基于流場(chǎng)分析的螺旋電極電解加工孔的研究.pdf

1、孔的加工一直以來(lái)是制造業(yè)的加工難點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械加工小孔包含鉆孔、沖孔和磨孔等，但是傳統(tǒng)加工在一些硬度較高的材料，如硬質(zhì)合金，磨具剛等方面顯得十分乏力，不僅是加工效率低下，在加工質(zhì)量上也很難保證。電解加工是上個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)的新的加工技術(shù)，是21世紀(jì)加工孔的重要技術(shù)之一。電解加工的本質(zhì)上是顆粒腐蝕的過(guò)程，從理論上說(shuō)能加工任何導(dǎo)電的材料，同時(shí)由于以離子的形式去除材料，因此能夠保證加工質(zhì)量和加工精度。對(duì)于電解加工，國(guó)內(nèi)外都做了很多的研究，其研究領(lǐng)域

2、也不同，有的是加工電壓的大小，有的是電解液的濃度等等，而從鮮有從加工間隙內(nèi)電解液流場(chǎng)的角度為出發(fā)點(diǎn)研究電解顆粒的流向及運(yùn)動(dòng)情況。本文模擬分析過(guò)程為，首先建立電解加工的理論模型，然后將模型導(dǎo)入ICEM中劃分網(wǎng)格及邊界條件設(shè)置（這里只是名稱設(shè)置，后續(xù)參數(shù)在CFD前處理中進(jìn)行），再將畫好的網(wǎng)格導(dǎo)入CFX中設(shè)置具體參數(shù)并且運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果在CFD-POST中處理，本文主要做了如下工作。
　　分析了圓柱電極在不同轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下的側(cè)面流場(chǎng)和底部的

3、流場(chǎng)情況。通過(guò)對(duì)圓柱電極的模擬，分析了圓柱電極的底部和側(cè)面顆粒的運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)果表明，電極轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使得電解顆粒向加工間隙內(nèi)流動(dòng)，如果轉(zhuǎn)速越高顆粒流動(dòng)的速度會(huì)越快，但是也發(fā)現(xiàn)如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，會(huì)使得顆粒碰撞電極，且使顆粒堆積在底部從而影響加工效率。因此，只有在特定的轉(zhuǎn)速情況下才能夠最大的發(fā)揮電解加工效率。
　　分析了螺旋電極在不同的轉(zhuǎn)速下的流場(chǎng)分析。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到螺旋電極確實(shí)使得加工效率增加，原因是螺旋電極的特殊外形，使得電解加工過(guò)程中流

4、場(chǎng)分布發(fā)生了改變，與此同時(shí)在Z向上產(chǎn)生了一個(gè)速度，從而加速了電解顆粒的運(yùn)動(dòng)，使顆粒能夠更好的逃離加工間隙。本文以顆粒為研究對(duì)象，分別分析了顆粒的壓強(qiáng)梯度和流量，從理論上講如果值越大將會(huì)越有利于電解加工。分析得到轉(zhuǎn)速越高壓強(qiáng)梯度和流量都會(huì)增加，但是同圓柱電極相同，轉(zhuǎn)速過(guò)高都會(huì)使得顆粒碰撞電解使得顆粒難以逃逸出去，且堆積在底部，因此影響加工效率。因此，螺旋電極提高了電解加工的效率，但只有特定的轉(zhuǎn)速才能夠有利于電解加工。
　　雖然通過(guò)分

5、析得到了螺旋電極有利于電解加工，但是對(duì)于螺旋電極的參數(shù)還未討論，最后通過(guò)在特定的轉(zhuǎn)速條件下對(duì)螺旋電電極的四參數(shù)（螺距、底槽寬、槽深和螺旋角）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。通過(guò)三水平四因素正交實(shí)驗(yàn)建立9組不同的電極，通過(guò)對(duì)壓強(qiáng)梯度和流量分析，得到：對(duì)于壓強(qiáng)分析，螺距和槽深越小，底槽越寬越壓強(qiáng)梯度越大，對(duì)于流量得到，螺距越小底槽越寬流量越大。從物理角度上分析得到，流量和壓強(qiáng)梯度越大將會(huì)帶走更多的電解顆粒，越有利于電解加工。因此，合適的減小螺距和適當(dāng)?shù)脑黾拥?/p>