用于电解加工平面曲折群沟槽的装置及电解加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置及电解加工方法，包括：腔体，连接在腔体里的衬底，安装在衬底上的工件，设置在工件的上表面的掩模板，以及设置在掩模板的上表面的阴极块；其中，掩模板的内部设置有加工区弯折主流道，以及与加工区弯折主流道的弯折处连接的辅助供液流道。由于本发明专利技术的掩模板采用表面层层压紧的方式固定，形成微小的走液流道进行电解加工，并在加工区弯折主流道的折弯处进行辅助供液，可以使曲折微沟道在电解加工时的各段电解液流场基本均匀，从而在金属工件表面高效加工出尺寸一致性好、表面质量较高的平面曲折群沟槽，并且掩模板可多次重复使用，降低了成本。

Apparatus and method for electrochemical machining of planar zigzag group grooves

The invention discloses a method for machining plane group groove device and winding method of electrochemical machining, which comprises a cavity, the cavity connected to the substrate, the workpiece is mounted on the substrate and arranged on the upper surface of the workpiece and the mask is arranged on the upper surface of the cathode block mask; the internal mask the template settings have processing zone bending sprue, auxiliary connection and processing zone bending bending point of the main channel for fluid flow. Because of the surface layers of the mask pressing form of the invention is fixed, the formation of tiny walk fluid flow in electrochemical machining, and the auxiliary liquid supply in bending bending processing zone of the main channel, can make each micro channel tortuous electrolyte flow field in electrochemical machining of substantially uniform size, and good consistency and the high surface quality of planar zigzag grooves on the surface of the metal workpiece, group processing, and the mask plate can be repeatedly used, reduces the cost.

【技术实现步骤摘要】
用于电解加工平面曲折群沟槽的装置及电解加工方法
本专利技术涉及电解/电化学加工
，特别是涉及一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置及电解加工方法。
技术介绍
具有微结构的表面称为微结构功能表面，这种功能表面对零部件的使用性能具有很大程度的影响，在许多领域均显示出重要的应用价值。其中表面带有曲折微沟槽结构的零部件在传热特性、流体动力学特性、能量转换特性、化学反应特性、仿生特性、摩擦特性等方面表现出与光滑表面更为优异的特点，应用潜力巨大，如燃料电池双极板、热管、微流控芯片、活塞环的减摩降阻等等。对于平面曲折微沟槽，目前的加工方法主要有：冲压成形、机械加工、激光加工、电火花加工、电解加工等。冲压成形是一种低成本快速加工微小平面沟槽的有效方法，但冲压成形与液压成形方法容易使板料等零件变形、产生裂纹等缺陷，需要采取先成形再整形的方法解决板料局部变形问题，且对于较厚零件上的沟槽加工，由于需要的冲压力过大而无法实现；采用机械加工方法，对难加工材料加工困难，刀具磨损严重，且加工后的沟槽表层存在残余应力，沟槽容易变形，沟槽一般有边角毛刺等缺陷；激光加工由于热效应的影响，在沟槽表面存在重熔层和翻边，在对表面质量要求严格的使用场合必须进行磨料气射流或化学研磨等二次加工，且加工复杂曲折微沟槽时，对激光焦点的控制要求较高；而电火花加工微沟槽时则存在加工效率较低、工具电极易损耗而需时常更换等问题。电解加工技术具有非接触、无切削力、与材料强度硬度等机械性能无关、无工具损耗、效率高等优点，为金属表面平面曲折微沟槽结构的高质量低成本加工提供了有效途径。但电解加工时的电场、流场等需要认真考虑和恰当设计，否则加工的精度和效率等难以得到有效保证。采用电解铣削的加工方式，配合工具电极或工件的数控运动，可以用微细柱状或螺旋状电极加工出平面弯曲微沟槽结构，但由于微细电解加工通常利用微秒甚至纳秒脉宽电流，速度很慢，因此该方法效率低，不适合批量制作；虽然有人利用群阵列电极加工，成倍提高了加工速度，但微沟槽的加工效率仍然较低，使得该方法不适合群槽结构的批量加工。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置及电解加工方法，可以在金属工件表面高效加工出尺寸一致性好、表面质量较高的平面曲折群沟槽，并且掩模板可多次重复使用，降低了成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，包括：腔体，连接在所述腔体里的衬底，安装在所述衬底上的工件，设置在所述工件的上表面的掩模板，以及设置在所述掩模板的上表面的阴极块；其中，所述掩模板的内部设置有加工区弯折主流道，以及与所述加工区弯折主流道的弯折处连接的辅助供液流道。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，所述加工区弯折主流道为镂空结构，所述辅助供液流道为凹槽结构。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，一条所述加工区弯折主流道具有两个弯折处；各所述弯折处具有一条所述辅助供液流道。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，所述辅助供液流道的延伸方向均相同。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，所述加工区弯折主流道的宽度比所述辅助供液流道的宽度宽；所述加工区弯折主流道的高度比所述辅助供液流道的高度高。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，所述工件的上表面与所述掩模板的下表面紧密贴合；所述阴极块的下表面与所述掩模板的上表面紧密贴合。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，还包括：直流电源；所述直流电源的正极与所述工件电性连接；负极与所述阴极块的外壁电性连接。优选地，在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，还包括：水泵、水槽和夹具；所述水泵的一端与所述水槽连接，所述水泵的另一端与所述夹具的入液口连接；所述夹具的入液口与所述掩模板连接，所述夹具的出液口与所述水槽连接。本专利技术实施例还提供了一种平面曲折群沟槽的电解加工方法，包括：在水泵的作用下将电解液从水槽中抽出；所述电解液流入夹具的入液口，并流入掩模板的加工区弯折主流道和连接在所述加工区弯折主流道的弯折处的辅助供液流道；所述电解液从所述夹具的出液口流回所述水槽。优选地，在本专利技术实施例提供的上述电解加工方法中，所述掩模板的加工区弯折主流道和辅助供液流道的图形通过3D打印工艺或微铣削工艺形成。本专利技术所提供的一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置及电解加工方法，包括：腔体，连接在腔体里的衬底，安装在衬底上的工件，设置在工件的上表面的掩模板，以及设置在掩模板的上表面的阴极块；其中，掩模板的内部设置有加工区弯折主流道，以及与加工区弯折主流道的弯折处连接的辅助供液流道。由于本专利技术的掩模板采用表面层层压紧的方式固定，形成微小的走液流道进行电解加工，并在加工区弯折主流道的折弯处进行辅助供液，可以使曲折微沟道在电解加工时的各段电解液流场基本均匀，将流场约束在微小的流道里面进行电解加工，从而在金属工件表面高效加工出尺寸一致性好、表面质量较高的平面曲折群沟槽，并且掩模板可多次重复使用，降低了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的用于电解加工平面曲折群沟槽的装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的掩模板的结构示意图；图3a和图3b分别为本专利技术实施例提供的掩模板与工件贴合时的剖面示意图；图4为本专利技术实施例提供的平面曲折群沟槽加工区的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的掩模板内部增设辅助供液流道的平面曲折群沟槽电解加工方法电场图；图6a和图6b分别为现有技术中掩模板内部未增设辅助供液流道时流场速度云图；图7a和图7b分别为本专利技术实施例提供的掩模板内部增设辅助供液流道时流场速度云图；图8为本专利技术实施例提供的平面曲折群沟槽的电解加工方法流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。其中，附图中各结构的大小和形状不反映用于电解加工平面曲折群沟槽的装置的真实比例，目的只是示意说明本
技术实现思路
。本专利技术提供一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，如图1所示，包括：腔体1，连接在腔体1里的衬底2，安装在衬底2上的工件3，设置在工件3的上表面的掩模板4，以及设置在掩模板4的上表面的阴极块5；其中，如图2所示，掩模板4的内部设置有加工区弯折主流道41，以及与加工区弯折主流道41的弯折处连接的辅助供液流道42。在本专利技术实施例提供的上述用于电解加工平面曲折群沟槽的装置中，掩模板采用表面层层压紧的方式固定，形成微小的走液流道进行电解加工，通过在掩模板内部增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，其特征在于，包括：腔体，连接在所述腔体里的衬底，安装在所述衬底上的工件，设置在所述工件的上表面的掩模板，以及设置在所述掩模板的上表面的阴极块；其中，所述掩模板的内部设置有加工区弯折主流道，以及与所述加工区弯折主流道的弯折处连接的辅助供液流道。

【技术特征摘要】
1.一种用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，其特征在于，包括：腔体，连接在所述腔体里的衬底，安装在所述衬底上的工件，设置在所述工件的上表面的掩模板，以及设置在所述掩模板的上表面的阴极块；其中，所述掩模板的内部设置有加工区弯折主流道，以及与所述加工区弯折主流道的弯折处连接的辅助供液流道。2.如权利要求1所述的用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，其特征在于，所述加工区弯折主流道为镂空结构，所述辅助供液流道为凹槽结构。3.如权利要求2所述的用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，其特征在于，一条所述加工区弯折主流道具有两个弯折处；各所述弯折处具有一条所述辅助供液流道。4.如权利要求3所述的用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，其特征在于，所述辅助供液流道的延伸方向均相同。5.如权利要求2所述的用于电解加工平面曲折群沟槽的装置，其特征在于，所述加工区弯折主流道的宽度比所述辅助供液流道的宽度宽；所述加工区弯折主流道的高度比所述辅助供液流道的高度高。6.如权利要求1-5任一项所述的用于电解加工平面曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗红平，詹顺达，郭钟宁，陈晓磊，刘桂贤，张永俊，彭浩宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，佛山市铬维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44