螺旋线刃型电解阴极流场的数值模拟与结构优化.pdf

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1、第46卷第5期2014年10月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics8LAstronauticsV01．46No．50ct．2014螺旋线刃型电解阴极流场的数值模拟与结构优化干为民吴小锋陈志伟徐(江苏省数字化电化学加工重点建设实验室，常州工学院，波常州，213002)摘要：为了降低数控电解铣削时阴极流场的波动和不均匀性，提高工件的电解铣削加工精度和表面质量，针对叶轮电解铣削中螺旋线刃阴极结构，建立其流场模型，采用标准K-E模型对叶轮加工时铣削阴极流场进行了动态模拟，分析了不同的内部流道结构和加工工艺参数对电解液流场速度和压力分布的影

2、响，并结合模拟结果对阴极结构进行了改进。最后以叶轮为加工对象，在数控复合电解铣削加工中心进行了实验。实验结果验证了仿真模拟的有效性和正确性，为铣削用电解阴极结构的设计和改进提供了依据。关键词：电解加工；螺旋线刃阴极；流场模拟；流场不均匀性中图分类号：V261．5文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)05—0738—06FlowFieldNumericalSimulationandOptimizationofSpiralBladeCathodeinNCElectrochemicalMachiningGanWeimin，WuXiaofeng，ChenZhiwei，XuBo(Jia

3、ngsuKeyLaboratoryofDigitalEletrochemicalMachining，ChangzhouInstituteofTechnology，Changzhou，213002，China)Abstract：Inordertoreducethevolatilityandheterogeneityofthecathodeflowinnumericalcontrolelec—trochemicalmilling，andimprovetheaccuracyandsurfacequalityoftheworkpieceinelectrolyticmachi—ning，aspiral

4、bladecathodestructureisproposed．Theflowmodelofthecathodestructureisbuiltandsimulatedbyusingthestandardturbulencemodel．Thesimulationresultsshowthattheelectrolyteflowvelocityandpressuredistributionareinfluencedbyinternalchannelswithdifferentstructuresanddiffer—enttechnologyparameters，thereforethestru

5、ctureofcathodeisimprovedaccordingtothesimulationre—suits．Finally，regardingtheimpellerasthemillingobject，experimentsarecarriedoutattheCNCcom—positeelectrolyticmillingmachiningcenter．Theexperimentalresultsverifythevalidityandcorrectnessofthesimulation．Keywords：electrochemicalmachining；spiralbladecath

6、ode；flowsimulation；flowheterogeneity电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理在加工过程中使用简单结构阴极加工复杂阳极表面的一种特种加工方法，需保证加工间隙内有充足、均匀的电解液，且间隙内的电解液流场合理分布。但是，往往会有电解加工阴极内部流场设计不合理导致加工精度低，表面粗糙，严重的还会导致阴极和工件的损伤。因此，阴极内部流场特基金项目收稿日期通信作者性研究已经成为电解铣削工艺中的重要组成部分。国内外对电解加工阴极的流场模拟和设计开展了一系列研究，文献[1，2]设计了球头铣刀的工具阴极，进行型面光整加工的实验研究，取得了形状误差小于0．01mm的加工

7、效果；文献[3]对平板状和球头状阴极结构和加工技术进行了研究，并对平板状和球头状阴极电解加工过程进行了计算机：国家自然科学基金(51305049)资助项目；江苏省高校科研成果产业化推进工程(JHB2012—65)资助项目。：2014-05-10；修订日期：2014-07-10：干为民，男，教授，E-mail：ganwm@CZU．ca。第5期干为民，等：螺旋线刃型电解阴极流场的数值模拟与结构优化739仿真；文献