1、本科毕业设计（论文）题目：航空锻件的热锻模及其电解加工 工装设计航空锻件的热锻模及其电解加工工装设计摘 要 电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。根据研究对象航空锻件变速叉的热锻模，设计一套加工该热锻模的电解加工工装，包括：航空锻件变速叉热锻模电解加工阴极；锻件变速叉热锻模的电解加工工装三维装配图。电解加工装置除了应保证工件装夹和定位外，还应考虑导电、供液、流场分布，非加工面的保护，工件和工具（正负极、阴阳极）之间的绝缘等问题。关键词：电解加工；航空锻件变速叉热锻模；工装设计IAviation Forging Die Forgings and E
2、lectrochemical Machining Tooling DesignAbstractElectrochemical machining is based on the principle of electrochemical anodic dissolution occurs in the electrolyte will be a special processing method for workpiece machining. According to the research object coupling ring of hot forging die shift fork
3、, electrolytic processing to design a set of processing the shift fork hot forging die, including:connecting the ECM cathode ring shift fork hot forging die;fixture clamping device of hot forging die machining cathode and workpiece; the use of Pro/E, UG and other software to draw a connection ring o
4、f shift fork hot forging die electrochemical machining tooling 3D assembly drawing. Electrolytic processing apparatus should not only ensure the workpiece clamping and positioning, but also should consider conducting, fluid, flow field distribution, not processing surface protection, workpiece and t
5、ool ( positive and negative, yin and Yang ) insulation problem between.Key Words: Electrochemical machining; Shift fork forging die; Fixture designII本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理主要符号表 I 电流 (A) Va 电解加工速度(m/min) 电导率（ 1 mm） Ur 欧姆电压降(V) 加工间隙(mm) M 物质的质量(g) V 物质的体积(s) K 质量化学当量g/Ah 体积电化学当量mmAh t 电解时间(h) S 面积(mm)
6、 L 长度(mm) D 孔径(mm)III目 录1 绪论 .11.1 概述 .11.2 电解加工基本原理 .11.3 电解加工的工艺特点 .21.4 电解加工的应用 .31.5 电解加工技术的研究现状 .31.6 课题研究内容 .41.7 航天锻件的热锻模及其电解加工工装设计方案的确定 .42 电解加工理论分析 .72.1 电解液 .72.2 电解液的作用 .72.3 电解液的分类 .72.4 电解液的选择 .72.5 供液方式的选择 .72.6 电解加工的速度 .82.7 电解加工间隙分析 .92.8 电极对流场的影响 .103 航空锻件变速叉的热锻模设计 .123.1 绘制锻件变速叉 .1
7、23.2 确定分模面 .133.2.1 确定分模面的原则 .133.2.2 分模面与分模线 .133.3 锻件变速叉的基本参数计算 .143.4 变速叉热模锻件公差 .143.5 加工余量的确定 .153.6 圆角半径 .163.6.1 外圆角半径 .163.6.2 内圆角半径 .163.7 变速叉热锻模斜度 .163.8 飞边槽结构的确定 .163.9 钳口设计 .173.10 热锻模压力机吨位选择 .17IV3.11 锻件毛坯尺寸的确定 .173.12 预锻模膛设计 .183.13 终锻模膛设计 .184 航空锻件变速叉的热锻模电解加工阴极的设计 .204.1 阴极设计的方法 .204.2
8、 阴极材料的选择 .204.3 阴极的尺寸设计 .214.4 阴极的连接 .225 航空锻件变速叉热锻模的电解加工工装设计 .235.1 航空锻件变速叉热锻模电解加工工装导电方式 .235.2 航空锻件变速叉热锻模电解加工工装供液方式 .235.3 航空锻件变速叉热锻模电解加工工装流场的设计 .245.4 工件的定位的基本原理 .255.4.1 六点定位： .255.4.2 限制工件自由度与加工要求的关系： .255.4.3 基准、对定位元件的基本要求： .255.5 工件定位方式及其定位元件 .255.6 航空锻件变速叉热锻模夹具装夹设计 .265.6.1 工件夹紧原理 .265.6.2 夹
9、紧装置的设计要求 .265.7 夹紧力作用点的选择 .275.8 夹紧力大小的确定 .285.9 水套设计 .295.10 底座设计 .295.11 航空锻件变速叉热锻模的电解加工工装图 .29总 结 .32参考文献 .33致 谢 .34毕业设计（论文）知识产权声明 .35毕业设计（论文）独创性声明 .3601 绪论1.1 概述 电解加工作为正在推广的新工艺、新技术，得到了迅速发展与普及。对于形状不规则、加工困难的零件采用电解加工新工艺，可以缩短生产周期，减少劳动，提高生产率和产品质量，具有较高的经济效益与实用价值。电解加工几乎可以加工所有的导电材料，且不受材料的强度、硬度、韧性等机械、物理性
10、能的限制，加工后材料的金相组织基本上不发生变化。加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制，能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型腔、型面和型孔，而且加工速度可以和电流密度成比例地增加。电解加工加工薄壁和易变形零件过程中工具和工件不接触，不存在机械切削力，不产生残余应力和变形，没有飞边毛刺，可获得一定的加工精度和较低的表面粗糙度 。11.2 电解加工基本原理电解加工（Electrochemical Machining（ECM ） ） ，是利用阳极溶解的原理并借助于成型阴极将工件按一定的形状和尺寸加工成型的一种加工工艺方法。图1.1 所示为电解加工过程示意图，图中显示金属铁电解的过程，它由电
11、解质溶液、直流电源、连接电源正极的工件阳极、连接电源负极的工具阴极组成。电解液从两极间隙（0.1-0.8mm）中高速（5-60m/s）流过。当工具阴极向工件阳极进给并保持一定间隙时产生电化学反应，在相对于阴极的工件表面上，金属材料对应与工具阴极型面的形状不断的被溶解到电解液中，电解产物被高速电解液流带走，于是在工件的相应表面上就加工出于阴极型面相对应的形状。当接通电源后，电解反应并未开始就发生，只有当电压升高到临界值（分解电压）后，电解过程才开始，在阴极处开始有气泡产生，在工件阳极处有电解产物产生 。21图 1.1 电解加工过程示意图2从电解加工的试验中可以得出，实际加工过程阳极金属的溶解量并
12、不和理论的计算量相同，通常是理论计算量会大于实际的溶解量，极少数情况也会发生实际溶解量大于理论计算量的情况。其原因是在理论计算时，采用了“阳极只发生确定原子溶解而没有其它物质析出”这一假设，而实际加工情况是：实际溶解的原子价比计算用的原子价要高或低；除金属溶解外还有一些副反应消耗了一部分电流；金属有时在电解加工过程中由于材料组织不均匀或金属材料与电解液的匹配不当发生剥落而不是完全由金属均匀溶解所致。 1.3 电解加工的工艺特点与常规的切削加工方法相比，切削加工是依靠硬的工具挤压软的工件，使工件上多余的金属脱离工件基体到达成型目的。然而，在电解加工中，阴、阳极是不接触的，在阳极上发生电化学溶解反
13、应，阳极的金属原子一个一个地脱离阳表面，在阴极上发生析氢反应，图 1.2 电解加工原理简图。 图 1.2 电解加工原理简图电解加工具有如下特点： 加工范围广。电解加工是一种非接触式加工，不受被加工材料的强度、硬度、韧性的限制，几乎可以加工所有的导电材料，加工后工件材料的金相组织基本不发生变化。因此，它常用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难切削加工材料以及薄壁、易变形工件。加工效率高。常规的切削加工需要多次切削才能达到零件的尺寸精度，然而，电解加工通过简单的进给运动，一次进给加工出复杂的型面、型腔等，而且电解加工速度不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。加工质量好。型面和型腔的加工精度可
14、达 0.050.20mm；型孔和套料的加工精度可达 0.030.05mm；对于一般中、高碳钢和合金钢，可稳定地达到Ra1.60.4。3无工具阴极损耗。在电解加工过程中，工具阴极上只发生析氢反应，不发生金属溶解反应。进给运动简单。电解加工的进给运动通常是直线运动，而没有复杂的曲线运动。对难加工材料复杂形状工件的大批量生产，电解加工是一种低成本的特种加工工艺。 尽管电解加工具有诸多的优点，但是也存在一些局限性，我们在设计电解加工时要考虑到它的不足之处，利用它的优越特性，这样才能加工出更为合格的锻件，其不足主要表现为：加工精度的稳定性不高。电解加工中，影响加工精度稳定性的因素较多，包括电解液流场、加
15、工间隙电场、加工电源电压、进给速度等多个因素。工具阴极的设计和修正比较麻烦，周期长，因而电解加工只适合大批量生产。对于单件小批量生成，成本较高。电解加工所需的附属设备较多，占地面积较大，而且机床需要足够的刚性和防腐蚀性能，造价较高。电解产物需进行妥善处理，否则将污染环境。综上所述，电解加工对难加工材料、复杂形状零件的批量生产是一种高效、高表面质量、经济的工艺方法，只要加工对象选择得当，发挥出电解加工的优势，就能收到良好效果 。31.4 电解加工的应用20 世纪 60 年代初，电解加工工艺首先在炮管膛线和航空发动机涡轮叶片的加工中得到应用，其后又逐渐扩大应用于锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面
16、叶片整体叶轮的加工以及去毛刺等领域，取得了显著的经济效果，电解加工已成为制造业中一种重要的加工工艺之一。70 年代以后，虽然其应用范围有所减小，但应用要求更高，且在某些新的领域又得到新的应用。现在国内外已广泛用于叶片、机匣、深细小孔、膛线、花键等重要零件的加工。近二十年在民用工业如汽车、拖拉机、煤机等的锻模加工及去除毛刺中也得到了广泛应用。为适应高新技术的发展，以及提高电解加工自身的水平，近二十余年，国内外在提高电解加工精度及扩大电解加工的应用等方面进行了大量的研究工作。新型电解液、脉冲电流电解加工、复合电解加工、数控展成电解加工等新兴工艺，为实现上述战略目标展现了广阔的前景 。11.5 电解加工技术的研究现状
