答辩博士：周忠启

指导教师：朱荻  教授/博导

     房晓龙  教授/博导

     刘  嘉  教授/硕导

论文题目：毫米/亚毫米尺度群槽结构精密电解加工技术研究

答辩委员会：

主席：李小宁   教授/博导    南京理工大学

委员：康  敏   教授/博导    南京农业大学

云乃彰   教授/硕导    开云Kaiyun

李迎光   教授/博导    开云Kaiyun

曲宁松   教授/博导    开云Kaiyun

曾永彬   教授/博导    开云Kaiyun

朱  荻   教授/博导    开云Kaiyun

秘书：房晓龙   教授/博导    开云Kaiyun

时间：2022年09月04日09:00

地点：南航明故宫校区4号楼4218会议室

学位论文简介：

毫米/亚毫米金属阵列群槽作为航空航天、电子通信、能源化工等高新技术产品核心零部件的功能结构，通常呈大面积密集排布，加工需求量大，并对轮廓精度、表面完整性等加工指标有着较高要求，给现有加工技术提出了巨大挑战。电解加工技术基于电化学阳极溶解原理对材料进行减材去除，具有无加工力、无工具损耗、工件无毛刺、无翘曲变形、表面质量好、无热影响区等特点，是毫米/亚毫米金属阵列群槽结构的理想加工工艺。本文以双极板表面毫米尺度交叉群槽及柔性金属箔表面亚毫米尺度半圆形截面群槽为对象，针对性地开展了交叉群槽脉冲振动耦合拷贝式电解加工和半圆形截面群槽电解线切割加工技术研究，形成了毫米/亚毫米群槽精密电解加工方案。

论文完成的主要工作及取得的成果如下：

（1）开展了交叉群槽脉冲振动耦合电解加工研究。建立了交叉群槽电解加工多物理场耦合模型和三维流场模型，分析了交叉群槽脉冲振动耦合电解加工的产物生成及输运过程，结果表明脉冲振动耦合电解加工可以实现电解液气泡率、温升及电导率沿程变化的有效控制，阴极振动有利于提升交叉群槽电解液流体的传质效率。提出了小开通角、高振动频率、高进给速度的交叉群槽脉冲振动耦合电解加工策略，有效控制了产物生成量、提高了加工定域性，实现了高轮廓精度及尺寸一致性交叉群槽结构的加工成形。

（2）开展了微细电解线切割加工平衡间隙分布规律研究。仿真分析了工件轮廓的成形变化过程，归纳出典型工艺参数对切缝端部加工间隙分布的影响规律：线电极表面法向不同位置处进入平衡状态的时间由端面向两侧逐渐后延，平衡间隙由线电极端面向两侧近似成指数型函数增长；进行了试验验证，试验结果与计算求解结果的绝对误差值小于8.62μm，相对误差比例小于12.78%。

（3）提出了半圆形截面群槽电解线切割加工动态调控方法。仿真分析了微槽加工成形过程，得到了加工参数组合对微槽轮廓形状的影响规律，提出了先快速进给成形、后准静态均匀溶解的半圆形截面微槽分步调控加工策略，优选出具体加工参数组合；开展了试验验证，成功实现高轮廓精度半圆形截面微群槽的加工成形。

（4）提出了金属箔表面微群槽线电极连续扫掠电解加工技术。建立了离散化的截面电场仿真模型，揭示了微槽成形变化过程，结果表明：金属箔截面的连续进给运动近似为相对线电极的切入、切出进给运动，微槽在切入阶段快速成形，并随着切入速度逐渐减慢实现材料的均匀蚀除；在切出阶段，微槽侧壁得到定向蚀除修整。仿真分析了主要加工参数对微槽轮廓的影响规律，发现采用小直径线电极有利于获得更倾向于半圆形的微槽截面轮廓。设计了金属箔表面微群槽线电极连续扫掠电解加工系统，成功实现半圆形截面微群槽的连续加工成形。

主要创新点如下：

（1）揭示了交叉群槽脉冲振动耦合电解加工的产物生成及传输机理，提出了小开通角、高振动频率、高进给速度的加工策略实现了交叉群槽结构的精密、高效加工。

（2）揭示了微细电解线切割加工切缝轮廓成形过程，建立了电解线切割加工端部平衡间隙的指数函数模型，对不同加工参数组合下线电极端部平衡间隙分布情况进行了定量化描述。

（3）揭示了微槽电解线切割加工成形过程、轮廓变化规律及轮廓误差生成机理，提出了半圆形截面微槽电解线切割加工动态调控技术，实现了高轮廓精度半圆形截面微槽的加工成形。

（4）提出了金属箔表面微群槽线电极连续扫掠电解加工技术，揭示了微槽线电极连续扫掠电解加工成形过程，实现了金属箔表面半圆形截面微槽的连续加工。