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（全套CAD）硬质合金超声复合电加工设计及试验（图纸论文整套）

解液的浓度低加工电压低阴阳极间的间隙小加工零件尺寸小精度要求高等。为了克服以上缺陷,复合加工应运而生,显示了其性能优越性和加工稳定性。超声电解复合加工随着经济的发展,现有的特种加工方法已经不能满足社会发展的要求,复合加工应运而生,在很好的解决常规特种加工方法缺陷的同时很好的确保了其优越性和高效性,同时也扩大了材料加工范围,大大提高了特种加工技术加工效率和加工精度.复合加工应用多种形式能量的综合作用来实现对工件材料的去除和加工，其中包括传统加工和特种加工的复合特种加工与特种加工的复合，实现不同加工技术的优势互补,扬长避短,大大提高了加工效率和加工精度。图.复合加工实验设备加工原理超声电解复合加工的基本构思就是，将超声加工和电解加工两种工艺结合在起。硬质合金,超声,复合,加工,设计,试验,实验,毕业设计,全套,图纸摘要本文介绍了超声加工和电解加工的加工原理,分析了其存在的不足之处,对比显现出其两者复合加工的优势所在。介绍了超声电解加工的工作原理和实验构建,并对实验结果进行了的分析计算。对硬质合金进行了单超声加工试验及分析对硬质合金等进行了超声超声电解复合加工试验,两实验对比分析,从而论证了超声电解加工方法的可行性,优势性和必要性,为今后进步研究和实际应用奠定了理论和实验基础。论文最后对该技术加工工艺进行了分析总结,提出现有工艺方案存在的问题及完善的措施，并对后续研究应用提出了设想和展望。关键词超声加工，电解加工，超声电解复合加工，硬质合特种加工技术概述制造技术历史悠久，是人类生存与发展的基础及社会物质财富的主要来源，对人类的生产和物质文明起着极大的作用。世纪年代，英国发明了蒸汽机，由于当时还不能制造高精度的气缸，而迟迟不能转化为生产力。直至气缸镗床的出现，这发明才得以广泛应用，从而导致第次产业革命。不言而喻，新产品的研究开发，科学技术和社会经济文化的发展，无不与制造技术息息相关。然而，以后的近年，人们直是采用传统加工方法，并利用机械能和切削力来切除工件金属而达到制造要求的。起加工实质是“以硬对软”。本世纪年代，前苏联曾发明电火花加工。人们初次脱离了传统加工的旧轨道，利用电能热能，在不产生切削力的情况下，以低于工件金属硬度的工具去移除工件上多余的部位，成功地获得了“以柔克刚”的技术效果。自本世纪年代以来，特别是近二十年，由于材料科学高新技术的发展和激烈的市场竞争发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正在朝着高速度高精度高可靠性耐腐蚀高温高压大功率尺寸大小两极分化的方向发展。为此，各种新材料新结构形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了系列迫切需要解决的新问题。例如，各种难切削材料的加工各种形状复杂尺寸或微小或特大精密零件的加工薄壁弹性元件等低刚度特殊零件的加工等。对此，采用传统的加工方法十分困难，甚至无法加工。于是，人们方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料自动优化切削参数提高刀具可靠性和在线刀具监控系统开发新型切削液研制新型自动机床等各种途径，进步改善切削状态提高切削加工水平，并解决了些问题另方面，则冲破传统加工方法的束缚，不断地探索寻求心的加工方法，于是种本质上区别于传统加工的特种加工变应运而生。后来，由于新颖制造技术的进步发展，人们从广义上来定义特种加工，即将电磁声光化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除变形改变性能或被镀覆的非传统加工方法统称为特种加工,。它是种涉及多学科学科交叉融合的先进制造技术，具有才传统加工所无可比拟的特点。硬质合金的特性硬质合金是由硬度很高的难熔金属碳化物和等和金属粘结剂用粉末冶金的方法制成的材料，硬质合金中的碳化物都具有硬度高熔点高化学稳定性和热稳定性好等特点。采取普通的切削加工方法来加工硬质合金材料简直是无法想象的。有关资料表明，超声加工对于玻璃陶瓷等非金属脆性材料具有很高的加工精度和加工效率，加工表面的表面质量也很好，但用来加工硬质合金材料，其加工效率较低，加工工具局部损耗较大等缺陷。所以对于硬质合金材料基本不采用超声加工方法，通常仍以电解加工或电火花加工的方法进行零件或模具加工。电解加工适合于包括硬质合金的大多数金属材料的成形加工，可获得较高的加工速度，较好的表面粗糙度，但与超声加工所得到的表面粗糙度．相比要差些。显然，采用超声加工电解加工的方法来加工硬质合金具有各自的优点和缺点。将两种加工方法进行适当的结合，即采用超声电解复合加工的方法，既保证电解加工的高效性，得到很高的加工速度，又保持了超声加工的较好加工精度和表面粗糙度。.课题研究目的及内容.随着科学技术的发展，具有三维型面的难加工材料的应用越来越广泛，普通的机械加工难以满足要求，而超声波加工不仅能加工硬质合金淬火钢陶瓷半导体锗和硅片等硬脆材料，电解加工具有效率高电极无损耗，表面质量好等优点，特别适用于导电性难加工材料的三维型面加工。超声加工结合电化学加工，利用超声作用对电解加工过程的改善，可以提高超声加工的效率，减小电极损耗，提高电解加工的精度，具有技术复合综合技术优势。本课题本课题探讨硬质合金材料超声加工特性，并进行超声加工工具及工艺设计，进行超声参数试验及优化，为其实际应用建立工艺基础。第二章超声加工和电解加工.超声加工的原理及特点超声加工的基本原理超声加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的种特种加工方法，超声加工的基本原理如图所示。超声加工时，在工具和工件之间加入水或油等和磨料混合的悬浮液，并使工具以适当的压力轻轻压在工件上。超声换能器产生高达以上的超声频率作纵向振动，由于弹性杆弹性杆使振幅产生定的放大变化，通常称其为变幅杆的作用，振幅被放大到左右，驱动工具端面作超声振动，迫使工作液中悬浮磨料的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击抛磨被加工工件表面，把被加工工件表面的材料粉碎成很细的微小颗粒，从工件上被打击下来。虽然每次打击下来的材料很少，但每秒打击的次数高达次与超声频率有关以上，所以仍有定的加工速度。工具工件磨料悬浮液变幅杆换能器超声波发生器图.超声加工原理图与此同时，工作液受工具端面超声振动作用而产生的高频交变的液压正负冲击波和“空化”作用，迫使工作液“钻”入被加工材料的微细缝隙处，从而更加剧了机械破坏作用。所谓“空化”作用，是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成较大的负压和局部真空，使得工作液内瞬间形成很多微空腔，当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡又重新闭合，又引起较强的液压冲击波，上述作用迅速地反复地施加在工具与工件之间微小间隙内的工作液里，可以大大强化加工过程。此外，正负交变的液压冲击也使悬浮工作液在加工间隙中强迫循环，带动磨料运动，使部分变钝了的磨粒及时得到更新。由此可见，超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果，其中，磨粒的机械撞击作用是占主导地位的。本质上，材料去除的能量是机械能。由于超声加工基于局部撞击作用，所以当受到撞击作用时，越是硬脆的材料，其受破坏的程度越大，越容易进行超声加工。相反，脆性和硬度不大的韧性材料，由于它对撞击能量的吸收缓冲作用而难以实施超声加工，或者说加工效果很不理想。所以，这性质常利用在工具材料选择上，要求它既能撞击磨粒，又不至于使自身受到很大的破坏，般选择塑性较好的材料，通常采用钢或弹簧钢等材料作为工具材料较合适。超声加工的基本特点.超声加工适合于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，例如玻璃陶瓷氧化铝氮化硅等石英锗硅石墨玛瑙宝石金刚石等材料。在理论上，对于导电的硬脆金属材料如淬火钢硬质合金等，也能进行加工，但加工效率较低。.由于工具的运动轨迹通常为直线，工具可用相对较软的材料制造且可以制成较复杂的形状，可以加工具有异型截面的形状具有阶梯的通孔盲孔等不需要使工具和工件作比较复杂的相对运动，在般情况下，超声加工机床的结构比较简单，操作维修都很方便。.由于去除加工材料是靠粒度极微小的磨料瞬时局部的撞击作用以及超声空化作用，所以工件表面的宏观切削力很小，切削应力切削热很小即使产生很小的切削热也会被磨料悬浮液及时带走，不会引起变形及烧伤，因而零件的表面粗糙度较好，般可达.，加工精度达到，而且可以加工薄壁窄缝低刚度的零件。超声加工的局限性超声加工面积较大时，超声加工效率有明显的降低其次超声加工很难加工韧性较大金属材料工具钢硬质合金等超声加工圆柱形孔深度般以工具直径的倍为限，对于深径比较大的深小孔加工很困难超声加工工具在磨料的抛磨下有损耗，同时，磨粒使工具与工件之间存在间隙，因此，精加工时要考虑工具损耗及磨粒直径大小对加工精度的影响，工具设计中应给予合理补偿。.电解加工原理及特点加工原理直流电源工具阴极工件阳极电解液泵电解液图图.电解加工示意图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种特种加工方法。如图.所示，加工时，工件接直流电源般为的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙般在.范围内。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致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。.加工开始.加工过程.加工终止图.加工示意图加工特点加工范围广。常用于加工硬质合金高温合金淬火钢不锈钢等难加工材料。生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。电解加工能以简单的直线进给运动次加工出复杂的型腔型面和型孔，而且加工速度可以和电流密度成比例地增加。据统计，电解加工的生产率约为电火花加工的至倍，在些情况下，甚至可以超过机械切削加工。加工质量好。可获得定的加工精度和较低的表面粗糙度。可用于加工薄壁和易变形零件。电解加工工具和工件不接触，不存在切削力，不产生残余应力变形毛刺。工具阴极无损耗。在电解加工过程中工具阴极上仅仅析出氢气，而不发生溶解反应，所以没有损耗。易与机械加工及其他特种加工方法相结合形成复合加工,如电解磨削电解抛光超声电解等。另外,电解加工也具有定的局限性，主要表现为不容易达到较高的加工精度和加工稳定性。这方面是由于阴极的设计制造和修正都比较困难，阴极本身还存在制造精度问题另方面是影响电解加工间隙稳定性的参数很多，控制比较困难。电解加工的附属设备较多，占地面积较大，机床需要有足够的刚度和防腐蚀性能，造价较高，因此单件小批量生产时的成本比较高。电解加工产物需要进行妥善处理，否则将污染环境。综上所述，电解加工工艺具有表