航空锻件的热锻模及其电解加工工装-毕业设计中期报告.doc

毕业设计（论文）中期报告题目：航天锻件的热锻模及其电解加工工装设计1 电解加工基本原理 电解加工（Electrochemical machining, 简称ECM）是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将零件加工成形的，加工过程中工具阴极和工件阳极不接触，具有加工不受材料强度和硬度限制，工具阴极无损耗，不会产生加工变形和应力以及加工质量好、生产率高等优点。因此自电解加工问世以来，就受到制造业的广泛重视，被应用于加工机械加工困难的整体叶轮、叶片、炮管膛线等零件以及难加工材料成分的零件，还在锻模、齿轮和各种型孔以及去毛刺等方面取得广泛的应用。随着整个制造业向精密化、化发展，工业产品设计中大量的结构对其制造精度和制造工艺提出了越来越严格的要求，电解加工技术面临新的发展机遇和挑战，在扩展新的应用领域、提高加工精度和稳定性、与其它加工技术的复合应用等方面。 电解加工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。其理论基础是1834年法拉第发现的金属阳极溶解基本定律，即法拉第定律。图1.1所示为电解过程示意图，图中显示金属铁电解的过程，它由电解质溶液、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。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生成，阳极处开始有电解产物出现。 图1.1 电解加工过程示意2 设计（论文）进展状况课题研究的主要内容是通过对锻件的分析，设计加工热锻模的电解加工阴极，以及装夹热锻模电解加工的阴极和工件的夹具装置，以及热锻模电解加工工装三维装配图。还应考虑导电、供液、流场分布，非加工面的保护，工件和工具（即正负极、阴阳极）之间的绝缘等问题。2.1 航空锻件的热锻模设计2.1.1 绘制锻件图本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理图2.1 变速叉锻件图2.1.2 确定分模位置 变速叉的形状是上下对称，选择正投影面积最大的面作为分模位置。2.1.3 锻件变速叉的基本参数计算 (1) 锻件在分模面上的投影面积 (2) 锻件的周边长度 (3) 锻件的体积 （4）锻件的质量 (5)锻件的复杂系数 简单件C1级 0.63C=1 一般件C2级 0.32C=0.63 较复杂件C3级 0.16C=0.32 复杂件C4级 0C=0.16所以变速叉的复杂系数是C3级。2.1.4 锻件的长度公差为，宽度公差为，高度公差为。2.1.5该锻件表面粗糙度为Ra=3.2um，加工精度为F1，厚度尺寸的单边余量为1.5-2.0mm，水平方向尺寸单边余量为1.5-2mm，均取2mm。2.1.6 圆角半径。r=0.05H+0.5=1.5mm，取r=2mm。R=2.5r+0.5+4.25mm，取R=5mm。2.1.7 锻模斜度。零件图的技术条件已经指明模锻斜度为7度。3 飞边槽尺寸确定 选用飞边槽，其尺寸参考10MN热锻模压力机的数值，选定：h=2mm；b=10mm；B=10mm；L=40mm；r1=1mm；r2=2mm；A=410mm。3.1 因锻件断面积不均匀，毛胚要拔长到最小断面积有困难，应加大飞边槽仓部。锻件飞边的平均断面积A=0.7410=287mm3.2 毛边体积V=LA=430287=123410mm 4 热锻模压力机吨位选择 为了算出总变形面积A=A+L，参考表2-66，取飞边桥部的平均宽度为b=10mm。这样可以算出总变形面积A=3200+43010=7500mm。冷态时材料强度为600-700MPa。按图2-82及公式P=KA，确定吨位为10MN。因此选用现有的10MN热锻模压力机。5 终锻模膛设计终端模膛的设计的主要内容是绘制热锻件，它是根据锻件图增加冷缩值并考虑生产的实际因素而绘制。变速叉的冷缩率是1.5%，终锻模见图5.1 。1 上模 2 钳口 3 下模 4 飞边槽 图5.1 变速叉锻模6 电解流场的设计电解液系统设计原则是:电解液顺利通过并完全覆盖阴极端面,不得有任何空区、死水区和涡流区。它是由电解液(含NaCl水溶液)、水泵、管道、经阴极进入加工区,使正负极之间产生电解作用,并不断将电解产物冲刷排除掉,保证加工顺利完成。此处流场的设计,是指阴极到加工区的设计。电解加工中应向加工间隙内提供具有一定压力和较高流速的电解液，电解加工工装装配图如图6.1。图6.1 电解加工工装图 通过所绘制的零件图的特点，分别从阴极设计、流场设计及导电三个方面研究加工该锻件的工装方案，同时查阅相关电解加工工装设计知识，完善整个草图，应用计算公式等方面把其尺寸定制下来。7 存在的问题及解决措施 （1）在刚开始的时候工序的划分以及定位基准会比较难选择，所以就在过程中要认真分析锻件图，了解电解加工工装的结构特点及相关的技术要求 （2）在夹具设计的时候也有遇到问题，比如工件的定位是否正确，定位精度是否满足要求等等，从整体上把握设计的方向，了解电解加工工装的加工工艺及夹具的设计原理。 （3）研究锻件的结构，选择合适的加工方法。(4)电解加工是一种复制加工, 工具阴极的轮廓形状须根据图纸给定的工件形状和加工间隙的分布规律来设计，加工间隙分布的不均匀导致阴极设计非常困难。(5)装配尺寸有些还无法准确给出。解决方案：积极翻阅其相关资料以及文献，也可以请教老师或身边的同学使自己能充分掌握有关知识，便于自己对阴极的设计以及装配尺寸的拟定。 8后期工作安排 第8-12周完善整个电解加工工装设计、完成装配图（包括三维装配图）及零件图，阴极的绘制等工作