CN113909595A - 一种叶片/整体叶盘电解加工装置及电解液稳流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电解液稳流装置，包括入液单元、分流单元和交叉型挡水板，分流单元包括分流外壳和分流块，分流外壳与分流块之间的缝隙以及交叉型挡水板与分流块之间的缝隙形成分流通道，四个入液口的出口均与分流通道的入口相连通，分流通道的出口与电解加工装置的加工区相连通，且分流通道的出口轮廓形状与加工区的轮廓形状相一致；电解液进入分流通道后，由分流通道的出口到达坯料处，分流通道的出口轮廓形状与加工区的轮廓形状相一致，提高电解液的分布均匀性，与此同时，交叉型挡水板能够遮挡漏液区，有效避免加工过程中加工缺液，改善加工流场的同时，提高加工质量。本发明还公开一种包含上述电解液稳流装置的叶片/整体叶盘电解加工装置。

Description

一种叶片/整体叶盘电解加工装置及电解液稳流装置

技术领域

本发明涉及电解加工设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种叶片/整体叶盘电解加工装置及电解液稳流装置。

背景技术

电解加工是一种基于金属材料阳极电化学溶解加工成形的特种加工方法。该方法有着无切削力、无刀具损耗、加工效率高、加工表面质量好、加工不受材料力学特性影响等优点，因而被广泛的应用于航空航天等领域的难加工材料零件的加工与制造。

电解加工中的流场设计至关重要。对电解加工的电解液流场而言，应保证加工区内供液充分、流场分布均匀且具有较高的电解液冲刷速度，以利于带走加工产物、气泡和热量，避免产生局部缺液、涡流等不良现象。流场设计不加将使工件表面产生流纹而降低精度和表面质量，严重时还会发生短路，影响加工效率和工艺稳定性，同时也可能损伤工具和工件。

全向进给叶片电解加工是一种全新的叶片电解加工方式，由于其特殊的阴极结构和运动模式，在流场内部存在较大的漏液区，会导致加工区缺液。

因此，如何改变现有技术中，全向进给叶片电解加工过程中流场存在漏液区，加工缺液导致加工质量降低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种叶片/整体叶盘电解加工装置及电解液稳流装置，以解决上述现有技术存在的问题，改善电解加工装置的流场，提高电解加工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电解液稳流装置，包括：

入液单元，所述入液单元包括四个入液口，四个所述入液口均分别与外部电解液相连通；

分流单元，分流单元包括分流外壳和分流块，所述分流外壳套装于所述分流块的外部且二者之间具有间隙；

交叉型挡水板，所述交叉型挡水板包括第一挡水板和第二挡水板，所述第一挡水板和所述第二挡水板能够封堵电解加工装置的加工区与所述电解加工装置的工具阴极之间的缝隙，所述交叉型挡水板位于所述分流外壳的底部，所述第一挡水板和所述第二挡水板能够与所述工具阴极相连并跟随所述工具阴极运动，所述分流块的底部由所述第一挡水板和所述第二挡水板之间穿过且能够与坯料顶部相抵，且所述分流块底部轮廓与叶片成品顶部轮廓相一致；

所述分流块与所述分流外壳以及所述交叉型挡水板之间的间隙相连通并形成分流通道，四个所述入液口的出口均与所述分流通道的入口相连通，所述分流通道的出口与所述加工区相连通，且所述分流通道的出口轮廓形状与所述加工区的轮廓形状相一致。

优选地，四个所述入液口环绕所述分流块设置。

优选地，所述分流块的顶部横截面的面积较底部横截面的面积大，所述分流块朝向所述入液口的一端具有两个定位销孔，两个所述定位销孔的圆心的连线平行于所述加工区的长度方向。

优选地，所述第一挡水板为凹字形，所述第二挡水板可滑动地设置于所述第一挡水板的凹陷处。

优选地，所述交叉型挡水板设置于所述工具阴极的顶部，所述工具阴极的底部还设置有隔水板，所述隔水板的底部设置出液口，所述工具阴极以及所述隔水板之间的间隙与所述出液口相连通。

优选地，所述出液口的数量为四个，四个所述出液口呈环形设置。

本发明还提供一种包含上述电解液稳流装置的叶片/整体叶盘电解加工装置，还包括金属底座、周向环氧块和四个工具阴极，所述金属底座上设置有能够容纳坯料的容置槽，所述周向环氧块设置于所述金属底座的顶部，所述周向环氧块的数量为四个，相邻的所述周向环氧块之间形成四个安装槽，所述工具阴极活动设置于所述安装槽内，位于待成型叶片前缘的所述工具阴极为前缘阴极，位于待成型叶片后缘的所述工具阴极为后缘阴极，位于待成型叶片叶盆的所述工具阴极为叶盆阴极，位于待成型叶片叶背的所述工具阴极为叶背阴极，四个所述工具阴极与所述坯料之间的缝隙形成所述加工区，所述第一挡水板与所述叶背阴极相连，所述第二挡水板与所述叶盆阴极相连，所述第一挡水板与所述第二挡水板之间的间隙环绕所述加工区。

优选地，所述叶片/整体叶盘电解加工装置还包括上盖，所述上盖位于所述周向环氧块的顶部，所述入液口凸出于所述上盖设置；所述上盖的底部具有凹槽，所述第一挡水板和所述第二挡水板均可滑动地设置于所述凹槽内。

优选地，所述叶片/整体叶盘电解加工装置还包括下端座，所述下端座位于所述金属底座的底部，所述下端座具有出液通道。

优选地，所述前缘阴极和所述后缘阴极均连接有输液管，所述输液管与所述加工区和所述工具阴极之间的间隙相连通。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的电解液稳流装置，包括入液单元、分流单元和交叉型挡水板，其中，入液单元包括四个入液口，四个入液口均分别与外部电解液相连通；分流单元包括分流外壳和分流块，分流外壳套装于分流块的外部且二者之间具有间隙；交叉型挡水板包括第一挡水板和第二挡水板，第一挡水板和第二挡水板能够封堵电解加工装置的加工区与电解加工装置的工具阴极之间的缝隙，交叉型挡水板位于分流外壳的底部，第一挡水板和第二挡水板能够与工具阴极相连并跟随工具阴极运动，分流块的底部由第一挡水板和第二挡水板之间穿过且能够与坯料顶部相抵，且分流块底部轮廓与叶片成品顶部轮廓相一致；分流块与分流外壳以及交叉型挡水板之间的间隙相连通并形成分流通道，四个入液口的出口均与分流通道的入口相连通，分流通道的出口与加工区相连通，且分流通道的出口轮廓形状与加工区的轮廓形状相一致。

使用本发明的电解液稳流装置时，电解液由四个入液口流入流场，流场中设置了分流块，入液口与分流通道的入口相连通，电解液进入分流通道后，由分流通道的出口到达坯料处，分流通道的出口轮廓形状与加工区的轮廓形状相一致，提高电解液的分布均匀性，与此同时，交叉型挡水板能够封堵加工区与工具阴极之间的缝隙，且分流块由第一挡水板和第二挡水板之间的缝隙穿过，交叉型挡水板能够有效遮挡漏液区，从而避免加工过程中加工缺液，改善加工流场的同时，提高加工质量。

本发明还公开一种包含上述电解液稳流装置的叶片/整体叶盘电解加工装置，还包括金属底座、周向环氧块和四个工具阴极，金属底座上设置有能够容纳坯料的容置槽，周向环氧块设置于金属底座的顶部，周向环氧块的数量为四个，相邻的周向环氧块之间形成四个安装槽，工具阴极活动设置于安装槽内，位于待成型叶片前缘的工具阴极为前缘阴极，位于待成型叶片后缘的工具阴极为后缘阴极，位于待成型叶片叶盆的工具阴极为叶盆阴极，位于待成型叶片叶背的工具阴极为叶背阴极，四个工具阴极与坯料之间的缝隙形成加工区，第一挡水板与叶背阴极相连，第二挡水板与叶盆阴极相连，第一挡水板与第二挡水板之间的间隙环绕加工区。

本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置工作时，流场采用从叶尖向叶根流动的方式，分流单元优化了流场，且交叉型挡水板能够随工具阴极移动，始终遮挡漏液区，电解液由入液口流入，经过分流块导流以及交叉型挡水板的汇聚，流入叶盆叶背和前后缘加工区，然后携带加工产物的电解液流出，有效避免流场缺液，提高电解加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的结构示意图；

图2为电解加工过程中易出现的漏液区的示意图；

图3为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的部分结构示意图；

图4为本发明的电解液稳流装置的工作示意图；

图5为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的部分结构轴测图；

图6为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的工作示意图；

图7为本发明的电解液稳流装置的分流块的结构示意图；

图8为本发明的电解液稳流装置的分流块的另一视角的示意图。

其中，1为入液口，2为分流单元，201为分流外壳，202为分流块，3为交叉型挡水板，301为第一挡水板，302为第二挡水板，4为隔水板，5为出液口，6为金属底座，7为前缘阴极，8为后缘阴极，9为叶背阴极，10为叶盆阴极，11为上盖，12为下端座，13为周向环氧块，14为输液管，15为加工区，16为漏液区，17为坯料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种叶片/整体叶盘电解加工装置及电解液稳流装置，以解决上述现有技术存在的问题，改善电解加工装置的流场，提高电解加工质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-8，其中，图1为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的结构示意图，图2为电解加工过程中易出现的漏液区的示意图，图3为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的部分结构示意图，图4为本发明的电解液稳流装置的工作示意图，图5为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的部分结构轴测图，图6为本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置的工作示意图，图7为本发明的电解液稳流装置的分流块的结构示意图，图8为本发明的电解液稳流装置的分流块的另一视角的示意图。

本发明提供一种电解液稳流装置，包括入液单元、分流单元2和交叉型挡水板3，其中，入液单元包括四个入液口1，四个入液口1均分别与外部电解液相连通；分流单元2包括分流外壳201和分流块202，分流外壳201套装于分流块202的外部且二者之间具有间隙；交叉型挡水板3包括第一挡水板301和第二挡水板302，第一挡水板301和第二挡水板302能够封堵电解加工装置的加工区15与电解加工装置的工具阴极之间的缝隙，交叉型挡水板3位于分流外壳201的底部，第一挡水板301和第二挡水板302能够与工具阴极相连并跟随工具阴极运动，分流块202的底部由第一挡水板301和第二挡水板302之间穿过且能够与坯料17顶部相抵，且分流块202底部轮廓与叶片成品顶部轮廓相一致；分流块202与分流外壳201之间的间隙以及交叉型挡水板3之间的间隙相连通并形成分流通道，四个入液口1的出口均与分流通道的入口相连通，分流通道的出口与加工区15相连通，且分流通道的出口轮廓形状与加工区15的轮廓形状相一致。

使用本发明的电解液稳流装置时，电解液由四个入液口1流入流场，流场中设置了分流块202，入液口1与分流通道的入口相连通，电解液进入分流通道后，由分流通道的出口到达坯料17处，分流通道的出口轮廓形状与加工区15的轮廓形状相一致，提高电解液的分布均匀性，与此同时，交叉型挡水板3能够封堵加工区15与工具阴极之间的缝隙，且分流块202由第一挡水板301和第二挡水板302之间的缝隙穿过，交叉型挡水板3始终遮挡漏液区16，从而有效避免加工过程中加工缺液，改善加工流场的同时，提高加工质量。

其中，四个入液口1环绕分流块202设置，提高电解液进入流场的均匀性，保证电解液被顺利分流，优化电解液流场。

具体地，分流块202的顶部横截面的面积较底部横截面的面积大，且分流块202自顶部至底部圆滑过渡，分流块202朝向入液口1的一端具有两个定位销孔，两个定位销孔的圆心的连线平行于加工区15的长度方向，设置定位销孔方便了分流块202的定位安装，降低装配难度。

在本具体实施方式中，第一挡水板301为凹字形，第二挡水板302可滑动地设置于第一挡水板301的凹陷处，第一挡水板301和第二挡水板302之间的缝隙能够容纳分流块202，同时遮挡漏液区16，保证电解液能够顺利进入加工区15域。

更具体地，交叉型挡水板3设置于工具阴极的顶部，除此之外，工具阴极的底部还设置有隔水板4，隔水板4的底部设置出液口5，工具阴极以及隔水板4之间的间隙与出液口5相连通，携带加工产物的电解液从叶根流经隔水板4和工具阴极底部的间隙，由出液口5流出。隔水板4能够起到为电解液流出导向的作用，避免电解液流出过程中损坏加工装置。

相应地，出液口5的数量为四个，四个出液口5呈环形设置，确保携带电解产物的电解液能够顺利导出，保证电解加工的顺利进行。

本发明还提供一种包含上述电解液稳流装置的叶片/整体叶盘电解加工装置，还包括金属底座6、周向环氧块13和四个工具阴极，金属底座6上设置有能够容纳坯料17的容置槽，周向环氧块13设置于金属底座6的顶部，周向环氧块13的数量为四个，相邻的周向环氧块13之间形成四个安装槽，工具阴极活动设置于安装槽内，周向环氧块13能够使电解液沿分流通道顺利流动，同时避免电解质与金属底座6接触，保护金属底座6不被腐蚀，位于待成型叶片前缘的工具阴极为前缘阴极7，位于待成型叶片后缘的工具阴极为后缘阴极8，位于待成型叶片叶盆的工具阴极为叶盆阴极10，位于待成型叶片叶背的工具阴极为叶背阴极9，四个工具阴极与坯料17之间的缝隙形成加工区15，第一挡水板301与叶背阴极9相连，第二挡水板302与叶盆阴极10相连，第一挡水板301与第二挡水板302之间的间隙环绕加工区15。

本发明的叶片/整体叶盘电解加工装置工作时，流场采用从叶尖向叶根流动的方式，分流单元2优化了流场，且交叉型挡水板3能够随工具阴极移动，始终遮挡漏液区16，电解液由入液口1流入，经过分流块202导流以及交叉型挡水板3的汇聚，流入叶盆叶背和前后缘加工区15，然后携带加工产物的电解液流出，有效避免流场缺液，提高电解加工质量。第一挡水板301与叶背阴极9相连，第二挡水板302与叶盆阴极10相连，第二挡水板302伸入第一挡水板301的凹陷处的距离较叶背阴极9与叶盆阴极10的相对运动行程长，使得第一挡水板301和第二挡水板302在跟随工具阴极移动的过程中，能够始终遮挡漏液区16，防止电解液进入漏液区16导致电解加工缺液。

进一步地，叶片/整体叶盘电解加工装置还包括上盖11，上盖11位于金属底座6的顶部，入液口1凸出于上盖11设置，设置上盖11，为分流块202和交叉型挡水板3提供了安装空间，提高了装置的结构整体性。还需要说明的是，上盖11的底部具有凹槽，第一挡水板301和第二挡水板302均可滑动地设置于凹槽内，第一挡水板301和第二挡水板302随工作阴极运动时，相对于上盖11发生相对运动，凹槽还能够为第一挡水板301和第二挡水板302往复运动提供导向作用。

另外，叶片/整体叶盘电解加工装置还包括下端座12，下端座12位于金属底座6的底部，下端座12具有出液通道，出液口5与出液通道相连通。在本发明的其他具体实施方式中，出液口5设置于下端座12的侧壁上，金属底座6与下端座12插接相连，隔水板4套装于坯料外部且顶面与下端座12以及金属底座6的上表面相平齐，成形过程中，电解液由入液口1流入分流通道，电解过后，电解液由分流通道的底部，经由隔水板4与工具阴极之间的缝隙流入下端座12中的流通通道最终由出液口5流出，下端座12位于金属底座6的底部，上盖11位于工具阴极以及周向环氧块13的顶部，满足装置正常工作的前提下，进一步增强装置的整体结构强度。

更进一步地，前缘阴极7和后缘阴极8均连接有输液管14，输液管14与加工区15和工具阴极之间的间隙相连通，即输液管14与漏液区16相连通，在电解加工过程中，利用输液管14向漏液区16融入一定压力的电解液形成液体背压，进而有效减少加工区15域内电解液由工具阴极之间的间隙流走的损耗，进一步避免电解加工缺液，保证加工质量，在本具体实施方式中，输液管14穿过前缘阴极7和后缘阴极8与漏液区16相连通，在实际应用中，输液管14可选用塑料软管制成。

现有技术中进行电解加工时，从叶尖往叶根流的流场方式，电解液从一个入液口1流入，是被动分流式流场，随机分流波动激烈，并且高速、高压的电解液流撞击毛坯叶尖时，会出现分流不均和流线杂乱等流场缺陷。本发明采用主流分流方式，设置了分流块202，电解液从四个方向经过分流块202导流后流入加工区15，可显著改善分流不均和流线杂乱等缺陷，并且可以通过调整四个入液口1的压强，解决叶盆叶背与前后缘加工区15流阻不一致的问题。另外，全向进给叶片电解加工方式由于其特殊的阴极结构和运动模式，在流场内部存在较大的漏液区16，会导致加工区15缺液。本发明设置了跟随叶盆阴极10和叶背阴极9一起移动的交叉型挡水板3，在电解加工过程中始终挡住漏液区16，防止电解液从漏液区16通过导致加工区15缺液。除此之外，本发明可利用输液管14向漏液区16输送电解液，增加了液体背压，有效阻止加工区15的电解液由工具阴极之间的缝隙向漏液区16渗漏，进一步避免加工区15缺液。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电解液稳流装置，其特征在于，包括：

入液单元，所述入液单元包括四个入液口，四个所述入液口均分别与外部电解液相连通；

分流单元，分流单元包括分流外壳和分流块，所述分流外壳套装于所述分流块的外部且二者之间具有间隙；

交叉型挡水板，所述交叉型挡水板包括第一挡水板和第二挡水板，所述第一挡水板和所述第二挡水板能够封堵电解加工装置的加工区与所述电解加工装置的工具阴极之间的缝隙，所述交叉型挡水板位于所述分流外壳的底部，所述第一挡水板和所述第二挡水板能够与所述工具阴极相连并跟随所述工具阴极运动，所述分流块的底部由所述第一挡水板和所述第二挡水板之间穿过且能够与坯料顶部相抵，且所述分流块底部轮廓与叶片成品顶部轮廓相一致；

所述分流块与所述分流外壳以及所述交叉型挡水板之间的间隙相连通并形成分流通道，四个所述入液口的出口均与所述分流通道的入口相连通，所述分流通道的出口与所述加工区相连通，且所述分流通道的出口轮廓形状与所述加工区的轮廓形状相一致。

2.根据权利要求1所述的电解液稳流装置，其特征在于：四个所述入液口环绕所述分流块设置。

3.根据权利要求1所述的电解液稳流装置，其特征在于：所述分流块的顶部横截面的面积较底部横截面的面积大，所述分流块朝向所述入液口的一端具有两个定位销孔，两个所述定位销孔的圆心的连线平行于所述加工区的长度方向。

4.根据权利要求1所述的电解液稳流装置，其特征在于：所述第一挡水板为凹字形，所述第二挡水板可滑动地设置于所述第一挡水板的凹陷处。

5.根据权利要求1所述的电解液稳流装置，其特征在于：所述交叉型挡水板设置于所述工具阴极的顶部，所述工具阴极的底部还设置有隔水板，所述隔水板的底部设置出液口，所述工具阴极以及所述隔水板之间的间隙与所述出液口相连通。

6.根据权利要求5所述的电解液稳流装置，其特征在于：所述出液口的数量为四个，四个所述出液口呈环形设置。

7.一种包含权利要求1-6任一项所述的电解液稳流装置的叶片/整体叶盘电解加工装置，其特征在于：还包括金属底座、周向环氧块和四个工具阴极，所述金属底座上设置有能够容纳坯料的容置槽，所述周向环氧块设置于所述金属底座的顶部，所述周向环氧块的数量为四个，相邻的所述周向环氧块之间形成四个安装槽，所述工具阴极活动设置于所述安装槽内，位于待成型叶片前缘的所述工具阴极为前缘阴极，位于待成型叶片后缘的所述工具阴极为后缘阴极，位于待成型叶片叶盆的所述工具阴极为叶盆阴极，位于待成型叶片叶背的所述工具阴极为叶背阴极，四个所述工具阴极与所述坯料之间的缝隙形成所述加工区，所述第一挡水板与所述叶背阴极相连，所述第二挡水板与所述叶盆阴极相连，所述第一挡水板与所述第二挡水板之间的间隙环绕所述加工区。

8.根据权利要求7所述的叶片/整体叶盘电解加工装置，其特征在于：还包括上盖，所述上盖位于所述周向环氧块的顶部，所述入液口凸出于所述上盖设置；所述上盖的底部具有凹槽，所述第一挡水板和所述第二挡水板均可滑动地设置于所述凹槽内。

9.根据权利要求7所述的叶片/整体叶盘电解加工装置，其特征在于：还包括下端座，所述下端座位于所述金属底座的底部，所述下端座具有出液通道。

10.根据权利要求7所述的叶片/整体叶盘电解加工装置，其特征在于：所述前缘阴极和所述后缘阴极均连接有输液管，所述输液管与所述加工区和所述工具阴极之间的间隙相连通。

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