织构化滚轮阴极装置的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

由于近来电子、光学、医学、生物技术、汽车、通信和航空航天行业中产品小型化的发展趋势，对微型产品和微型元件的需求正在迅速增长，微细加工技术也受到了越来越多的关注。微细加工技术的加工范围是在纳米与亚毫米（0.1mm）之间，微细加工技术作为能够进行微小精密零部件加工的技术总称，既指传统的精密加工技术，同时又囊括了近现代出现的各种新型加工方法，如激光光刻加工、微波超声波加工、等离子体加工和微细电解电铸加工等。同时，新型材料的出现和材料使用上更硬、更耐用、耐腐蚀和耐高温的要求也促进了微细加工技术的进一步深入上更硬、更耐用、耐腐蚀和耐高温的要求也促进了微细加工技术的进一步深入^[1-4]。因此，微细加工技术具有极其广阔的技术前景和市场前景因此，微细加工技术具有极其广阔的技术前景和市场前景^[5]。微细电化学加工是通过金属工件在电解液中发生电化学反应实现加工的技术。根据其加工原理，可以分为两类：一类是金属工件阳极溶解的微细电解加工技术；另一类是金属工件阴极沉积的微细电铸加工技术。微细电解加工技术的加工原理是金属工件在电解液中电场力作用下发生电化学反应，表面材料以离子的方式逐渐分离，溶解到电解液中，实现加工目的。微细电解加工范围为 1 μ m ～1 mm。加工时，金属工件连接电源正极，工具电极接负极，工件与工具电极浸没在电解液中，调整工具电极与工件的位置，电解液中的离子受到电场作用在阴阳极之间移动，产生加工电流，阳极发生溶解。通过控制电极的移动位置，可以实现对二维、三维等复杂形状的加工，达到不同的加工效果。由于材料以离子形式从工件中去除，与传统加工方法相比，它具有许多无可争议的优势，如加工时没有任何毛刺或裂缝、没有热影响层、没有工具磨损、可以制造很小尺寸的低刚性工具电极、没有机械应力、加工灵活性好、与材料硬度无关、具有高表面质量和低粗糙度，可用于加工大多数导电材料质量和低粗糙度，可用于加工大多数导电材料^[6-7]。由于微细电解加工技术在加工中表现出的诸多优越性能，使其迅速成为了国内外研究的热点领域，并且取得了一系列进展，进入到实际的应用阶段，如航空发动机叶片的处理、火炮膛线的加工^[8-10]。然而，现阶段对微细零部件加工技术的需要，就现有的技术水平而言，仍不能够满足，并且存在较大差距。如何改善现有的微细电解加工技术，提高加工精度的前提下提升加工效率，排除加工时出现的杂散腐蚀、控制加工范围，实现实验研究向工业应用的转化是面临需要解决的问题^[11]。纳秒脉冲电源的使用和诸多复合加工技术的出现，一定程度上提高了加工精度，有良好的加工效果。但是较高的成本和复杂的加工工艺也带了新的问题。因此，探索研究新型的微细电解加工技术，降低技术成本的同时提高加工精度和效率，对微细电化学的发展有重要的意义^[12-14]。

模板电解加工的优缺点

模板电解加工技术既无电极损耗、工件不变形、无再铸层,可应用某些特殊要求的场合,如航空航天、医疗等,又具有其他一些优点：

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题织构化滚轮阴极装置的设计总体方案和结构设计的主要方法：首先通过查阅相关资料，设计变直径的柱状阴极结构，然后设计柱状阴极的表面织构化处理,通过仿真软件模拟实际加工，找到最适宜的转速方案,最终确定滚轮的设计方案。