得到其对加工质量的具体影响方式。
　　经过仿真，得到在电解液喷嘴内套与外套夹角角度为5°时，其喷液体积流量分布、电解液出口速度、电解液喷液压力最为均匀，因此对提高电解线切割加工质量最为有利。在夹角为5°下采用控制变量的方法进行实验，得到了在其他条件相同时:加工进给速度越大，平均缝宽越小，缝宽标准差越大;电解液进口速度越大，平均缝宽越大，缝宽标准差越小;电解液出口口径越大，平均缝宽越大的结论。
　　本文的理论意义在于验证电解线切割加工原理、电解加工缝宽公式等理论的正确性，实际意义在于得出最佳的电解液喷嘴内套与外套夹角角度，并且研究出了对电解液喷液流场有影响的几个参数是如何影响电解线切割加工质量的，从而对今后进行电解线切割加工实验有一定的参考意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电解线切割技术的发展

1．2 国内外电解线切割加工技术现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 电解线切割技术研究意义

1．4 本文研究的主要内容和创新点

1．4．1 研究的主要内容

1．4．2 研究创新点

1．5 本章小结

第二章 电解线切割加工技术理论基础

2．1 电解加工理论基础

2．1．1 电解加工原理

2．1．2 法拉第定律

2．1．3 电解时阳极的极化现象

2．2 电解加工切割原理

2．2．1 电解加工切割模型

2．2．2 电解加工切缝缝宽模型

2．3 电解加工电解液

2．4 影响电解加工质量的因素

2．5 本章小结

第三章 电解加工试验系统设计

3．1 电解加工试验系统总体方案

3．2 电解液过滤循环系统

3．3 电解液喷嘴结构设计

3．4 控制系统

3．5 本章小结

第四章 电解液流场的删SYS仿真

4．1 流体运动基本方程

4．1．1 连续方程

4．1．2 动量方程

4．1．3 能量方程

4．2 电解液流场的模型建立

4．2．1 电解液进液方式

4．2．2 电解液喷液流场的几何模型与网格模型以及求解设置

4．3 电解液喷液流场仿真

4．3．1 电解液喷液出口速度仿真

4．3．2 电解液喷液体积流量分布仿真

4．3．3 电解液喷液压力仿真

4．4 仿真结果总结

4．5 本章小结

第五章 电解加工实验

5．1 电解加工实验条件

5．2 缝宽数据的采集方法

5．3 电解线切割加工实验

5．3．1 加工进给速度对加工质量的影响

5．3．2 电解液进口速度对加工质量的影响

5．3．3 电解液出口口径对加工质量的影响

5．3．4 电解线切割加工实验总结

5．4 本章小结

第六章 工作总结和展望

6．1 论文总结

6．2 对未来工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果