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CN106925849A - 一种l形曲面类工件电解加工的流场夹具 - Google Patents

一种l形曲面类工件电解加工的流场夹具 Download PDF

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王蕾
王叶生
李学辉
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
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Abstract

本发明公开了一种电解加工L形曲面类工件的流场夹具，包括夹具主体、设置于夹具主体上的电解液入口和电解液出口、阴极以及阳极插槽，阴极与夹具主体密封连接，阴极的轴线与阳极插槽的轴线相交，阴极与阳极插槽之间具有L形间隙，电解液入口与电解液出口之间由流道相连通，L形间隙为流道的一部分，阴极靠近阳极插槽的一侧设置分流通道。本发明在流经阴阳极之间间隙的电解液总流量不变的情况下，改变阴极的结构形式，通过分流通道减小大拐角处电解液的流量，进而减小阳极和阴极之间的速度差和压力差，使流经“L”形拐角处的电解液更加稳定和均匀。

Description

一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具
技术领域
本发明涉及电解加工领域，特别是涉及一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具。
背景技术
电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙，电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解，随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势，并已获得广泛应用，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工，并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。
随着装备制造业的不断发展，航空航天、军工装备、重型机械中出现了各种各样的复杂结构。高精尖产品，对加工质量的要求越来越高。复杂的结构对加工的方法和装备提出了更高的要求和挑战。理论和实验研究表明电解加工中，流场内电解液的稳定性和均匀性是影响电解加工精度的重要因素。对于具有大拐角形状的工件，常规的电解加工夹具系统，加工间隙流场大拐角处靠近工件阳极和工具阴极这两侧的电解液存在有明显的压力差和速度差。拐角处电解液速度和压力都存在有较大的梯度差。
在电解加工过程中，阴极是电解加工夹具系统重要组成部分。传统的阴极结构形式，虽然可以满足电解加工的基本要求，但是也存在着设计方面的缺陷。主要缺陷有：在带有大拐角的复杂曲面结构的电解加工过程中，流场中的电解液在经过大拐角的时候，由于流场的突变，会造成靠近阴极处流场电解液的速度远远大于靠近阳极处流场电解液的速度、靠近阳极处流场电解液的压力远远大于靠近阴极处流场电解液的压力，过大的压力差和速度差严重影响电解液性能的稳定性和均匀性，会影响整个流场的稳定性和均匀性，降低电解加工产品的质量。
因此，如何改变现有技术中，在具有L形的复杂曲面的电解加工过程中，电解液流速差和压力差过大，降低电解加工产品质量的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具，以解决上述现有技术存在的问题，使具有L形的复杂曲面的电解加工过程中电解液分布均匀，提高电解加工的产品质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具，包括夹具主体、设置于所述夹具主体上的电解液入口、置于所述夹具主体上的电解液出口、阴极和阳极插槽，所述阴极与所述夹具主体密封连接，所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线相交，所述阴极与所述阳极插槽之间具有L形间隙，所述电解液入口与所述电解液出口之间由流道相连通，所述L形间隙为所述流道的一部分，所述阴极靠近所述阳极插槽的一侧设置分流通道。
优选地，所述阴极在靠近所述阳极插槽的一侧设置梯形凸起，所述分流通道设置于所述梯形凸起上。
优选地，所述分流通道为多个圆柱通孔均布组成，所述圆柱通孔的轴线与所述阴极的轴线平行。
优选地，所述阴极作倒圆角处理。
优选地，所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线夹角为90度，所述电解液入口设置于所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线的直角夹角一侧，所述电解液出口设置于所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线的钝角夹角一侧。
优选地，所述L形间隙的宽度为0.1-0.5mm。
优选地，所述阳极是较短的平面与较长的曲面构成的L形结构，所述阴极与所述L形结构配合形成阴阳两极之间为所述L形间隙。
优选地，L形曲面类工件电解加工的流场夹具还包括用于与加工机床相连的阴极保持架和阳极保持架，所述阴极保持架固定在所述阴极上，所述阳极保持架固定在阳极上。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：在流经阴阳极之间间隙的电解液总流量不变的情况下，改变阴极的结构形式，通过分流通道减小大拐角处电解液的流量，进而减小阳极和阴极之间的速度差和压力差，使流经“L”形拐角处的电解液更加稳定和均匀，最终达到提高“L”形结构工件的加工精度和加工质量的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明L形曲面类工件电解加工的流场夹具的结构示意图；
图2为本发明阴极的结构示意图；
图3为本发明L形曲面类工件电解加工的流场夹具工作时的加工机床的结构示意图；
其中，1为夹具主体，2为电解液入口，3为电解液出口，4为阴极，5为阳极插槽，6为L形间隙，7为流道，8为分流通道，9为阴极保持架，10为阳极保持架，11为电解液槽，12为电源控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具，以解决上述现有技术存在的问题，使具有L形的复杂曲面的电解加工过程中电解液分布均匀，提高电解加工的产品质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1至图3，图1为本发明L形曲面类工件电解加工的流场夹具的结构示意图，图2为本发明阴极的结构示意图，图3为本发明L形曲面类工件电解加工的流场夹具工作时的加工机床的结构示意图。
本发明提供一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具，包括夹具主体1、设置于夹具主体1上的电解液入口2、置于夹具主体1上的电解液出口3、阴极4和阳极插槽5，阴极4与夹具主体1密封连接，阴极4的轴线与阳极插槽5的轴线相交，阴极4与阳极插槽5之间具有L形间隙6，电解液入口2与电解液出口3之间由流道7相连通，L形间隙6为流道7的一部分，阴极4靠近阳极插槽5的一侧设置分流通道8。
本发明通过改变阴极4的结构形式，通过分流通道8减小大拐角处电解液的流量，进而减小阳极工件和阴极4之间的速度差和压力差，使流经“L”形拐角处的电解液更加稳定和均匀，最终达到提高“L”形结构工件的加工精度和加工质量的目的。
阴极4在靠近阳极插槽5的一侧设置梯形凸起，分流通道8设置于梯形凸起上。电解液从电解液入口2进入夹具主体1，其中一部分电解液从L形间隙6处流过，另一部分从分流通道8流过，减小了电解液从L形间隙6处流过的流量，减小了阴极4和阳极工件之间电解液的速度差和压力差。
分流通道8为多个圆柱通孔均布组成，请参考图2，圆柱通孔的轴线与阴极4的轴线平行，为了使电解液通过分流通道8时更平缓，将分流通道8设置为圆柱形通孔结构，同时多个圆柱形通孔均布。
阴极4作倒圆角处理，避免电解液出现紊流增大阴极4和阳极工件之间电解液的流速差。
阴极4的轴线与阳极插槽5的轴线夹角为90度，请参考图1，电解液入口2设置于阴极4的轴线与阳极插槽5的轴线的直角夹角一侧，电解液出口3设置于阴极4的轴线与阳极插槽5的轴线的钝角夹角一侧。
L形间隙6的宽度为0.1-0.5mm。
阳极插槽5具有L形结构，阴极4的一端与L形结构配合形成L形间隙6。
L形曲面类工件电解加工的流场夹具还包括用于与加工机床相连的阴极保持架9和阳极保持架10，阴极保持架9固定在阴极4上，阳极保持架10固定在阳极工件上。电解加工时，阳极工件设置于阳极插槽5内，阳极保持架10固定在阳极工件上，阴极保持架9固定在阴极4上，阴极保持架9和阳极保持架10用于与电解加工系统中的电源控制系统12相连接。
L形曲面类工件电解加工的流场夹具工作时，请参考图3，加工机床包括电解液槽11、流场夹具和电源控制系统12，电解液槽11、电源控制系统12分别与流场夹具相连。
本发明的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，阴极4与阳极插槽5配合形成L形间隙6，阴极4在靠近阳极插槽5的一侧设置梯形凸起，梯形凸起上设置分流通道8，电解液由电解液入口2进入流道7中，流经L形间隙6时，一部分电解液从L形间隙6处流过，另一部分从分流通道8的圆柱通孔组流过，减小了电解液从L形间隙6处流过的流量，使电解液的流动更加平缓，减小了阴极4和阳极工件之间电解液的速度差和压力差，提高工件的加工质量。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：包括夹具主体、设置于所述夹具主体上的电解液入口、置于所述夹具主体上的电解液出口、阴极和阳极插槽，所述阴极与所述夹具主体密封连接，所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线相交，所述阴极与所述阳极插槽之间具有L形间隙，所述电解液入口与所述电解液出口之间由流道相连通，所述L形间隙为所述流道的一部分，所述阴极靠近所述阳极插槽的一侧设置分流通道。
2.根据权利要求1所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：所述阴极在靠近所述阳极插槽的一侧设置梯形凸起，所述分流通道设置于所述梯形凸起上。
3.根据权利要求2所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：所述分流通道为多个圆柱通孔均布组成，所述圆柱通孔的轴线与所述阴极的轴线平行。
4.根据权利要求3所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：所述阴极作倒圆角处理。
5.根据权利要求1所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线夹角为90度，所述电解液入口设置于所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线的直角夹角一侧，所述电解液出口设置于所述阴极的轴线与所述阳极插槽的轴线的钝角夹角一侧。
6.根据权利要求1所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：所述L形间隙的宽度为0.1-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：所述阳极是较短的平面与较长的曲面构成的L形结构，所述阴极与所述L形结构配合形成阴阳两极之间为所述L形间隙。
8.根据权利要求1所述的L形曲面类工件电解加工的流场夹具，其特征在于：还包括用于与加工机床相连的阴极保持架和阳极保持架，所述阴极保持架固定在所述阴极上，所述阳极保持架固定在阳极上。
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