阵列变截面球槽结构电解加工流场设计及试验研究

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2023.23.006

中国机械工程 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (23): 2824-2831.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.23.006

阵列变截面球槽结构电解加工流场设计及试验研究

严丁虎1，2;赵建社1，2;张昌昊2;高伟正1，2;朱寅1，2

1.南京航空航天大学机电学院，南京，210016
2.江苏集萃精密制造研究院有限公司，南京，210016

出版日期:2023-12-10 发布日期:2024-01-03
通讯作者: 赵建社（通信作者），男，1976年生，教授、博士研究生导师。研究方向为精密电解加工、精密电火花加工、特种加工新技术。E-mail：zhaojs@nuaa.edu.cn。
作者简介:严丁虎，男，1998年生，硕士研究生。研究方向为精密电解加工技术。E-mail：404071771@qq.com。

Flow Field Design and Experimental Research of ECM of Array Spherical Groove Structures with Variable Cross-sections

YAN Dinghu1，2;ZHAO Jianshe1，2;ZHANG Changhao2;GAO Weizheng1，2;ZHU Yin1，2

1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanjing University of Aeronautics
and Astronautics，Nanjing，210016
2.JITRI Institute of Precision Manufacturing Co.，Ltd.，Nanjing，210016

Online:2023-12-10 Published:2024-01-03

摘要/Abstract

摘要： 变截面球槽结构表面硬度高、三维形状复杂，采用电解加工具有较好的技术经济优势，但其加工精度和加工稳定性受流场影响比较明显。为提高电解液流场均匀性，基于流场仿真分析探讨了通液方式、流道结构对流场分布的影响规律，并开展了电解加工试验研究。仿真和试验结果表明：采用定向流道供液的分域通液方式有利于提高流场稳定性和流速分布一致性，可以有效提高工艺稳定性；优化出入口流道结构可以进一步提高球槽表面质量，能够满足加工稳定性和加工精度要求。

关键词: 变截面球槽, 电解加工, 流场设计, 流道结构

Abstract: Variable cross-section spherical groove structure had high surface hardness and complex 3D shape. ECM had better technical and economic advantages， but the processing accuracy and processing stability were affected by the flow field obviously. In order to improve the uniformity of the electrolyte flow field， the influences of the electrolyte flow mode and channel structure on the flow field distribution were discussed based on the flow field simulation analysis， and the ECM experiments were carried out. The simulation and test results show that the zonal liquid flow in directional channel is conducive to improving the stability of the flow field and the consistency of the flow rate distribution， which may improve the processing stability. Optimization of the inlet and outlet flow channel structures may further improve the surface quality of the spherical groove， which may meet the requirements of machining stability and machining accuracy.

Key words: variable cross-section spherical groove, electrochemical machining（ECM）, flow field design, channel structure

中图分类号:

TG662

严丁虎, 赵建社, 张昌昊, 高伟正, 朱寅, . 阵列变截面球槽结构电解加工流场设计及试验研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(23): 2824-2831.

YAN Dinghu, ZHAO Jianshe, ZHANG Changhao, GAO Weizheng, ZHU Yin, . Flow Field Design and Experimental Research of ECM of Array Spherical Groove Structures with Variable Cross-sections[J]. China Mechanical Engineering, 2023, 34(23): 2824-2831.

参考文献

［1］司小云，马文伦，尹顺良，等. 某轮式车辆盘式驻车制动器设计［J］. 车辆与动力技术， 2017（3）：40-44.
SI Xiaoyun， MA Wenlun， YI Shunliang， et al. Design of Disc Parking Brake of a Certain Wheeled Vehicle［J］. Vehicle and Power Technology， 2017（3）：40-44.
［2］WANG G， SHAN Y. Compensation of Electrode Orbiting in Electrical Discharge Machining Based on Non-uniform Offsetting［J］. International Journal of Machine Tools and Manufacture， 2005， 45（14）：1628-1634.
［3］周叙荣，蒋永锋，干为民，等. 球槽曲面电解加工流场设计及试验研究［J］. 电加工与模具， 2021（4）：36-41.
ZHOU Xurong， JIANG Yongfeng， GAN Weiming， et al. Flow Field Design and Experimental Research on Electrochemical Machining of Billiard Groove Surface［J］. Electrical Machining and Die， 2021（4）：36-41.
［4］尧佳路，张传运，李俊飞，等. 阵列变截面凹坑结构电解成形加工流场设计及试验研究［J］. 电加工与模具， 2019（3）：42-46.
YAO Jialu， ZHANG Chuanyun， LI Junfei， et al. Flow Field Design and Experimental Study on Electrolytic Forming of Array Pit with Variable Cross-section. Electrical Machining and Die， 2019（3）：42-46.
［5］TANG L， FENG X， ZHAI G K， et al. Gap Flow Field Simulation and Experiment of Electrochemical Machining Special-shaped Inner Spiral Tube［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2019， 100（9）：2485-2493.
［6］赵建社，王峰，肖雄，等. 微尺度弧形群缝电解加工试验研究［J］. 机械工程学报， 2014， 50（23）：186-193.
ZHAO Jianshe， WANG Feng， XIAO Xiong， et al. Experiment Research on Electrochemical Machining of Micro-scale Arc-shaped Multi-grooves［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2014， 50（23）：186-193.
［7］徐家文，云乃彰，王建业. 电化学加工技术：原理·工艺及应用［M］. 北京：国防工业出版社， 2008.
XU Jiawen， YUN Naizhang， WANG Jianye. Electrochemical Machining Technology：Principle， Process and Application［M］. Beijing：National Defense Industry Press， 2008.
［8］FANG X， QU N， ZHANG Y， et al. Effects of Pulsating Electrolyte Flow in Electrochemical Machining［J］. Journal of Materials Processing Tech.， 2014， 214（1）：36-43.
［9］许绝舞，朱栋，朱荻. 扩压器套料电解加工流场优化设计及实验研究［J］. 电加工与模具， 2018（2）：24-28.
XUE Juewu， ZHU Dong， ZHU Di. Optimization Design of Flow Field and Experimental Investigation of the Jacketed Electrochemical Machining for the Diffuser［J］. Electrical Machining and Die， 2018（2）：24-28.
［10］张淑佳，李贤华，朱保林，等. k-ε涡黏湍流模型用于离心泵数值模拟的适用性［J］. 机械工程学报， 2009， 45（4）：238-242.
ZHANG Shujia， LI Xianhua， ZHU Baolin， et al. Applicability of k-ε Eddy Viscosity Turbulence Models on Numerical Simulation of Centrifugal Pump［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2009， 45（4）：238-242.

[1]	王陈, 赵建社, 强智明, 张昌昊, 柳世豪, . 振动进给对表面小微结构电解加工流场的影响[J]. 中国机械工程, 2023, 34(10): 1191-1198.
[2]	张晓博, 朱栋. 长窄型薄壁叶片的套料电解加工[J]. 中国机械工程, 2022, 33(07): 797-803，810.
[3]	王轶禹, 赵建社, 谷民凯, 纪涛. 渐开线内花键电解加工流场设计及工艺稳定性研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(13): 1562-1570.
[4]	童文俊;王明环;邱国志;许雪峰. 摩擦副表面气膜屏蔽微细电解加工微织构及摩擦性能分析[J]. 中国机械工程, 2020, 31(11): 1331-1336.
[5]	王峰1,2;赵建社1;刘鼎明1;范延涛1;田宗军1. 钛合金深窄槽可控振动辅助电解加工试验研究[J]. 中国机械工程, 2019, 30(20): 2395-2402.
[6]	徐波1,2;干为民1,2;何亚峰1,2;李文静3;王祥志1,2. 阶梯孔数控电解镗孔加工的阴极设计及试验研究[J]. 中国机械工程, 2019, 30(12): 1498-1506.
[7]	周小超1,2;陈远龙1;侯亭波1;王壮壮1. 基于气液两相流模型的电解加工多场耦合仿真[J]. 中国机械工程, 2019, 30(10): 1135-1141.
[8]	刘玉杰, 赵建社, 干为民, 祈璐. 轻量化阶梯孔结构电解加工试验研究[J]. 中国机械工程, 2015, 26(11): 1429-1433,1515.
[9]	万能, 杜珂, 高瑾宇, 陈涛. 面向叶片电解加工分析的等几何方法[J]. 中国机械工程, 2015, 26(10): 1368-1373.
[10]	赵建社, 李龙, 王峰, 肖雄. 振动进给对微尺度群缝电解加工过程的影响[J]. 中国机械工程, 2015, 26(1): 44-48,78.
[11]	刘嘉, 朱栋, 万龙凯, 朱荻. 整体叶盘电解加工移动密封阴极设计与试验[J]. 中国机械工程, 2014, 25(14): 1847-1851.
[12]	刘德营1, 2, 傅秀清1, 康敏1, 董朝盼1. 基于有限元法的球形数控电解加工工艺试验研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(6): 746-750.
[13]	王峰, 赵建社, 江琴, 肖雄. 基于电场仿真的微尺度群缝电解加工技术研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(23): 3154-3158.
[14]	孙伦业, 徐正扬, 朱荻. 基于叶栅通道可加工性分析的整体叶盘径向电解加工阴极设计及实验[J]. 中国机械工程, 2013, 24(09): 1137-1141.
[15]	傅秀清, 康敏, 杨勇, 刘泽祥. 球形阴极数控电解加工的流场仿真及试验研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(08): 1038-1042.

阵列变截面球槽结构电解加工流场设计及试验研究

Flow Field Design and Experimental Research of ECM of Array Spherical Groove Structures with Variable Cross-sections

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics