交叉孔相贯处电解修型试验研究

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传统机械加工过程不可避免在零件表面留下毛刺。毛刺的存在会直接影响机械零件的使用性能和寿命。交叉孔相贯处因其结构复杂,毛刺的去除具有一定难度,其加工方式受到限制,需要一种高效的去毛刺手段,以保证交叉孔的质量。电解加工技术是通过电化学原理,使阳极在外接电源的条件下,逐渐在电解液中发生溶解反应,通过设计和改变阴极结构来得到预期形貌。因其不与工件直接接触,工件不产生变形和应力等特点,而得到广泛应用。目前,电解加工去毛刺作为交叉孔去毛刺技术的常用方法之一,但是鲜有人针对电解加工后的修型面形貌进行研究。本文将燃油喷射体作为试验对象,利用搭建的电解加工试验装置,完成对交叉孔相贯处电解加工修型面形貌研究。主要研究内容如下:(1)交叉孔相贯处电解修型加工系统及试验方案设计。根据燃油喷射体的结构,搭建可以完成交叉孔相贯处电解修型试验加工装置,明确交叉孔相贯处过渡圆弧形貌和半径检测手段,为交叉孔相贯处电解修型试验研究奠定基础。(2)交叉孔相贯处电解修型阴极结构优化及试验验证。针对交叉孔相贯处的复杂结构,设计与之相适应的阴极结构(圆柱型、阶梯型、相贯型)。建立加工过程数学模型和几何模型,然后完成加工过程模型求解。通过分析不同阴极结构在电解加工过程中电场分布的变化情况,加工后得到的交叉孔相贯处过渡圆弧的形貌以及加工前电场等势线分布情况,发现相贯型阴极结构经电解加工后得到的过渡圆弧形貌最好。最后,通过工艺试验验证了模型求解结果,确定将相贯型阴极作为后续试验探究的阴极结构。(3)交叉孔相贯处电解修型加工过程模型求解。基于前文选择的阴极结构及建立的加工过程求解模型,将加工电压U、加工时间t作为自变量,交叉孔相贯处过渡圆弧半径作为因变量,通过数值求解,分析自变量变化对因变量产生的影响,通过分析模型求解得到的过渡圆弧的形貌和半径大小,确定获得R=2±0.2mm过渡圆弧半径大小的仿真工艺参数:在加工电压U=10V时,加工时间t=420s、480s;加工电压U=12V时,加工时间t=360s、420s;加工电压U=14V时,加工时间t=300s、360s;加工电压U=16V时,加工时间t=300s。为后续的电解修型试验提供参考。(4)交叉孔相贯处电解修型加工过程试验研究。基于前文选择的阴极结构及设计的试验方案,开展单因素试验。通过电解试验制备不同工艺参数条件下得到的过渡圆弧,检测数据并整理出来,通过分析试验得到的过渡圆弧形貌及半径大小,确定获得R=2±0.2mm过渡圆弧半径大小的最佳工艺参数:加工电压U=10V时,加工时间t=360s、420s、480s、540s;加工电压U=12V 时,加工时间t=360s;加工电压U=14V时,加工时间t=300s。(5)交叉孔过渡圆弧电解修型成型规律研究。首先,通过加工模型数值求解得到不同加工参数(加工电压U、加工时间t和加工间隙θ)电解加工后的阳极边界数据。然后,利用最小二乘法完成自变量和因变量间的关系耦合,建立加工时间t、加工电压U、加工间隙θ与过渡圆弧半径R间的三元多项式回归方程,得到交叉孔相贯处过渡圆弧半径成型规律。最后,利用Meshgrid函数和Patch函数完成加工区域(交叉孔过渡圆弧)的三维耦合,完成对交叉孔相贯处修型面三维形貌拟合。
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