范植坚，赵刚刚，张丽娟

(1.西安工业大学 机电工程学院，陕西 西安710032;2.长庆油田分公司 油气工艺研究院，陕西 西安710021)

为提高产品性能，航空、航海和兵器工业中尽可能采用整体构件的趋势已经形成。整体构件材料多为耐热合金钢、钛合金、不锈钢，有的分布多个复杂形状型槽，数控铣削倍感困难。传统电解加工( ECM)一般是逐个型槽分别加工，要实现同时加工多工位型槽，虽原理可行，但装置结构除了考虑装卡、定位，导电、绝缘，密封，还要考虑多槽导流及流场问题。复杂型槽阴极工作型面加工间隙分布不均，阴极设计需要反复试验修正［1-4］，早年英国学者Tipton 提出cosθ 法，求各点法向间隙Δn的包络面，得到阴极型面，这种过于简化物理现象的几何设计法对复杂工件误差甚大，特别是曲率大的工件不能忽视电场分布的影响，Lacey 基于Laplace 方程试图采用解析法求解［5］，无法推广应用。近几年国内外采用边界元法、有限元法等数值解法，如Marius Purcar 基于边界元法将电极边界的结点沿法线方向迭代，在计算机上得到E 字形工件［6］。Bortiles［7］对冲模、型腔成型过程进行模拟加工，Bhattacharyya 采用试切法( cut- and- try)模拟阴极形状［8］，孙春华等［9］基于Laplace 方程的正问题通过有限元求解间隙电位分布，将等位线与阳极边界的偏差通过某种规则映射到阴极，修正阴极边界。

本文针对舰用发动机7 型槽零件的难加工问题，设计了多工位同时加工的整体阴极和ECM 装置，通过试验优化结构参数;对阴极工作型面的设计基于Laplace 方程的反问题，通过ANSYS 8.0 对电场分布进行有限元计算，与图纸工件的边界比较，修改下一轮迭代的阴极边界( 间隙值，即设计变量)，直到计算结果与图纸工件的差值( 目标函数)小于误差，最后通过实验进行验证。……