人造大理石床身在电解加工设备中的应用

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1、学术论文RESEARCH人造大理石床身在电解加工设备中的应用ApplicationofArtificialMarbleLatheBedinElectrochemicalMachiningEquipment中航工业北京航空制造工程研究所范钰伟李初晔王颖【摘要】介绍了电解加工设备中人造大理石床身的材料特性及结构设计，并与铸铁床身进行了比较。通过有限元法对人造大理石床身和铸铁床身进行分析，包括模态分析、谐响应分析、对数衰减率计算以及瞬态响应分析。实践和理论分析结果均表明，人造大理石是作为电解加工设备床身基座的优良材料。关键词：人造大理石床身电解加工有限元分析【ABSTRACT】Thisarticl

2、eisaimedtointroducematerialpropertiesandstructuraldesignoftheartificialmarblelathebedinelectrochemicalmachiningequip．ment，andcomparewiththeironlathebed．Thepropertiesofartificialmarblelathebedandironlathebedarecorn．parativelyanalyzedbyfiniteelementmethod，includingmodalanalysis，harmonicresponseanalys

3、is，calculationofthelogarithmicdecrementrateandtransientanalysis．Theresultsofpracticalandtheoreticalanalysisshowthattheartificialmarbleisafinematerialforworkingtheelectro—chemicalmachiningequipmentlathebed．Keywords：ArtificialmarblelathebedElectro-chemicalmachiningFiniteelementanalysis电解加工是一种电化学加工方法，

4、是继电火花加工之后发展较快、应用较广的一种特殊加工技术，广泛应用于兵器、航空航天等制造领域的难切削材料及复杂结构的加工。电解加工设备由于其特殊的工作条件和恶劣的工作环境，与一般的切削机床及电火花机床相比，其稳定性、可靠性的影响因素较多。国内以前生产的电解机床故障率一般比较高，停机率在50％左右，而国外的停机率在10％以下⋯。一般电解加工设备床身大多采用焊接结构件或铸件，但是电解设备电解液具有较强的腐蚀性、电极导电性，因此金属床身腐蚀明显，严重影响设备的精度、寿命及美观。为提高设备质量，必须合理选择床身材料并布置床身结构。1人造大理石特点人造大理石由尺寸不同的天然大理石粉末、填充物、环氧树脂、

5、固化剂等材料组成。将各种组成材料按90航空制造技术-2014年第12期一定的比例配制，通过搅拌机搅拌均匀后倒入模具，再通过振床振动将配料中的气孔消除，自然凝固后即可获得致密的人造大理石材料【2】。灰铸铁(如HT200)因其流动性好、体收缩和线收缩小、综合力学性能良好、抗压强度比抗拉强度高3～4倍，吸振性良好等优良性能【3l，是优良的设备床身材料。但是电解加工设备具有一定的特殊性，由于电解液的腐蚀、电场杂散腐蚀以及由微电池作用造成的电化学腐蚀，使得电解加工设备不能使用灰铸铁作为设备的床身。人造大理石材料与铸铁材料特性对比如表1所示，人造大理石是有效的绝缘体，绝热性能良好，具有较强的耐腐蚀性，易

6、于保证加工精度，结构可设计性优于铸铁材料，减振效果、热稳定性比铸铁明显提高，阻尼特性更是铸铁材料的十几倍H】。因此，将人造大理石床身作为电解加工设备的床身，经过合理的结构布局，能大大提高电解加工设备的耐腐蚀性，减少热变形，降低设备的振动，从而提高电解加工设备的有效使用寿命、可靠性和精度。人造大理石铸件浇铸的方式是常温浇铸，浇铸时各种化学原料之间将会产生放热反应，但最高温度一般不会超过45℃，常温浇铸有以下两个优点。(1)高度的设计包容性：可以在矿物铸件中铸人走线用PVC管、空／液压管、冷却液管等使机床的结构变得紧凑、成本降低，而且在人造大理石铸件中铸人管道、箱体等不但可以降低铸件重量，还可以

7、增加人造大理石铸件的刚性。(2)铸件凝固以后，内部应力小，收缩性极小，内部收缩率约为0．03％。2人造大理石床身的设计在设计人造大理石床身时应该避免过薄的壁厚、影响脱模的倒锥、较高的拉应力、冲击载荷、离边太近的孔等。人造大理石的壁厚取决于两个因素：一是材料本身的性能，根据填料的颗粒状况来决定壁厚；二是根据刚性要求设计壁厚。针对某型号电解加工设备的工作状况及输入要求，结合人造大理石铸造的工艺要求，对人造大理石床