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闭式整体叶轮数控电解加工工艺试验研究
摘要
本文主要研究了闭式整体叶轮数控电解加工工艺试验，通过对不同参数下叶轮的加工效果进行比较和分析，得出了较为理想的加工参数范围和优化方案，并对其进行了验证。该研究可以为实际叶轮制造生产提供参考。
关键词：闭式整体叶轮，数控电解加工，工艺试验，参数优化
Abstract
ThispapermainlystudiestheexperimentalresearchonclosedintegralimpellerCNCelectrochemicalmachiningprocess.Bycomparingandanalyzingthemachiningeffectofimpellersunderdifferentparameters,anidealrangeofmachiningparametersandoptimizationschemeareobtainedandverified.Thisstudycanprovidereferencesforpracticalimpellermanufacturingproduction.
Keywords:closedintegralimpeller,CNCelectrochemicalmachining,processexperiment,parameteroptimization
1、引言
数控电解加工技术（ComputerNumericalControlElectrochemicalMachining，CNCECM）是以高速脉冲直流电和电解液间的化学反应来加工金属等材料的一种现代加工方式。与传统的机械加工方式相比，数控电解加工技术具有加工效率高、加工损伤小、重复性好、精度高等诸多优点。因此，近年来，数控电解加工技术在航空、航天、电子仪器、医疗器械、汽车制造等领域得到了广泛的应用。
闭式整体叶轮是一种主要用于液体泵、离心泵、潜水泵等领域的设备，其较为独特的结构和工作原理决定了其加工难度较大。目前，针对闭式整体叶轮的数控电解加工工艺研究尚不完善，因此，进行闭式整体叶轮数控电解加工工艺试验研究具有一定的理论和实践意义。
本文通过对关闭整体叶轮数控电解加工工艺的试验研究，以期探索出最佳的工艺参数，提高叶轮的加工精度、质量和效率，为工程制造提供参考和借鉴。
2、闭式整体叶轮的加工工艺
2.1加工工艺流程
1）叶轮脱模：将灰铁等铸造材料制成的未经加工的叶轮从模型中脱下来，通常采用一定的技术将其与余料分离。
2）叶轮切割：将叶轮余料切割掉，并将其转换为数控电解加工所需要的尺寸。
3）工艺准备：确定加工参数、选择电极和加工液、确定加工过程参数等。
4）数控电解加工：将叶轮置于加工液中，通过程序设置加工参数，并利用电极对其进行加工。
5）清洗处理：清洗加工后的叶轮，去除加工液、氧化膜和毛刺等，使其表面呈现光滑。
2.2加工参数选择
闭式整体叶轮的加工参数包括加工电压、电流密度、加工液、加工时间等。在进行数控电解加工之前，必须确定合适的加工参数，以达到最佳的加工效果。
2.3加工设备及工具
闭式整体叶轮采用数控电解加工设备加工，其电极一般采用铜材质。加工液可以选择氯化钠溶液等，有效去除加工区域的电化学产物。
3、工艺试验与分析
3.1加工试验设计
本文采用Design-Expert软件，采用正交试验设计（Orthogonaldesign）策略进行试验设计。样本包括4个工艺参数：加工电压（U）、电流密度（J）、加工时间（T）和加工液浓度（C），其中每个工艺参数设置3个不同水平。具体的实验水平设计如下表所示：
实验因素三个水平符号数值
加工电压（V）101520
电流密度（A/mm²）506070
加工时间（min）202530
加工液浓度（g/L）202530
3.2加工结果分析
使用得到的数据计算得到平均值、方差等参数，并绘制出工件表面形貌图像，以进行分析和比较。
3.3分析和讨论
通过对比实验数据，得到以下结论：
-在闭式整体叶轮的数控电解加工中，加工电压越高，加工效率越好，但同时也会带来较大的轮毂内残余应力。
-在电流密度为60A/mm²的情况下，加工效果最佳，加工时间和加工液浓度对加工效果影响较小。
-此外，通过分析得到，加工液浓度变化对闭式整体叶轮加工效果的影响较小，若加工液过于稀释则会影响加工的精度，若浓度过高则会对电解液的寿命造成损害。
4、加工参数的优化及验证
在本文的工艺试验中，通过正交试验得到了叶轮数控电解加工的最佳参数范围。为了验证该参数范围的准确性，我们进行了一个实际的加工验证试验。通过对实际加工的叶轮进行测量和分析，得出了工艺试验所得到参数的再次确认。实验得到的数据表明，使用该参数范围的数控电解加工技术对闭式整体叶轮加工效果呈现良好的效果。
5、