2012125020黄浩现代制造技术分析—电化学制造方法再论

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1、现代制造技术分析—电化学制造方法再论学院：工程机械学院专业：机械制造及其自动化年级：2012级姓名：黄浩学号：2012125020目录第1章电化学加工的概述11．1工艺技术研究11.1.1超纯水电解加工11.1.2微细电化学加工21.1.3加工间隙的检测与控制21.1.4数字化设计与制造技术42设备研发及产业状况61.2.1成形加工机床71.2.2去毛刺机床7第2章电化学加工技术92.1电化学加工原理92.2电化学加工特点102.3电化学加工的基本设备11第3章电化学加工的应用133.1电化学抛光和电解抛光133.2电镀143.3电刻蚀153.4电解磨削16第4章电化学加工的未来

2、展望17参考文献：19第1章电化学加工的概述近年来，延续了自20世纪90年代后期以来的良好发展态势，电化学加工专业领域工艺技术水平及设备性能均取得了稳步发展，应用领域进一步扩展，产业发展也达到了一个新的高度。1．1工艺技术研究相对传统加工和其他优势特种加工技术而言，电化学加工的基础理论较为薄弱，工艺技术尚欠成熟。但正因为如此，其有待研究、开发的空间也更为广阔。近期，电化学加工工艺技术研究涉及的方向主要集中在超纯水电解加工、微细加工、加工间隙的检测与控制、数字化设计与制造技术等重点领域。下面分别加以详述。1.1.1超纯水电解加工超纯水电解加工是在常规电解加工原理的基础上，利用超纯水

3、作电解液，并采用强酸性阳离子交换膜来提高超纯水中OH-离子的浓度，使电流密度达到足够去除材料的一种新型电解加工工艺方法。日本学者率先提出以超纯水代替常规电解液，实现绿色、微细电解加工的思想。国内学者近年来也开展了超纯水电解加工的机理、超纯水小孔电解加工、超纯水电化学扫描直写加工、超声辅助纯水微细电解加工等研究，为超纯水电解加工的应用奠定了基础。1.1.2微细电化学加工微细加工是当前电化学加工研究中最活跃也是最热点的方向。从原理上而言，电化学加工中材料的去除或增加过程都是以离子的形式进行的。由于金属离子的尺寸非常微小(10-1nm级)，因此，以“离子”方式除材料的微去除方式使电化学

4、加工技术在微细制造领域、以至于纳米制造领域存在着理论上的极大优势，只要精细地控制电流密度和电化学发生区域，就能实现电化学微细溶解或电化学微细沉积。近年来，基于毫秒、微秒、纳秒及群脉冲电源，采用单纯电解、电解与超声复合、电解与电火花复合、电解与线切割复合等加工工艺，在蜂窝状微坑、微细槽、微细轴、微细群孔、微细群圆柱、微器件等加工中，投入了大量的研究。为此，还开发了多功能三维微细电解加工系统、电化学微细加工监控系统、微螺旋电极等装置。研究对象除了普通金属材料外，还涉及硬质合金、纯钦等。研究内容涉及微细加工工艺条件、阴极设计制造、加工数学模型建立、运动学仿真、工件表面电场分布有限元分析

5、、反向电流、压力波及电解产物的影响等诸多方面。仿真、工件表面电场分布有限元分析、反向电流、压力波及电解产物的影响等诸多方面。1.1.3加工间隙的检测与控制电化学加工是一个复杂的非线性时变系统。由于加工间隙处于电场和流场的共同作用下，是时间和空间的变化函数，且空间极小，因而在加工过程中适时测量非常困难，特别是对于三维空间的间隙，至今尚无成熟的采样方案的实际应用。但是，随着计算机技术、传感器技术、测试技术、信号处理技术、电源技术等现代技术的发展，测控过程中存在的难题将逐一得到解决，并最终实现在线测控加工间隙。近阶段，加工间隙的检测与控制的研究引起了众多关注。研究主要集中在以下方面:(

6、1)采用循环迭代间隙控制方案，快速调整工具进给速度，使之近似等于工件去除速度，以精确地维持恒定的小间隙。并利用虚拟仪器技术构建电解加工控制系统。(2)把加工电流作为研究参数，用最小二乘多变元线性拟合法，分别建立平面、斜面阴极加工电流与加工间隙之间的关系式，用叶片型面加工数据对建立的关系式进行检验和修正，得到最终的修正关系式。所得关系式在-+15%的误差范围内可用于在线检测加工间隙。(3)把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数，设计通电解液不通电、通电加工两大类工况，从定性和定量两个角度分析六维力与加工间隙之间的关系，用最小二乘多变元线性拟合法，分别建立平面、斜面阴极加工的六维力与

7、加工间隙之间的关系方程式，用叶片型面加工数据对建立的关系方程式进行检验与修正，得到最终的修正关系式。在15%的误差范围内所得关系式可用于在线检测加工间隙。(4)采集真实电解加工过程中阴极表面上的力信号，利用小波变换和BP神经网络，实现间隙的在线通报，并设计了一个模糊控制器。把间隙的误差转化为力的误差及误差的变化信号，以此作为模糊控制器的输入，以加工电压的增量作为模糊控制器输出，实现对间隙的控制。在Matlalb的simulink模块中建立了由神经网络、模糊控制器和电解加工系统联合