CN111730155B - 多叶片套料电解阴极夹具装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多叶片套料电解阴极夹具装置及其应用，属于电解加工领域。以三叶片加工为例，设计了阴极夹具装置，包括连接法兰、蓄液室、阴极座、绝缘套和工具阴极。将2个多特征整体式工具阴极在阴极座上对称分布，实现叶盘对称侧多叶片的套型加工。基于该夹具装置，提出了一种多叶片套型加工的方法，采用均匀对称的顺序对扩压器等盘类零件的多组叶片进行加工，避免了大面积加工时盘体零件因自身应力而发生变形的问题。

Description

多叶片套料电解阴极夹具装置及其应用

技术领域

本发明涉及电解加工领域，介绍了一种用于多叶片套料电解阴极夹具装置及其应用。

背景技术

电解加工是一种基于电化学阳极溶解原理，利用工具阴极将工件按预定的尺寸和形状加工成型的方法。在加工过程中，工件与电源正极相连，工具阴极与电源负极相连。在工件阳极与工具阴极之间保持一定的极间间隙，并在极间间隙内通入高速流动的电解液，在工件和阴极之间形成导电通路。随着阴极向工件的进给，工件材料不断溶解蚀除，电解产物被高速流动的电解液带走，当阴极进给到预定位置时，完成加工。相比传统加工技术，电解加工有着阴极无损耗、可加工范围广以及加工表面质量高等优点，因此在整体叶盘和扩压器等航空发动机零部件的加工中广泛应用。

文章“扩压器套料电解加工流场优化设计及试验研究”中，提出了流道出液转角式的电解液正冲流动方式，并在该流场下加工出了轮廓完整且表面光洁的叶片。

专利号ZL201910195765的发明专利中，设计了一种叶片尾缘不溶解的套料电解加工夹具，在叶片加工的实施过程中，采用了相邻叶片依次加工的方法，完成扩压器全部叶片的加工。

上述文章和专利均是针对单个叶片加工而提出的改进措施，当加工多个叶片时，由于加工区域的增大，单流道进液模式的流场不能保证加工间隙内电解液的均匀分布；增大加工面积后，提高了加工过程中工件因自身应力作用发生形变的可能，因此，需要一种能够实现多叶片加工的夹具装置，以及避免工件因应力变形的套料电解加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多叶片套料电解阴极夹具装置及其应用，解决扩压器等盘类零件的多叶片套型电解加工问题，提高加工效率。

一种多叶片套料电解阴极夹具装置，由连接法兰、左蓄液室、右蓄液室、阴极座、左阴极、右阴极组成；上述左阴极和右阴极安装于阴极座前端；设待加工的3个相邻叶片为一组叶片，左阴极和右阴极结构相同，均是根据一组叶片的轮廓设计了相应的加工刃轮廓，加工刃轮廓根据每组3个叶片之间的距离和偏转角度确定以保证每组叶片的套型加工；上述阴极座左、右两侧对应阴极加工刃轮廓处各开有3个贯通的内型腔，在内型腔内分别安置对应加工刃轮廓的绝缘套，内型腔与其中安置的绝缘套的外壁之间留有进液间隙；上述左蓄液室、连接法兰和右蓄液室安装于阴极座后端；其中左蓄液室位于连接法兰左侧，其位置与左侧阴极的位置对应；右蓄液室位于连接法兰右侧，其位置与右侧阴极的位置对应；左蓄液室设置有左进液口；右蓄液室设置有右进液口。

所述的多叶片套料电解阴极夹具装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：将工件固定在机床主轴上，确定第一组加工叶片的位置，将左阴极安装于该位置；根据每组加工叶片所占的圆心角度，在工件上确定其对称侧的一组加工叶片的位置，右阴极将位于此对称位置；将工件向阴极进给，实现对称侧2组叶片的套型加工；转动主轴，在上述两组已加工叶片的区域中间，确定对称侧2组待加工叶片的位置，进给工件，完成叶片的套型加工；按照上述加工顺序，依次均匀对称的完成每组叶片的套型加工，直至加工结束；通过左蓄液室、右蓄液室实行双口多通道正流式供液，保证电解液流出蓄液室后能够形成流量均匀，流速一致的多个流道，稳定流入加工区域，最终从极间间隙的四周自由流出。

本发明的优点在于：

（a）针对多叶片的套型加工，设计了对称分布式工具阴极夹具，提出了叶片均匀对称的加工方法。多叶片加工时，由于加工面积的增大，对于扩压器等这种材料去除量大的盘体类零件，当工件基体较薄时，在加工过程中工件容易受自身应力影响而发生变形，采用均匀对称的顺序对每组叶片进行加工，可以有效避免工件在加工过程中变形的问题。

（b）设计了电解液多流道正流式供液流场，可用于多叶片的套型加工，改善了电解液在加工区域内流动的均匀性；根据每组叶片的轮廓设计阴极加工刃，根据每组叶片与两侧相邻叶片的间距和角度，确定阴极的侧壁位置，完成多特征整体式的工具阴极的设计，实现叶片的套型加工。

附图说明

图1为阴极夹具装配图；

图2为阴极夹具剖视图；

图3为电解液流动示意图；

图4为套型加工示意图；

其中：1-右侧蓄液室，2-右侧进液口，3-连接法兰，4-左侧蓄液室，5-左侧进液口，6-左侧阴极，7-阴极座，8-右侧阴极。

具体实施方式

一种用于多叶片套料电解加工的阴极夹具装置，其组成如下：以三叶片加工为例，阴极安装夹具由连接法兰3、左蓄液室4、右蓄液室1、阴极座7、左阴极6、右阴极8组成；阴极安装夹具中左蓄液室4的型腔口对应左侧阴极的位置，右蓄液室1的型腔口对应右侧阴极的位置，固定在阴极座7后端，在左蓄液室的顶端设计了进液口5，右蓄液室的顶端设计了进液口2；阴极座7的前端固定了左侧阴极6和右侧阴极8，在阴极座7左右两侧对应阴极加工刃轮廓处各开有3个贯通的型腔，在型腔内分别放置对应叶片轮廓的绝缘套。在确定第一组加工叶片的位置后，将一侧工具阴极固定，根据每组加工叶片所占的圆心角度，在工件上确定其对称侧的一组加工叶片的位置，将另一侧工具阴极固定在对应位置的阴极座上；上述阴极2根据3种叶片的轮廓设计了相应的加工刃，根据每组叶片之间的的距离和偏转角度确定阴极2的边缘轮廓，保证每组3个叶片的套型加工； 对应工具阴极进液区域，在阴极座上设计了左侧蓄液室4和右侧蓄液室1，实行双口多通道正流式供液，在阴极座7左侧内型腔与放置其中的绝缘套的外壁间，阴极座7右侧内型腔与放置其中的绝缘套的外壁间均留有进液间隙，保证电解液流出蓄液室后能够形成流量均匀，流速一致的多个流道，稳定流入加工区域，最终从极间间隙的四周自由流出；根据上述的多叶片套型加工的阴极夹具装置，采用均匀对称的顺序对每组叶片进行加工，具体操作如下：启动加热系统，待电解液温度加热到30℃，启动恒温系统；启动电解液循环系统，将电解液由进液口通入蓄液室中；启动直流电源，将工具阴极和电源负极相连，工件与电源正极相连；将工件固定在机床主轴上，将工件向阴极进给，实现对称侧2组叶片的套型加工；转动主轴，在上述两组已加工叶片的区域中间，确定对称侧2组待加工叶片的位置，进给工件，完成叶片的套型加工；按照上述加工顺序，依次均匀对称的完成每组叶片的套型加工，直至加工结束；关闭直流电源，关闭电解液循环系统，关闭恒温系统。

Claims (2)

1.一种多叶片套料电解阴极夹具装置，其特征在于：

由连接法兰（3）、左蓄液室（4）、右蓄液室（1）、阴极座（7）、左阴极（6）、右阴极（8）组成；

上述左阴极（6）和右阴极（8）安装于阴极座前端；设待加工的3个相邻叶片为一组叶片，左阴极（6）和右阴极（8）结构相同，均是根据一组叶片的轮廓设计了相应的加工刃轮廓，加工刃轮廓根据每组3个叶片之间的距离和偏转角度确定以保证每组叶片的套型加工；

上述阴极座（7）左、右两侧对应阴极加工刃轮廓处各开有3个贯通的内型腔，在内型腔内分别安置对应加工刃轮廓的绝缘套，内型腔与其中安置的绝缘套的外壁之间留有进液间隙；

上述左蓄液室（4）、连接法兰（3）和右蓄液室（1）安装于阴极座后端；其中左蓄液室（4）位于连接法兰（3）左侧，其位置与左侧阴极的位置对应；右蓄液室（1）位于连接法兰（3）右侧，其位置与右侧阴极的位置对应；左蓄液室（4）设置有左进液口（5）；右蓄液室（1）设置有右进液口（2）。

2.利用权利要求1所述的多叶片套料电解阴极夹具装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：

将工件固定在机床主轴上，确定第一组加工叶片的位置，将左阴极（6）安装于该位置；根据每组加工叶片所占的圆心角度，在工件上确定其对称侧的一组加工叶片的位置，右阴极（8）将位于此对称位置；

将工件向阴极进给，实现对称侧2组叶片的套型加工；转动主轴，在上述两组已加工叶片的区域中间，确定对称侧2组待加工叶片的位置，进给工件，完成叶片的套型加工；按照上述加工顺序，依次均匀对称的完成每组叶片的套型加工，直至加工结束；

通过左蓄液室（4）、右蓄液室（1）实行双口多通道正流式供液，保证电解液流出蓄液室后能够形成流量均匀，流速一致的多个流道，稳定流入加工区域，最终从极间间隙的四周自由流出。

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