电化学蚀刻机床及试验系统的研制

摘要

电化学蚀刻技术被广泛应用在航空、航天、核能等领域，主要对难加工材料制成的零部件进行表面蚀刻加工。受中国原子能科学研究院的委托，本课题成功研制出一整套电化学蚀刻机床及工艺装备。
　　首先，分析了电化学蚀刻加工的工艺理论，选择了合理的机床总体方案，并对机床进行数控化改造。其次，利用ANSYS有限元软件对工具阴极进行了辅助性设计，确定了工具阴极的结构并进行优化。同时，设计了一套独特的工具阴极夹具及蚀刻工作箱并对电解液系统进行设计，完成了电解液槽的设计，电解液泵及温控仪的选型。最后，对机床进行了安装调试并进行电化学蚀刻加工试验。
　　试验结果表明该套装备能够对发射极表面实现自动化蚀刻加工，机床结构稳定，运行平稳有序，工装系统耐蚀性强、安全高效，蚀刻加工后工件表层钨单晶发生选择性腐蚀，晶面取向一致且形貌好。电化学蚀刻加工技术为由难切削材料制成的薄壁长筒类零件表面加工提供一条崭新的途径。

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第一章 绪论

1.1 课题来源及意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究的目的与意义

1.2 电化学加工的工艺特点

1.3 电化学蚀刻机床的国内外概况

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 电化学蚀刻工艺的理论基础

2.1 电化学蚀刻加工原理

2.2 电化学蚀刻加工间隙中的电场

2.3 电化学蚀刻加工间隙中的流场

2.4 蚀刻加工工艺参数及其对装备设计的影响

2.5 本章小结

第三章 电化学蚀刻机床的总体设计

3.1 机床的功能要求

3.2 电化学蚀刻机床的运动分析

3.3 电化学蚀刻机床总体布局方案

3.4 机床的数控化改造

3.4.1 传动系统的设计

3.4.2 步进电机及驱动器的选型

3.4.3 控制系统硬件电路的设计

3.5 电化学蚀刻机床的导电装置

3.6 电化学蚀刻加工电源

3.7 本章小结

第四章 电化学蚀刻工艺装备及电解液系统的设计

4.1 工具阴极的设计

4.1.1 工具阴极轮廓设计的数值解法

4.1.2 ANSYS软件简介

4.1.3 模型的建立及有限元分析

4.2 工具阴极结构的优化

4.3 工具阴极的材料

4.4 工具阴极夹具的结构设计

4.5 蚀刻工作箱的设计

4.5.1 蚀刻工作箱的密封设计

4.5.2 蚀刻工作箱的结构设计

4.6 电解液系统的设计

4.6.1 电解液系统的总体布局

4.6.2 电解液槽的设计

4.6.3 电解液泵的选型

4.6.4 电解液恒温系统

4.7 本章小结

第五章 系统的安装调试及加工试验

5.1 电化学蚀刻机床的安装调试

5.2 调试阶段出现的问题及解决措施

5.3 电化学蚀刻加工

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文