Разработка конструкции и технологии изготовления инструмент - электрода для электрохимического полирования рабочих поверхностей

ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ 7
1.1 История развития метода ЭХО 7
1.2 Основные процессы электрохимической обработки 9
1.3 Классификация методов ЭХО 12
1.4 Кинематические схемы и особенности операций ЭХО 14
1.5 Особенности размерного электрохимического формообразования 25
1.6 Оборудование и устройства ЭХО 28
1.7 Литературно -патентный обзор. Постановка цели и задачи 32
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ЭХО 40
2.1 Расчет основных технологических показателей электрохимической обработки 40
2.2 Расчет напряжения 48
2.3 Расчет коэффициента выхода металла по току 50
2.4 Точность обработки 53
2.5 Качество обрабатываемой поверхности межэлектродный зазор 55
2.6 Подбор электролита. Гидродинамические процессы в межэлектродном зазоре 64
2.7 Инструмент электрод для электрохимического полирования рабочих поверхностей 72
3. КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОДА ИНСТРУМЕНТА И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ 80
3.1 Расчет собственных колебаний резонатора с помощью программы ANSYS 80
3.2 Конструкция установки для электрохимического полирования 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 96
ПРИЛОЖЕНИЯ 101
Купить

В машиностроении электрохимическая обработка (ЭХО) относится к современным технологическим процессам обработка деталей и заготовок в химических растворах электролитах. Электрохимическая и электрофизическая обработка применяется для изготовления деталей, заточки режущего инструмента, формообразования сложно-профильных деталей, турбинных лопаток, изготовления деталей штампов и пресс - форм, обработки деталей из жаропрочных, хрупких и твердых сплавов и др. Методы электрохимической обработки могут быть различными: электрохимическая размерная обработка, электрохимическое полирование, шлифование, электрохимическая ультразвуковая обработка, анодно-механическая обработка и др. Электрохимическая обработка позволяет решать такие технологически трудные задачи, как обработка высокопрочных и труднообрабатываемых материалов, хрупких, тонкостенных, нежестких деталей, склонных к образованию трещин в поверхностном слое.
Удаление материала заготовки, используя электрофизические и электрохимические методы в электролитах, дает множество преимуществ: отсутствие структурных изменений поверхностного слоя детали; отсутствие физического воздействия на деталь; хорошее качество поверхности обрабатываемой заготовки, и позволяет получить: шероховатость поверхности Яа = 0,32 мкм; отсутствие износа инструмента; возможность изготовления электрода-инструмента из различных токопроводящих материалов. Электрод инструменты изготавливают из легкообрабатываемых металлов, они имеют твердость и прочность значительно ниже, чем у материала детали. Применение процесса электрохимической обработки повышает износостойкость, коррозионная стойкость поверхности деталей. Однако электрофизические и электрохимические методы обработки дополняют существующие методы обработки резанием.
Одной из основных операций при изготовлении штампов можно назвать шлифование. При производстве штампов используют различные виды шлифования плоское, круглое (наружное, внутреннее), профильное шлифование. Пресс-формы и штампы изготавливают из твердого сплава, закалённой стали. Основной причиной выхода из строя деталей штампа является наличие трещин, микротрещин и прожогов, которые снижают прочность твердого сплава. Причиной возникновения трещин является перегрев поверхности штампа при шлифовании. Трещины на поверхности штампа приводят к усталостному разрушению и потере ударной вязкости. Для исключения операции предварительного шлифования появления трещин при шлифовании поверхности штампа в результате перегрева и получения требуемой шероховатости предлагается электрохимическая обработка (ЭХО) электрохимическое полирование, электрохимическое шлифование и т.д. При ЭХО исключается контакт электрода инструмента с обрабатываемой поверхностью. Металл, снимаемый с заготовки не налипает на инструмент исключается сильный нагрев из-за трения контактируемых поверхностей, что исключает прожоги. Электрохимическая обработка позволяет решать такие технологически трудные задачи, как обработка высокопрочных и труднообрабатываемых металлов, твердые сплавы, хрупкие, тонкостенные, нежесткие детали склонные к образованию трещин в поверхностном слое. Основным преимуществом ЭХО является отсутствие заусенцев, трещин и других дефектов которые присутствуют при обычном абразивном шлифовании [9].
В представленной работе представлена конструкция, предназначенная для обработки рабочих поверхностей штампа электрохимическим методом. В современном машиностроении постоянно повышаются требования к точности и качеству поверхности изготавливаемых больших габаритных штампов. На долю механической обработки лезвийным и абразивным инструментом приходится до 80% всего объема обрабатываемых деталей, получение высокой точности и качества поверхности требует значительных дополнительных затрат на проведение финишных отделочных операций. В таких случаях единственными методами могут быть электрохимические. Электрохимическая обработка нетрадиционный процесс обработки, материал удаляется механизмом анодного растворения предлагает нам альтернативу на ряду с традиционными методами обработки в создании точных трехмерных форм [40].
Преимущество последних, по сравнению с механическими, являются высокая размерная и геометрическая точность (до 2 мкм), высокое качество обрабатываемой поверхности с шероховатостью (Ra до 0,02мкм), отсутствие поверхностного дефектного слоя и остаточных напряжений на рабочих поверхностях штампов [3].
Повышение требований к точности и качеству штампов позволяет значительно увеличить силовые и температурные нагрузки при эксплуатации последних, повысить срок их службы и их конкурентоспособность.
Существуют и недостатки электрофизических и электрохимических методов обработки материалов, Это высокая энергоемкость процесса. Высекая коррозионная агрессивность применяемых электролитов в связи, с чем детали рабочей зоны станка и оснастка должны изготавливается из нержавеющей стали.
Купить