异形销孔型线电解加工阴极设计与实验研究

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随着发动机排放标准的提高,活塞销孔承受的负载越来越大,采用机械方法加工锻钢活塞销孔存在断续切削冲击,难以保证异形销孔型线形状精度。本文提出采用脉冲电解加加工方法对活塞销孔进行加工,设计了阴极工具并进行加工制作,最终通过电解加工实验对工件形状精度和表面粗糙度进行了探究。本文首先对工件材料的电化学特性进行研究,分析了工件材料合金相电极电位的不同,对表面成形精度及粗糙度的影响规律。通过实验得到了不同电解液、不同加工间隙条件下,工件材料的加工电压范围,以及不同电解液对工件表面粗糙度的影响规律。确定了 NaNO3电解液作为实验加工电解液,并确定了实验电压范围。通过对电解加工成形理论的研究,得到了工件蚀除速度与加工间隙的关系,可以求出电解过程中任意时刻的加工间隙。建立基于电场分布的异形销孔型线仿真数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行电解加工仿真,总结了电解加工成形规律。采用BP神经网络算法对初始阴极进行修正,最后利用修正后的阴极工具进行电解仿真加工,得到的异形销孔型线形状可以达到较高的精度。对工件表面粗糙度进行电解加工工艺实验探究,分别得到了电解液质量分数、加工电压、占空比和脉冲频率对工件加工表面粗糙度的影响规律。最后通过设计正交实验找到了最佳参数组合,最终加工工件表面粗糙度值达到0.172μm,并通过极差和方差分析得到了各个因素对表面粗糙度的影响程度顺序:电解液浓度>电压>占空比。利用阴极工具进行异形销孔型线电解成形实验,采用不同加工参数进行多组实验,得到了异形销孔型线轮廓,对所得工件型线轮廓误差进行分析。实验加工参数为:电压12V、脉冲频率10KHz、占空比0.3、初始加工间隙0.10mm、电解液浓度1 0%。根据具体条件下的误差关于加工深度的数量关系,建立了基于误差补偿的阴极修正方法,并进行了修正仿真验证。
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