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绪论1

第一章 电解加工的理论基础3

1.1 电解加工过程的电化学特性3

1.1.1 电解和电解加工3

一、电解3

二、电解加工4

1.1.2 法拉第定律和电流效率5

一、法拉第定律5

二、电流效率8

三、电解加工速度9

1.1.3 电极电位和电极反应的顺序11

一、电极电位11

二、电极电位的高低决定电极反应的顺序15

1.1.4 外电场作用下电极的极化16

一、阳极极化曲线及其特征16

二、极化的原因及极化类型18

1.2.1 有关电场问题的物理描述19

一、静电场19

1.2 电解加工间隙中的电场特性19

二、导电煤质中的电场21

1.2.2 电解加工间隙中的电场分布21

1.2.3 基于电场分布的电解加工成型规律的研究24

一、简化电场、近似处理的成型规律的研究24

二、基于实际电场分布的成型规律的研究26

三、基于实际电场分布的阴极设计方法27

1.3.1 电解加工间隙中的气液两相流动特性29

一、气液两相流的流动参数29

1.3 电解加工间隙中的流场特性29

二、电解加工间隙中气液两相流动模型30

1.3.2 流场参数及加工间隙分布规律31

1.3.3 气液两相流动对电解加工过程的影响32

1.4 电解加工成型规律的基本分析35

1.4.1 理想电解加工过程和理想过程的成型规律35

1.4.2 非理想电解加工过程及其相应成型规律的研究37

一、关于电导率的变化37

二、关于电流效率的变化37

三、电导率、电流效率变化对电场分布的影响38

一、间隙的作用及其影响因素40

2.1.1 加工间隙40

第二章 电解加工的技术基础40

2.1 电解加工的关键工艺要素及其加工参数40

二、间隙公式44

2.1.2 加工参数对加工结果的影响45

一、电流密度的影响45

二、加工电压的影响46

三、电解液流场参数的影响46

2.1.3 加工参数优选原则47

一、电解液的作用48

二、对电解液的基本要求48

2.2.1 电解液的作用、基本要求及分类48

2.2 电解液48

三、电解液的类型49

2.2.2 电解液的性能50

2.2.3 电解液的优选及常用电解液56

一、优选的原则和依据56

二、常用电解液57

三、低浓度复合电解液61

四、常用材料电解液配方举例63

2.3 电解加工的流场设计65

2.3.1 电解液的流动形式65

一、流动形式的分类及特点65

二、确定流动形式的一般原则67

2.3.2 电解液流速和进口压力67

一、电解液流速的确定67

二、电解液压力的确定69

一、通液槽(孔)的设计与流场均匀性71

2.3.3 流场均匀性设计71

二、防止电解液在加工间隙中产生分离现象和空穴现象74

2.3.4 电解加工流场设计实例75

2.4 电解加工精度85

2.4.1 电解加工的精度以及加工误差的构成85

2.4.2 电解加工的误差特性87

2.4.3 工艺参数对加工精度的影响92

2.4.4 提高电解加工精度的途径和措施95

2.5.1 电解加工表面质量的特点97

2.5 电解加工表面质量97

2.5.2 电解加工表面粗糙度及其影响因素98

2.5.3 电解加工可能产生的表面缺陷及其相应防止措施99

一、晶界腐蚀99

二、点蚀、剥落100

三、流痕101

2.5.4 电解加工表面质量对零件疲劳强度的影响101

3.1 电解加工设备的总体设计103

3.1.1 电解加工设备的组成和功能103

第三章 电解加工设备的构成、方案及设计、选型的基本原则103

3.1.2 电解加工设备的分类和选型104

3.1.3 电解加工设备的总体设计原则104

一、电解加工设备的特殊工作条件以及由此带来的特殊问题105

二、对电解加工设备的基本要求、总体设计中应考虑的主要问题及遵循的主要原则106

三、电解加工设备规格、性能参数的计算及选用的依据107

3.2 电解加工机床110

3.2.1 机床的构成及特点110

3.2.2 电解加工机床总体方案的制定110

二、机床运动系统的布局原则111

一、总体布局的类型111

三、总体布局对机床性能的影响112

3.2.3 机床主要部件的典型方案114

一、床身114

二、滑枕头115

三、进给系统117

四、工作箱部件122

五、导电装置124

一、叶片电解加工机床125

3.2.4 两类常用电解加工机床简介125

二、立式单头电解加工机床130

3.3 电解液系统135

3.3.1 电解液系统的功能及其特点135

3.3.2 两种典型的电解液系统136

一、德国AEC公司配置的电解液系统136

二、英国R.R.公司电解液系统的布局136

3.3.3 电解液系统各部件的选用原则137

一、主泵137

二、电解液槽139

四、电解液净化及三废处理装置140

三、热交换器140

3.4 电解加工专用电源及短路保护系统142

3.4.1 电解加工电源的发展及短路保护系统的特殊作用142

3.4.2 电源143

一、电解加工电源的基本要求143

二、直流电源144

三、脉冲电源146

一、电解加工快速短路保护的特点151

3.4.3 快速短路保护系统151

二、两种有代表性的直流电源的短路保护系统153

三、新型脉冲电源的快速短路保护简介156

3.5 电解加工自动控制系统157

3.5.1 控制系统的组成、功能及控制模式157

3.5.2 电解加工设备控制系统的典型方案及典型元件158

一、参数控制方案158

二、循环过程控制方案161

三、电导率传感器163

3.6 电解加工工艺装备166

3.6.1 工艺装备的功能及特殊要求166

一、电解加工工艺装备的功能和组成166

二、电解加工工艺装备的特殊技术要求167

3.6.2 特殊材料的选用及结构设计中的特殊问题167

一、解决耐蚀问题的技术措施167

二、确保工艺装备精度和稳定性的技术措施168

三、导流和导电方式168

3.6.3 几种夹具结构的实例170

第四章 电解加工新技术173

4.1 脉冲电流电解加工173

4.1.1 脉冲电流电解加工的物理、化学特性174

一、电流效率曲线的非线性特性的强化174

二、脉冲电流电解加工的阳极电位特性的变化175

三、加工间隙中流场压力和温度特性的变化176

4.1.2 物理、化学特性的改善对加工结果的影响176

一、提高加工精度176

二、改善表面质量176

一、加工效果177

4.1.3 低频、宽脉冲电流电解加工177

二、应用实例178

三、存在的问题180

4.1.4 高频、窄脉冲电流电解加工(HSPECM)180

一、高频、窄脉冲电流引发的间隙过程物理、化学特性的新变化181

二、HSPECM的加工效果184

三、HSPECM用于生产的可行性--典型产品加工试验的结果188

四、综合技术经济效果分析192

4.2 数控展成电解加工193

4.2.1 数控展成电解加工系统组成194

4.2.2 旋转阴极展成电解加工的间隙特性195

一、间隙△m与进给速度v的关系197

二、间隙△m与初始切深ho的关系197

三、间隙△m与阴极半径R的关系198

4.2.3 旋转阴极展成电解加工工艺特性198

一、间隙稳定性好198

二、整平能力强198

一、阴极进给速度与加工间隙的关系199

4.2.4 “单刃”喷射式阴极展成电解加工间隙特性199

二、阴极切入工件的深度ho与加工间隙△m的关系200

三、电解液对加工间隙的影响201

四、加工电压与加工间隙的关系201

五、加工面曲率半径对加工间隙的影响201

六、加工间隙模拟方程201

4.2.5 喷射式阴极展成电解加工的典型工艺试验201

一、圆锥面加工工艺试验202

二、二维凸轮面加工工艺试验202

三、整体叶轮叶间通道加工工艺试验203

4.3 混气电解加工205

4.3.1 在电解液中混入气体的作用206

一、对流场分布的影响206

二、对电导率分布的影响207

三、对电极反应过程的影响207

4.3.2 混气电解加工的工艺特点208

一、容易实现小间隙加工、提高加工精度208

二、整平能力强，减小遗传误差，提高复制精度208

4.3.3 混气电解加工的特有工艺参数--气液混合比及其计算210

一、气液混合器结构形式211

4.3.4 气液混合器设计211

二、气液混合腔几何尺寸设计213

三、气液混合器的安装位置213

4.3.5 混气电解加工工艺参数的选择214

一、电解液成分、气液混合比及有关参数214

二、加工电参数、阴极送进速度和加工间隙215

4.4 电解/电火花复合加工215

4.4.1 电解/电火花复合加工的基本原理215

一、孔加工216

4.4.2 电解/电火花复合加工的应用研究及应用实例216

二、型腔加工217

三、复合光整加工217

4.5 小孔电液束加工222

4.5.1 电液束加工工艺要点222

一、电液束加工过程及相应控制223

二、喷嘴结构及阴极位置223

三、电解液225

4.5.2 电液束加工的应用225

4.6 电解擦削226

4.6.1 电解擦削装置简介227

一、装置的主要部分227

二、电解擦削电源227

三、电解擦削阴极227

4.6.2 电解擦削工艺要点230

一、电解液供给及电解擦削工作方式230

二、电解擦削操作过程特点231

一、窄长键槽、深小孔精加工232

4.6.3 电解擦削的典型应用232

二、模具型面光整加工234

第五章 电解加工的应用237

5.1 总论237

5.1.1 电解加工的应用概况237

一、电解加工工艺的分类及其应用范围238

二、有关行业应用电解加工的概况242

三、国外电解加工应用概况245

5.1.2 选用电解加工工艺的原则和依据246

一、充分发挥电解加工高效优势的条件246

二、确保电解加工经济性的基本条件248

三、选用电解加工的基本原则和主要依据249

5.2 叶片加工250

5.2.1 叶片电解加工的发展和应用概况250

5.2.2 叶片电解加工的分类、特点及应用范围253

5.2.3 叶片电解加工的特殊工艺问题--基准的选择及工艺路线的安排254

5.2.4 叶片电解加工中近年发展的新工艺255

一、叶身全方位一次电解成型255

二、叶片毛坯的新形式--条料/方料256

5.2.5 电解加工叶片的典型实例258

三、钛合金叶片电解加工工艺的新发展258

5.3 模具加工261

5.3.1 模具电解加工的发展及应用概况261

5.3.2 模具电解加工的分类、特点及应用范围263

5.3.3 国外模具电解加工中采用的若干先进技术264

一、复合工艺265

二、石墨电极267

三、侧流式或反流式供液267

5.3.4 电解加工模具的实例268

四、多型腔加工268

5.3.5 提高模具电解加工水平的途径272

一、提高精度的途径--综合运用锻模电解加工的新技术273

二、改进工具阴极的设计与制造技术的途径--CAD/CAM技术的应用273

5.4 枪、炮管膛线加工273

5.4.1 应用概况273

5.4.2 膛线电解加工的分类274

5.4.3 膛线电解加工工艺的特点274

一、工具阴极的结构形式274

三、电解液与工艺参数276

二、成型过程276

5.4.4 膛线电解加工的实例278

5.5 孔加工279

5.5.1 深小孔电解加工279

一、加工装置279

二、工具阴极281

三、几个主要工艺问题283

5.5.2 型孔电解加工285

5.6 整体叶轮加工288

一、阴极片设计制造289

5.6.1 等截面叶片整体叶轮加工289

二、阴极结构设计291

三、加工实例及主要工艺参数292

5.6.2 变截面扭曲叶片整体叶轮加工293

一、成型平板阴极仿型电解加工叶间通道293

二、锥形砂轮仿型电解磨削叶片型面295

5.7 机匣加工296

5.7.1 机匣电解加工的概况296

一、总体布局的特点297

5.7.2 机匣电解加工工艺的特点297

二、流场设计的原则298

三、电解液的类型299

四、工艺参数的选用范围300

5.7.3 机匣电解加工实例300

5.8 型面、型腔复合光整加工303

5.8.1 电解研磨复合抛光机理303

5.8.2 电解研磨复合抛光工艺参数304

五、抛光头对工件的压力305

四、抛光头转速和工件送进速度305

二、加工电压和抛光电流密度305

一、电解液305

三、抛光布厚度、抛光布粘结的磨粒尺寸及含磨粒量(浓度)305

5.8.3 型面电解研磨复合抛光研究306

5.9 电解去毛刺307

5.9.1 电解去毛刺的应用概况307

5.9.2 电解去毛刺的工艺特点和设备特点308

一、低浓度、钝性电解液308

二、低工艺参数308

四、流场的选型特点309

三、固定阴极加工309

五、电解去毛刺装备的特点310

5.9.3 电解去毛刺应用实例311

电解加工的发展动向316

一、高新技术的发展对电解加工提出的新需求316

二、高新技术给电解加工的发展打下了新的技术基础和提供了新的发展条件316

附录321

参考文献327