基于COMSOL闭式整体构件外流道电解加工流场分析

作     者：李清良 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：范植坚

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：闭式整体构件 电解加工(ECM) 流场设计 计算流体动力学(CFD) 阴极设计 

摘      要：闭式整体构件结构复杂,材料硬度高,加工十分困难。本文采用数控电解对闭式整体构件进行粗加工。由于加工过程的间隙流场直接关系到加工成形精度的高低、表面质量的好坏,甚至决定到电解加工的成败,流场设计是非常重要的环节,流场均匀性是判断间隙流场好坏的依据。 在UG平台上进行电解加工阴极的设计,根据加工对象的流道形状,先用cosθ法建立阴极的型面雏形,通过工艺试验与计算机辅助设计结合进行修形;对阴极与工件、夹具构成的间隙流场建立仿真数学模型、几何模型,定义了流场仿真边界条件,在流体仿真软件COMSOLMultihysics中对不同阴极结构的流场进行仿真求解,根据仿真结果确定合适的流场设计。在上述流场设计的基础上,分别探讨在不同电解液进口压力及施加旋转流场时加工间隙流场的变化情况,为进一步优化工装设计并为选择加工工艺参数提供依据。最后通过实验验证流场仿真的正确性,并完成阴极型面的修正。 仿真结果表明,当供液方式为反向供液,进口压力为0.4MPa,阴极十字交叉通液槽槽宽为1.5mm、阴极锥头通液孔为12×(?)1,三排错开排布时,加工间隙流场均匀,流量分配合理。加工实验及后期阴极修型亦印证了这一论断。在提高电解液进口压力为0.8MPa及通过改变工装结构设计使其产生旋转流场的情况下,间隙流场均匀程度进一步提高。 上述研究表明,基于计算流体动力学的电解流场仿真对电解流场设计有指导意义,进一步可用于优化电解加工阴极的设计,缩短阴极研制周期,提高工作效率。