超声振动辅助模板电解加工仿真计算开题报告

1. 研究目的与意义

（一）研究的背景

在科学技术和制造技术高速发展的今天,由于各个领域的需要，很多具有特殊性能的材料不断被研究出来并加以利用。其中，有相当数量的表面织构和群孔类零件。这些具有一定形状和尺寸分布的表面微织构在减摩或增摩、减振、减磨损、抗粘附以及抗蠕爬等方面展示出巨大的应用潜力，对改善流体动力学特性、摩擦磨损性能、生物医学、仿生特性、航空航天等领域有着广泛的应用前景。目前，微织构的加工方法主要有机械加工、激光加工、超声加工、电火花加工、电解加工以及复合加工技术等。其中，电解加工利用电化学阳极溶解原理以离子形式去除材料，具有工具无损耗、无切削力、加工材料范围广、加工表面完整性好等优势，在微细加工领域展现出广阔的应用前景。但是，微细电解加工还存在很多问题：加工精度受杂散腐蚀电流的影响；加工效率受制于工件与电解液反应界面粒子的运输速率；可加工微织构深宽比较小。这些难题阻碍了电解加工在微细加工领域的进一步广泛应用。

模板电解加工技术将具有特定图案的掩模板覆盖在工件阳极上，利用电解加工原理在工件上加工出与模板类似的图案。该技术被广泛应用于，表面织构和群孔类零件的加工中。在模板电解加工过程中，电解液不仅是电解反应的媒介，同时高速流动的电解液需要将电解产物带离加工区，以免产物堆积影响加工质量。在现有的模板电解加工技术中，提高电解液流场传质速率的常见技术为提高电解液流的流速和压力。然而，已有研究表明当电解液流速达到25m/s后，进一步提高电解液流速或者压力对产物的传质速率影响将不再显著；此外，有些金属材料电解后的产物粘度较大，极易附着在金属表面，高速电解液流很难将其及时排除，阻碍电解加工地持续进行，从而影响模板电解加工的加工质量。

2. 研究内容和预期目标

（一）主要研究内容

1.建立超声振动辅助模板电解加工模型：确定实验参数，利用comsol软件仿真模拟超声振动参数和电加工参数对工件材料去除速率、表面加工质量等的影响；

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，弄懂什么是超声辅助模板电解加工。

2.学习仿真软件comsol，建立超声振动辅助模板电解加工数学模型，对不同的参数进行模拟计算，分析其电场分布。

3.进行超声辅助模板电解加工工装夹具设计，确定参数并且用画图软件画图。

4. 参考文献

[1] 赵思淳,李寒松,孙飞响,曲宁松.超声辅助模板电解加工夹具设计及参数优化[j].机械制造与自动化,2020,49(01):12-15.

[2] 张超凤. 超声辅助电解加工机理及试验研究[d]. 扬州大学, 2012.

[3] 赵思淳. 超声辅助掩模电解加工小孔技术研究[d].南京航空航天大学,2019.

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。