纵扭复合超声振子设计优化与SiC陶瓷磨削实验

发布时间：2024-05-19 22:05

　　SiC等硬脆材料由于其优异的物理化学性能近年来在航天航空、机械冶金、化工等工业领域有着越来越广泛的应用。然而由于硬脆材料具有硬度高、脆性大等特性,使用传统磨削方法往往很难保证其加工质量和加工效率。进一步提高其加工效率和加工质量成为加工领域必须解决的难题。近年来,超声振动的引入使得磨削加工有了很大突破。已有大量研究表明,一维纵向超声振动磨削较传统磨削在加工质量上有了很大程度的改善。随着对超声磨削研究的进一步深入,二维振动形式的纵扭复合超声振动磨削被提出来。针对纵扭复合超声振动磨削,本文主要开展了以下研究工作:(1)开展纵扭复合振动条件下磨粒运动学研究。从机械振动动力学角度出发,建立斜槽式纵扭复合振动的数学模型,求解该数学模型下的动力学方程,得出单激励下纵扭复合振动的轨迹方程,利用MATLAB软件对建立的磨粒运动轨迹方程进行编程,绘制单颗磨粒在纵扭共振条件下磨粒空间运动曲线,分析其运动特点,为解释纵扭复合超声振动加工机制提供理论基础,并从理论上论证斜槽结构对轴向振动转换的可行性。(2)设计并优化纵扭复合超声振子。根据换能器设计理论设计出25kHz的一维轴向振动换能器,并基于灵敏度分析理论找...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1脆硬材料在各行业的应用

南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1课题研究背景及意义人类文明的进步往往伴随新材料的发展与应用。自上世纪90年代以来，人类开始进入新材料时代，以工程陶瓷、光学玻璃、人工晶体为代表的难加工硬脆材料在当今社会的高精尖领域扮演着越来越重要的角色，因其优良的耐高温、耐磨性....

图1.2常见的脆硬材料零件

（c）陶瓷齿轮（d）微晶玻璃镜架图1.2常见的脆硬材料零件硬脆材料结构件制备的一个重要环节，相比于传统的金属材料而言陷形成原因比金属材料复杂，且由于材料高强度和高硬度的特点，法带来了很大的困难。对于硬脆难加工材料，工业生产中主要采用和表面质量，它是利用刀具的高速旋转来驱动....

图1.3工程陶瓷传统磨削微观形貌

磨削时磨削弧区往往形成局部高温，容易烧伤零件表面，甚至产生表面裂纹（图1.3），同时严重磨损刀具，使得加工出来的零件表面粗糙度大，造成各种零件加工误差[5]。（3）加工效率低。由于硬脆材料高脆性的特点，使得这类材料在实际加工时的磨削用量往往非常小，防止零件内部形成缺陷或损伤，而磨....

图1.4砂轮磨耗、堵塞针对硬脆材料加工过程中出现的种种问题，催生了一系列现代先进加工技术，包括超声振

图1.4砂轮磨耗、堵塞脆材料加工过程中出现的种种问题，催生了一系列现代先进加工技[7]、激光加工技术[8]、电火花加工技术[9]、高压水射流加工技术[10]工，特种加工方式不仅可以提高工件的表面粗糙度和形位精度，而材料的加工效率[11-14]。超声振动加工技术中应用较为成熟....

本文编号：3978520