答辩博士：姜小琛

指导教师：曲宁松  教授

          刘 嘉 副教授

论文题目：脉冲振动相位耦合电解加工关键技术研究

答辩委员会：

主席：李小宁    教授      南京理工大学

委员：康  敏     教授      南京农业大学

李  亮     教授      南京航空航天大学

丁文锋    教授      南京航空航天大学

曲宁松    教授      南京航空航天大学

朱增伟    教授      南京航空航天大学

朱    栋    教授      南京航空航天大学

秘书：刘  嘉    副教授   南京航空航天大学

时间：2019年12月23日14:00

地点：南航明故宫校区4号楼4202会议室

学位论文简介：

电解加工是一种基于阳极材料发生电化学溶解达到材料去除目的的加工方法，具有阴极工具无损耗、加工与工件材料机械性能无关、无重铸层、加工效率高以及加工表面质量好等优点，已在航空、航天等高新技术领域获得重要应用。然而，随着科学技术的不断发展，新产品的不断涌现，对核心部件的精度要求日益提升，电解加工精度已难以满足高精度的发展需求，迫切的需要研究提高加工精度的方法。脉冲振动耦合电解加工将工具往复运动与间断给电相结合，在小间隙时通电加工，大间隙时断电电解液冲刷。与常规电解加工相比，脉冲振动耦合电解加工在减小加工间隙、提高加工精度和稳定性方面具有十分显著的优势。本文针对脉冲振动相位耦合电解加工关键技术开展研究，研制了脉冲振动电解加工试验系统，揭示了脉冲通电参数、脉冲与振动耦合形式对电解加工表面质量和加工精度的影响，在上述研究基础上以航空发动机叶片和金属双极板阵列群槽为对象开展了脉冲振动耦合电解加工试验。

论文完成的主要工作及取得的成果如下：

（1）研制出脉冲振动耦合电解加工系统。设计了工具往复运动装置和直线运动装置；建立了脉冲振动耦合斩波控制系统，通过实时反馈工具运动状态控制IGBT通断，实现了脉冲振动耦合精确给电；开发了加工过程监测系统，实现了加工过程参数监控。

（2）揭示了脉冲振动电解加工的产物输运过程。建立了直流电解加工、脉冲电解加工和脉冲振动电解加工的有限元多场耦合模型，分析了小间隙状态下电场、流场以及气泡率、焦耳热等产物沿流程的变化过程。

（3）掌握了脉冲振动耦合电解加工参数对加工间隙内产物堆积的影响规律。针对间隙内产物堆积导致脉宽内加工电流密度陡降现象，研究了不同电解液进液压力、单个振动周期内不同脉冲宽度以及脉冲通电模式对电流密度波形的影响。

（4）提出了脉冲与振动错位耦合电解加工新方案。根据脉冲振动对称式耦合电解加工过程中峰值电流密度前置现象，提出了脉冲振动错位耦合电解加工模式，并开展了与对称式加工的对比试验。

（5）开展了叶片和阵列群槽的脉冲振动电解加工应用研究。

主要创新点如下：

（1）建立了小加工间隙下脉冲电解加工多物理场耦合模型。提出了脉冲前置式的脉冲振动错位耦合电解加工方案，能够有效提高工件的整平比，使得小加工余量时也能获得高的加工精度。

（2）提出了叶盆、叶背工具阴极先差速进给均匀毛坯余量，再等速进给最终成型的分步式电解加工模式，解决了弱刚性叶片双面电解加工时两侧加工间隙差对工件变形的影响。

（3）提出了流道渐缩式和插板式两种新型工具阴极结构，有效改善了阵列群槽结构电解加工流场和电场，提高了加工效率和加工质量。