某加速度计挠性零件的微细电解加工技术研究

摘要

随着微纳米技术的快速发展，微细电解加工技术已成为先进制造技术的一个重要方面。微细电解加工技术可以解决传统加工方法不能实现或难以实现的难切削金属材料微小型零件的加工制造问题。针对某军用飞机加速度计的薄壁挠性零件存在的加工难题（弹性材料难切削、结构尺寸微小成形加工困难等），利用微细电解加工方法对挠性零件上的矩形微槽和梯形状微结构进行了工艺研究，对弹性材料微结构的加工难题的解决和微细电解加工方法的发展都具有促进作用。
　　在微细电解加工理论研究基础上，分析了弹性材料3J21的组成成分，选择了合适的电解液，并进行了工艺参数（加工电压、进给速度、脉冲宽度、电解液浓度等）对弹性材料电解加工精度影响的基础性实验，得到加工弹性材料所需较优的工艺参数组合。通过研究分析微细圆柱电极制作原理和成形规律，采用微细圆形孔在线电解反拷成形方法，成功制作出实验所需的工作段直径为10μm的多阶微细圆柱电极。在分析挠性零件结构的基础上，制定了梯形状微结构和矩形微槽结构的微细电解铣削加工工艺方案。利用微细电解行铣方法加工出了上底宽1.305mm、下底宽0.503mm、高为0.403mm的梯形状微结构。采用粗、精加工两个阶段进行了矩形微槽结构的微细电解铣削加工:利用直径为80μm的微细圆柱电极通过行铣进行粗加工，并为精加工留一定加工余量;采用直径为10μm底面绝缘的微细圆柱电极对矩形微槽的侧面进行环形精修，然后利用侧面绝缘的多阶微细圆柱电极对矩形微槽的底面进行平面行铣，成功加工出槽宽为150.6μm、槽底厚度为10.5μm、槽底半径为10.3μm的矩形微槽。所加工的梯形状微结构和矩形微槽均满足设计要求。
　　理论分析和实验研究表明，微细电解铣削加工技术是弹性材料镍铁合金3J21材料微小结构的理想加工方法。该研究解决了某军用飞机加速度计挠性零件上微小结构的加工难题，可为同类或相似弹性材料微小结构的难加工问题解决提供借鉴，同时对微细电解加工技术的发展也具有一定促进作用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 微细电解加工的国内外研究现状

1．3．1 国内发展现状

1．3．2 国外发展现状

1．4 主要研究内容

2 微细电解铣削加工相关基本理论

2．1 电解加工的相关基本理论

2．1．1 电解加工的原理与特点

2．1．2 微细电解铣削加工的特点

2．1．3 法拉第定律

2．2 纳秒脉冲微细电解加工相关基本理论

2．2．1 电极过程特征分析

2．2．2 纳秒脉冲电化学加工的原理及加工过程

2．3 微细电解加工性能的影响因素分析

2．3．1 影响加工精度的因素分析

2．3．2 影响加工稳定性的因素分析

2．3．3 影响加工表面质量的因素分析

2．4 微细电解加工机床对刀方法研究

2．5 本章小结

3 微细电解铣削加工系统

3．1 微细电解加工机床

3．2 微细电解加工电源

3．2．1 直流电源

3．2．2 纳秒脉冲电源

3．3 加工系统操作界面

3．4 本章小结

4 挠性零件的微细电解铣削工艺方案与基础性实验研究

4．1 加工对象分析

4．2 挠性零件的微细电解铣削加工方案设计

4．2．1 微细电解铣削加工方案设计步骤

4．2．2 梯形状微结构的微细电解铣削加工工艺方案

4．2．3 矩形微槽的粗加工工艺方案

4．2．4 矩形微槽的精加工工艺方案

4．3 弹性材料微细电解加工基础性实验研究

4．3．1 电解液的选取

4．3．2 电解液浓度对侧面加工间隙的影响实验及分析

4．3．3 进给速度对傩面加工间隙的影响实验及分析

4．3．4 加工电压对侧面加工间隙的影响实验及分析

4．3．5 脉冲宽度对侧面加工间隙的影响实验及分析

4．4 本章小结

5 挠性零件的微细电解铣削加工实验研究

5．1 微细电极的在线制作

5．1．1 微细电极材料的选择

5．1．2 微细圆柱电极的在线制作原理及实验

5．2 梯形状微结构的微细电解铣削加工实验

5．3 矩形微槽的微细电解铣削加工实验

5．3．1 粗加工实验及微细圆柱电极的制作

5．3．2 精加工多阶圆柱电极的制作

5．3．3 侧壁精修与底面修整实验

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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