收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超声波变幅杆优化设计及加工机理试验研究

谨亚辉  
【摘要】: 超声波加工是加工玻璃、工程陶瓷、石英、翡翠等硬脆材料的有效方法。旋转式超声波加工是在传统超声波加工的基础上发展起来的一种加工方法,它是在工具头上电镀(或烧结)立方氮化硼(或金刚石)磨料,并在工具作超声振动的同时附加了旋转运动,这就把立方氮化硼(或金刚石)工具的优良切削性能和工具的超声振动结合在一起。因此,旋转式超声波加工比传统超声波加工具有更高的加工效率和更好的表面质量,其应用范围越来越广。 超声波加工装置主要由超声波发生器、换能器和变幅杆组成,其中变幅杆起着放大振幅的重要作用。但是传统型变幅杆应用范围受到较多限制,如阶梯型变幅杆放大系数较大,但是形状因数较小(一般都小于1)而圆锥形变幅杆形状因数较大,放大系数却较小,这些都限制了加工效率的提高。而且变幅杆的传统设计方法求解繁琐,适应性差。因此需要寻找一种新的设计方法,满足设计性能优良变幅杆的要求。 本文以提高超声波加工效率和质量为出发点,利用大型有限元软件ANSYS优化设计出了具有较大振幅比与形状因数的新型超声变幅杆。在此基础上,对传统超声波加工和旋转式超声波加工在理论与实验方面进行了分析研究,主要研究内容有: 1.在研究超声波加工机理的过程中,分别概括了传统超声波加工和旋转式超声波加工材料的去除机理的国内外研究现状,介绍了两种超声波加工系统的组成及设备的工作原理。 2.利用大型通用有限元分析软件ANSYS,以三次样条曲线作为变幅杆轴截面的母线形状,采用二维轴对称建模代替三维实体建模的方式,在有限元动力学分析的基础上采用优化设计的方法设计出了一种在满足材料许用工作应力条件下,既有较好的形状因数又有较大放大系数的新型变幅杆,并对其进行了验证、修正与检测。 3.根据工程陶瓷材料的压痕实验对超声波加工过程中冲击力及裂纹的形成进行了分析,分别建立了传统超声波加工和旋转式超声波加工硬脆材料的材料去除率模型,找出了两中加工方式中影响材料去除率的主要因素。 4.利用设计出的新型变幅杆在超声波加工装置上分别对传统超声波加工和旋转式超声波加工机理做了试验研究,通过实验得出了两种加工方式中不同加工参数(静压力、磨料粒度、工具头磨料浓度、工具振幅、工具旋转速度)对材料去除率的影响规律,并且通过正交实验得出了两种加工方式的最优加工参数组合。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 傅锦;;超声微细加工中变幅杆的设计与制造[J];现代机械;2010年02期
2 高洁;贺西平;胡静;;四端网络法统一变幅杆的性能参量[J];声学技术;2006年01期
3 ;您的——千分表生产专家[J];现代制造;1997年04期
4 贾振锋;赵波;;超声磨削系统中圆锥形变幅杆的数值模拟及性能测试[J];机械研究与应用;2010年04期
5 黄观尧;赫连岭;;超声振动车削[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);1990年01期
6 朱寅;;超声变幅杆有限元谐振分析[J];机械;2005年12期
7 卢泽生;杨亮;宋峥;;一种用于精密振动切削的超声振子的设计与实验研究[J];机床与液压;2007年08期
8 尚彦芝;蔡晓君;高钜;;变幅杆连接工艺对旋转超声加工质量影响的研究[J];新技术新工艺;2011年01期
9 李培繁;刘战锋;王天琦;;超声振动钻削系统中声振系统的试验研究[J];中国制造业信息化;2008年01期
10 逄孟达;轧刚;王时英;;级联式变幅杆模态分析[J];机械管理开发;2009年05期
11 黄仕彪;;圆锥形超声变幅杆的固有频率测试实验研究[J];现代机械;2008年03期
12 晁宇晴;杨兆建;乔海灵;董永谦;;热声焊机变幅杆固有频率模态分析[J];电子工艺技术;2008年06期
13 刘世清,林书玉;工具杆几何尺寸对超声扭转振动特性的影响[J];应用声学;2004年06期
14 徐汉斌;于军;张仲甫;;手持式PP带超声焊接机研制[J];机床与液压;2007年05期
15 刘湘晨;蔡晓君;傅水根;;基于CAD/CAE集成环境下超声变幅杆的参数化设计和分析[J];机床与液压;2011年05期
16 张云电;胡皇印;林金钳;;超声珩磨声学系统关键技术研究[J];振动工程学报;2007年05期
17 戴向国 ,傅水根 ,王先逵 ,张桂香;新型超声变幅杆结构设计[J];现代制造工程;2002年04期
18 陆晓燕;;超声波塑料焊接机的振动系统设计[J];装备制造技术;2010年04期
19 张日昇;纵振动车削系统的设计[J];中国机械工程;1983年05期
20 黄国元;钱关林;;超声振动车削生产试验[J];现代制造工程;1984年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 缪新磊;朱永伟;张超凤;;超声加工中变幅杆动力学分析及其对比试验[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
2 秦磊;曹辉;叶发根;;大尺寸阶梯变幅杆的频率修正[A];2009年西安-上海声学学术会议论文集[C];2009年
3 俞宏沛;楼成淦;仲林建;;高功率超声振动系统探讨[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
4 胡皇印;张云电;林金钳;;超声珩磨声学系统关键技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 刘世清;林书玉;;工具杆几何尺寸对超声扭转振动系统的影响[A];中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集[C];2003年
6 卢群;丘泰球;刘晓艳;罗登林;卢义刚;;超声物理效应影响细胞膜通透性的研究[A];2004年全国物理声学会议论文集[C];2004年
7 张建华;张勤河;牛宗伟;任升峰;;超声振动气中放电加工中变蝠杆的设计[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年
8 吴冰洁;云乃彰;朱永伟;;超声微细加工工具设计与制作研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
9 吴冰洁;云乃彰;朱永伟;;超声微细加工工具设计与制作研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
10 贺西平;武良丹;张小凤;;高频超声在变幅杆件中传播损耗的测试[A];中国声学学会功率超声分会2005年学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑书友;旋转超声加工机床的研制及实验研究[D];华侨大学;2008年
2 郑建新;陶瓷型面的数控展成蠕动进给超声磨削技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2007年
3 许龙;模式转换型功率超声振动系统的设计及优化[D];陕西师范大学;2011年
4 秦雷;宽波束水声发射换能器研究[D];北京邮电大学;2010年
5 禹东赫;声控激光打孔技术研究[D];天津大学;2007年
6 杨亮;塑性材料超声振动精密切削技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 周鸣谦;柑橘落果活性成分含量及萃取方法研究[D];湖南农业大学;2008年
8 王福亮;热超声倒装键合界面运动与界面性能的生成规律研究[D];中南大学;2007年
9 丁仕燕;数控展成超声磨削陶瓷型面的基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 张辽远;电镀金刚石线锯超声波切割实验装置的研制和加工机理的研究[D];长春理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛庚健;超声粉碎原理的探究与分析[D];太原理工大学;2013年
2 乔允涛;小孔特种加工理论及方法的试验研究[D];太原理工大学;2003年
3 冯步奇;大输出端面复合型变幅杆在超声喷丸中的实验研究[D];太原理工大学;2012年
4 辛雅宁;一种新型超声电源换能系统的研究设计[D];西北工业大学;2005年
5 余泽洋;超声波金属焊接频率跟踪仿真控制研究[D];广东工业大学;2005年
6 孟广军;基于UG的超声振动CAD系统研究与开发[D];青岛科技大学;2005年
7 赵莉;基于有限元的超声波加工中变幅杆的动力学分析与设计[D];太原理工大学;2005年
8 高洁;超声变幅杆的优化设计及声学特性分析[D];陕西师范大学;2006年
9 张宇;超声辅助珩齿装置的设计理论与振动实验研究[D];太原理工大学;2007年
10 杨志斌;旋转超声加工装置的设计与新型变幅杆的研究[D];太原理工大学;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978