拉式顺流膛线阴极设计及间隙流场分析

发布时间：2020-04-18 15:13

【摘要】：针对传统膛线阴极加工时因电解液从工作齿小端流向大端,存在加工间隙流场发散；电解液流动方向与阴极运动方向相反导致机床受力大、阴极工作齿烧蚀导致阴极整体报废等问题,本文提出并设计了一种换向顺流、可更换工作齿的大口径深混合膛线复式阴极的结构,其核心是后堵头的分液锥台使进入阴极体的电解液在360°范围向各方均匀反射,在阴极体内实现换向,通过与之相接的后引导斜小孔,从工作齿大端进入加工间隙流向工作齿小端,形成加工间隙的收敛流场；电解液在加工间隙的流动方向与阴极运动方向一致,改善了机床受力大的问题；阴极采用组合式结构,工作齿可更换。称之为拉式顺流阴极。为取得分液锥台锥角、斜小孔、回液小孔直径的最佳设计,在确定拉式顺流阴极基本结构的前提下,基于COMSOL Multiphysics对加工间隙流场进行仿真,提出多种设计方案,改变后堵头锥台角度、小孔倾斜角、回液小孔孔径等参数,对不同参数下间隙流场的速度、压力分布进行模拟,分析、对比各流场速度云图、压力云图、流线图,优化阴极结构,结果表明：当阴极后分液锥台锥角为120°、供液小孔倾斜50°、回液小孔孔径为2mm时电解液压力损失最小,最有利于电解产物的排除,间隙流场收敛,工作齿大端流场也比较饱满。对比较拉式顺流膛线阴极与传统膛线阴极在加工时导致机床受力的大小的比较有限元分析基于UG NX平台进行的,分析结果表明,传统膛线阴极在加工时机床主轴最大应力0.428MPa,最大位移量5.6355×10-5mm,拉式顺流阴极加工时机床主轴最大应力0.350MPa,最大位移量4.275×104mm。这是因为拉式顺流阴极的加工间隙中电解液流动方向与阴极运动方向一致,与传统膛线阴极相比,对机床主轴运动的阻力得以减小。最后,采用拉式顺流膛线阴极进行了大口径混合膛线电解加工工艺试验加工稳定,表面粗糙度达Ral.6μm。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ05;TG662

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本文编号：2632225