文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
叠层模板电沉积直接制造金属零件的研究
姓名:王新春
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:黄因慧
20080101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
叠层模板电沉积成型技术是一种基于离散/堆积快速成型原理和金属电沉积原理的
新型工艺方法,它通过控制模板的形状对阴极进行有选择的绝缘,使电沉积只能发生在
模板未覆盖的区域,通过逐层控制,最终形成以模板型腔为侧面边界的金属零件。该技
术同时具备了快速成型的柔性和电沉积技术沉积层致密度高、精度高以及设备简单、成
本低等优点,为开辟快速成型新的工艺技术做了重要尝试。
本文阐述了叠层模板电沉积直接成型金属零件技术的成型原理,论证了模板电沉积
成型技术的可行性。本文从成型工艺的要求出发,设计了一套具有工作液循环系统和极
板间距调整装置的沉积设备;开发了基于叠层制造和电沉积于一体的成型工艺。
本文建立了沉积槽中平行板电极的电场有限元模型,深入分析了电场随电极尺寸、
辅助阴极位置、模板厚度变化的规律。并通过改变电流方式、模板材料、叠层方式等研
究沉积表面的生长特征及其原因。本文还针对实验中出现的问题,不断改善工艺方案,
例如:针对叠层误差,实验为其增加了定位销;针对边缘效应,提出了增加模板厚度,
使用双电极以及对边缘进行绝缘屏蔽等措施。
本文的主要成果:
1、提出了将叠层制造技术与电沉积技术相结合于一体直接制造金属零件的快速成型
技术,为RP领域开辟了新的研究方法与工艺技术;
2、确定了影响电场分布的关键因素,为改善成型工艺提出了具体措施:采用厚模板
型腔同时沉积多个零件;
3、成功地制造了一批具有一定精度、高致密度和硬度的铜零件,最大厚度达到了
,验证了叠层模板电沉积直接制造金属零件的可行性,为金属零件的直接制造新
工艺奠定了技术基础。
关键词:叠层模板;电沉积;金属直接成型;快速成型
I
叠层模板电沉积直接制造金属零件的研究
Abstract
Laminated template electro-deposition is a new kind of manufacturing technology that
bination of the theory of discrete piling-up and electro-deposition process. It
realizes an oriented deposition in which a series of templates are attached sequentially on
the cathode and serve as insulative layers to lead depositing layer by layer to the area
templates limit. By this way, an accurate and solid metallic part can be produced at low
cost in equipment and maintaining.
This paper illustrates the working mechanism of this method and with a couple of
examples feasibility for this method is proved. In light of real experimental conditions, a
set-up configuration has been constructed, which is made up of several parts, deposition
unit, electrode distance regulator and circulation system. Related procedures and
description also have been developed.
Also in this paper, programmed with professional analysis software, an experimental
model is created to simulate electricity distribution. By the model, a range of dependent
factors of electric field on experimental conditions,