【摘 要】
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金属阵列群槽结构是一种典型的功能结构,已在燃料电池双极板、微通道换热器、微反应器等高技术产品领域广泛应用。然而微群槽结构复杂、尺寸精度和表面质量要求高,传统机械加工效率与成本的问题凸显,已经严重阻碍了该类高技术产品的广泛应用。电解加工技术是一种基于阳极电化学溶解原理去除材料的特种加工方法,具有加工效率高、无工具损耗、无切削力、无毛刺等优点,非常适合制造微群槽结构。在电解加工中,已加工的槽侧壁会受到
【基金项目】
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国家自然科学基金广东联合基金（U1601201）； 江苏省自然科学基金（BK20192007）；
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金属阵列群槽结构是一种典型的功能结构,已在燃料电池双极板、微通道换热器、微反应器等高技术产品领域广泛应用。然而微群槽结构复杂、尺寸精度和表面质量要求高,传统机械加工效率与成本的问题凸显,已经严重阻碍了该类高技术产品的广泛应用。电解加工技术是一种基于阳极电化学溶解原理去除材料的特种加工方法,具有加工效率高、无工具损耗、无切削力、无毛刺等优点,非常适合制造微群槽结构。在电解加工中,已加工的槽侧壁会受到杂散电流影响出现侧壁加工锥度,严重影响了微群槽的加工的轮廓精度。为了提高群槽电解加工精度和表面质量,本文开展了阵列群槽电解加工侧壁锥度控制技术研究。主要研究内容与结论如下:（1）开展了拷贝式群槽电解加工参数正交实验,基于灰色关联度法分析获得了优选的加工参数组合。在此基础上,对比研究了收敛型阴极、辅助阳极、侧壁绝缘等改善侧壁锥度的措施,通过电场仿真预测了三种改进措施下群槽侧壁成形轮廓,并开展了工艺实验,仿真与实验结果表明,辅助阳极能够显著抑制上侧壁的杂散腐蚀,侧壁绝缘对于改善侧壁锥度的效果最好,并成功加工了侧壁锥度为94.748°的群槽工件。（2）提出了群槽电解拉削收敛式工具阴极结构,通过电场仿真预测了侧壁锥度角与阴极收敛角度之间的关系,仿真结果表明电解拉削阴极收敛30°能够获得较直侧壁。接着以收敛30°的阴极在120mm/min的进给速度下,加工了平均侧壁锥度角为91.244°的群槽工件,证明了仿真结果的有效性。（3）针对亚毫米微群槽结构,提出了侧壁绝缘的群槽电解拉削阴极结构,通过电场仿真分析了阴极前刃宽度变化对于群槽侧壁锥度的影响,获得了优化的电解拉削工具阴极结构,开展了亚毫米微群槽阴极优化前后的加工对比实验,实验获得了平均侧壁锥度为90.268°、平均槽宽为554μm、平均槽深为523μm的亚毫米阵列群槽。
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