聚焦球面振动辅助电解铣削加工模拟计算开题报告

1. 研究目的与意义

随着制造加工技术的发展，产品零部件逐渐向功能集成化、结构精密化方向发展。例如，具有一定形状和尺寸分布的沟槽结构在改善生物医疗性能，提高元器件散热能力，模具制造及减阻摩擦等方面具有良好的发展前景。研究发现具有沟槽的钛合金植入体可以存储抗菌肽，更有利于成骨细胞的黏附和增殖；具有高精度的复杂沟槽结构在精密模具、微流控芯片中具有广泛的应用；仿生学研究表明具有v型槽阵列结构可以降低流体在材料表面的粘滞阻力，获得显著的减阻效果等等。

具有高精度、高表面质量的沟槽结构不仅可以提高零件整体使用性能，而且能够保护零件、延长零件使用寿命等作用。例如，超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应，依靠定子和转子之间的摩擦作用产生驱动力和传递力矩，接触面的摩擦特性对超声电机的工作性能和使用寿命具有决定性的影响。

因此，如何高效、高精度的加工沟槽结构已成为制造领域的研究热点。目前，国内外普遍关注的沟槽加工技术主要有机械加工方法、激光加工方法、电火花加工方法、超声加工方法、电解加工方法等。机械加工过程中存在的切削力和切削热在工件表面容易形成残余应力和毛刺，造成加工质量差、稳定性差等问题。激光加工技术和电火花加工技术是以高热效应为主导去除材料，容易在加工区形成“翻边”现象和热影响区，并且电火花加工过程中工具电极有损耗，影响加工精度。超声加工技术切削力很小、无切削热产生，但加工效率相对较低，工具制备困难、易于磨损。电解加工技术是利用电化学阳极溶解原理，以离子形态对工件材料溶解加工成形的方法。电解加工方法相比于其他加工方法具有其独特优势：加工过程不受材料力学性能限制；加工表面无应力、无重铸层、无微裂纹；工具电极无损耗；加工效率高等。因此，电解加工技术在高温合金、钛合金等难加工材料及复杂型面加工等方面具有良好的发展潜能。

2. 研究内容和预期目标

（一）主要研究内容

1.建立球面超声振动辅助电解铣削加工数学模型：确定试验参数，对球面振动系统进行模态分析，仿真模拟在不同介质中的声波传递变化

2.工装夹具的设计：夹具设计参数、阴极块形状

3. 研究的方法与步骤

1.根据毕设课题，查阅相关书籍、手册和文献，学习掌握电解铣削加工的相关原理。

2.学习有限元软件comsol，建立电解铣削加工数学模型，对球面振动系统进行模态分析，仿真模拟在不同介质中的声波传递变化。

3.进行电解铣削加工工装夹具设计，确定参数并且用画图软件画图。

4. 参考文献

[1] 魏志远. 超声振动辅助微细电解电火花加工技术研究[d]. 2019.

[2] 葛永成, 闫志刚, 朱永伟. 一种超声调制放电-电解高效铣削加工系统:, 2019.

[3] 李松松、魏志远、降勇、刘勇. 超声振动辅助微细电解电火花铣削加工技术研究[c]// 第18届全国特种加工学术会议. 0.

5. 计划与进度安排

2022-2-24～2022-3-05 查阅资料，翻译外文资料，对软件进行学习。

2022-3-06～2022-3-25 阅读文献资料，撰写开题报告，完成开题工作。

2022-3-26～2022-5-20 总体设计，部件设计，绘图，仿真模拟。