瓷砖磨边机超声振动系统的设计及实验

发布时间：2017-06-26 09:17

  本文关键词：瓷砖磨边机超声振动系统的设计及实验，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瓷砖磨边和倒角是陶瓷加工的重要组成环节,直接影响着瓷砖四条边和四个角的加工质量。随着工业的发展,瓷砖的磨边方法及装备也取得了长足的进步。现有的加工方法分为干磨法和湿磨法,相对于干磨法而言湿磨法加工工序复杂,消耗成本高。干磨法则利用电动机带动砂轮对瓷砖进行旋转磨削,这种工艺成熟稳定,但也存在相应的问题,例如效率低、磨损大、能耗高,且易造成硬脆工件的崩边、崩角及锯齿边的缺陷。课题组创造性地将旋转超声应用到瓷砖磨边过程当中,提出了一种瓷砖磨削的新工艺方法。通过该工艺可以降低磨削时的磨削力、磨削热、提高瓷砖磨削的表面粗糙度并且可以减少崩边。本文着重对瓷砖磨边机的振动系统进行了理论研究和设计、并通过初步的超声磨边工艺实验进行验证完成以下工作：首先根据加工特点,确定超声频率、工具直径等参数,应用一维纵振理论,对换能器、变幅杆和工具头进行了理论设计,然后利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对超声振子进行了模态分析。其次根据上述理论分析结果,进行振子的设计与制造,分析了温度、预紧力、载荷对谐振频率、反谐振频率、动态电阻、品质因数的影响规律,总结出规范的装配流程,最后用多普勒激光测振仪测试装配完成的振子的振幅,结果满意。最后应用正交实验法研究了在超声磨削瓷砖过程中,探究进给量、进给速度、主轴转速和超声功率等因素对表面粗糙度的影响其影响程度依次为：主轴转速进给量进给速度超声功率。在本实验中,最合适的超声磨削的工艺条件为：主轴转速为1988r/min、进给量为0.3mm、进给速度为15mm/s、超声电压为100v,此数据可以为实际应用和加工提供相应参考。
【关键词】：瓷砖磨削 旋转超声 超声振子 振子性能测试 磨削表面粗糙度
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.6;TB559
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 引言13-14
• 1.2 本课题的研究背景14-18
• 1.2.1 瓷砖磨边的发展14-15
• 1.2.2 超声波加工的发展概况15-16
• 1.2.3 超声波加工的原理16-17
• 1.2.4 超声波加工的特点17
• 1.2.5 超声波加工的用途17-18
• 1.3 旋转超声磨削国内外研究现状18-22
• 1.3.1 国外研究现状18-20
• 1.3.2 国内研究现状20-22
• 1.4 本课题来源及主要研究内容22-24
• 1.4.1 课题来源22
• 1.4.2 研究意义22
• 1.4.3 课题的主要研究内容22-24
• 第二章 全波长超声振子的理论设计24-44
• 2.1 超声振子简介及材料的选用24-27
• 2.1.1 换能器类型24-25
• 2.1.2 换能器材料的选用25-27
• 2.2 超声换能器的设计27-32
• 2.2.1 压电陶瓷外形尺寸的选择27-28
• 2.2.2 压电陶瓷片数的选择28
• 2.2.3 超声换能器设计的一维振动理论28-30
• 2.2.4 换能器尺寸计算30-32
• 2.3 超声变幅杆的设计32-40
• 2.3.1 变幅杆种类33-34
• 2.3.2 变幅杆材料的选用34-36
• 2.3.3 变幅杆的参数指标36-37
• 2.3.4 阶梯型变幅杆的设计理论37-39
• 2.3.5 阶梯型变幅杆设计39-40
• 2.4 盘型工具头的设计40-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 全波长超声振子的有限元分析44-55
• 3.1 有限元法与COMSOL Multiphysics介绍44-46
• 3.1.1 有限元法的概述44-45
• 3.1.2 COMSOL Multiphysics介绍45-46
• 3.2 模态分析46-53
• 3.2.1 建立有限元模型,设置材料特性47-48
• 3.2.2 定义接触区域、定义网格48-49
• 3.2.3 施加载荷和边界条件49-50
• 3.2.4 研究设定频率选项50
• 3.2.5 自由状态下的模态分析50-51
• 3.2.6 结果分析和评价51-52
• 3.2.7 约束状态下的模态分析与自由状态下的模态分析对比52-53
• 3.3 磨边工具头的有限元分析53-54
• 3.4 加装工具头后振子模态分析54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 超声振子的制作装配及其特性研究55-73
• 4.1 超声振子的制造与装配55-61
• 4.1.1 超声振子的制造55-56
• 4.1.2 超声振子的装配56-58
• 4.1.3 超声振子的阻抗性能测试58-61
• 4.2 环境温度对振子性能参数的影响61-63
• 4.3 螺栓预紧力对振子性能参数的影响63-67
• 4.3.1 螺栓预紧力矩的计算63-64
• 4.3.2 预紧力矩对振子性能参数的影响64-67
• 4.4 载荷对振子性能参数的影响67-69
• 4.5 超声振子振幅测量69-72
• 4.5.1 振子振幅测量设备69-71
• 4.5.2 超声振子振幅的测量71-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第五章 超声磨边的实验研究73-82
• 5.1 瓷砖磨边装置的结构组成73-75
• 5.1.1 陶瓷磨边机电机选择73-74
• 5.1.2 传动装置74
• 5.1.3 夹具和机架74
• 5.1.4 超声电源74-75
• 5.2 陶瓷磨边加工工艺实验研究75-77
• 5.2.1 实验材料及实验仪器75
• 5.2.2 实验设计75-76
• 5.2.3 超声磨削对表面粗糙度的测量76-77
• 5.3 不同参数对瓷砖表面粗糙度的影响77-81
• 5.3.1 实验结果与分析77-79
• 5.3.2 正交实验研究79-81
• 5.4 本章小结81-82
• 结论与展望82-84
• 参考文献84-87
• 攻读学位期间发表论文与申请专利87-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 黄建平;;建筑陶瓷行业发展现状与节能减排技术探讨[J];广东建材;2015年08期

2 张柏清;陈华龙;;中国陶瓷机械的发展现状和展望[J];中国陶瓷工业;2014年01期

3 吴国志;;螺栓紧固应力与紧固扭矩计算[J];内燃机与动力装置;2012年01期

4 吴清良;区卓琨;梁以流;;建筑陶瓷行业节能减排的措施[J];广东科技;2011年04期

5 郑书友;冯平法;徐西鹏;;旋转超声加工技术研究进展[J];清华大学学报(自然科学版);2009年11期

6 陈金玉;杨来侠;;基于ANSYS WORKBENCH手机外壳有限元网格划分研究[J];现代制造技术与装备;2008年01期

7 朱寅;;超声变幅杆有限元谐振分析[J];机械;2005年12期

8 林云万;关于陶瓷墙地砖的深加工及其机械[J];陶瓷学报;2005年02期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 姚震;旋转超声加工振动系统及电源技术研究[D];广东工业大学;2015年

2 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

3 张洪丽;超声振动辅助磨削技术及机理研究[D];山东大学;2007年

4 曾伟民;旋转超声钻削先进陶瓷的基础研究[D];华侨大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈猛;夹心式超声振子的建模分析与性能测试[D];广东工业大学;2014年

2 杨龙宝;基于ANSYS Workbench的汽车盘式制动器性能分析[D];广西大学;2013年

3 杨飞;超声旋压工具头的结构设计及谐振性能研究[D];中南大学;2013年

4 肖敏;轴向超声振动辅助磨削机理的研究[D];东北大学;2012年

5 王勇;基于ANSYS Workbench的卸船机钢结构分析[D];吉林大学;2012年

6 张冠英;杯形工具变幅杆振动系统研制[D];大连理工大学;2012年

7 魏士亮;Si_3N_4陶瓷超声旋转磨削加工过程技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

8 乔家平;换能器振子频率的影响因素研究[D];中南大学;2011年

9 倪皓;旋转超声加工及其关键技术的研究[D];天津大学;2009年

10 孟超;大型数控落地镗铣床主轴箱的有限元分析及优化设计[D];合肥工业大学;2009年

  本文关键词：瓷砖磨边机超声振动系统的设计及实验，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：485614