超声波振动镗孔系统精化及试验研究

发布时间：2017-04-14 19:03

  本文关键词：超声波振动镗孔系统精化及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前钛合金、高温合金、复合材料等难加工材料应用越来越广泛,然而其加工性很差。特别是这些材料的精密小深孔加工被认为是机械加工领域的难题之一。超声波振动镗孔是精密深小孔加工行之有效的方法。然而现有的超声波振动系统中仍然存在一些问题,其中主要系统稳定性不理想,共振系统没有达到理想的效果。其原因主要有以下几点:(1)变幅杆结构对固有频率产生了很大的影响;(2)纵振变幅杆与扭转振动变幅杆连接采用焊接相对位置关系很难满足要求;(3)原装置制造和安装精度较差,不能满足使用要求。这些问题影响了超声波振动镗削的应用,使得超声波振动镗孔效果没有发挥极致。因此超声振动系统的稳定理想的工作是加工效果达到最佳的关键。本文用ANSYS软件研究了变幅杆结构对固有频率的影响规律,运用有限元分析得出的规律,对理论设计的纵振进行了修正,使其满足了系统的使用要求。首次提出了结构声速的概念,阐明了结构声速与材料声速之间的关系。通过实验给出了法兰盘直径、厚度与结构声速的关系曲线。在扭振变幅杆的设计中,这些曲线对确定结构声速有重要意义。随后针对原系统存在的不足之处,对其进行了全面的改进和完善,大幅提高了超声扭振镗孔系统性能。改进后的系统运行更加稳定,零件的表面加工质量较原系统有了进一步的提高。利用该系统进行了钛合金的镗孔实验,达到了以镗孔代替磨削的效果。
【关键词】：超声波振动镗孔 变幅杆结构 固有频率 系统改进
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG53
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 引言12-13
• 1.2 超声加工技术在国内外的研究现状13-17
• 1.2.1 超声加工技术在国外的发展13-14
• 1.2.2 超声加工技术在国内的发展14-15
• 1.2.3 超声加工技术的应用现状15-17
• 1.3 超声波振动镗孔切削机理17-26
• 1.3.1 超声波振动镗孔的技术特点及工艺效果17-18
• 1.3.2 超声波振动镗孔运动分析18-20
• 1.3.3 临界切削速度vc、切削时间tc、切削步长lT20-22
• 1.3.4 超声波振动镗孔时动力学分析22-26
• 1.4 超声波振动镗孔声学系统26-27
• 1.5 本论文研究的主要内容27-28
• 第2章 纵振变幅杆的有限元分析及其修正28-38
• 2.1 有限元分析法28-29
• 2.2 ANSYS有限元分析总体介绍29-30
• 2.2.1 ANSYS软件简介29
• 2.2.2 ANSYS分析步骤29-30
• 2.3 纵振变幅杆固有频率的影响因素30
• 2.4 侧面孔深对纵振变幅杆固有频率影响的有限元分析30-34
• 2.4.1 纵振变幅杆实体模型的建立30-32
• 2.4.2 网格划分32
• 2.4.3 不同孔深条件下的模态分析求解及计算结果32-33
• 2.4.4 结果分析33-34
• 2.5 纵振变幅杆的理论设计34-36
• 2.6 纵振变幅杆的频率修正36-37
• 2.6.1 直接修正法36-37
• 2.6.2 频率修正37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 扭振变幅杆结构声速确定及其设计38-50
• 3.1 材料声速与结构声速38-39
• 3.2 法兰盘对结构声速的影响39
• 3.3 法兰盘厚度对扭振变幅杆结构声速的影响39-42
• 3.3.1 扭振变幅杆实体模型的建立39-40
• 3.3.2 网格划分40
• 3.3.3 变厚度扭振变幅杆模态分析求解40-41
• 3.3.4 有限元分析结果41-42
• 3.4 法兰直径对扭振变幅杆结构声速的影响42-44
• 3.4.1 扭振变幅杆的模态分析43
• 3.4.2 有限元分析结果43-44
• 3.5 实验验证44-47
• 3.5.1 实验方法44
• 3.5.2 法兰厚度对结构声速的影响44-45
• 3.5.3 法兰直径对结构声速的影响45-47
• 3.6 基于结构声速的扭振变幅杆设计47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第4章 扭振镗孔系统的设计制造与调试50-60
• 4.1 超声扭振镗孔系统刀具的设计50-52
• 4.1.1 扭振镗孔系统的刀杆设计50-51
• 4.1.2 刀片材料和几何角度选择51-52
• 4.2 超声扭振镗孔系统的改进52-53
• 4.2.1 变幅杆连接方式的改进52
• 4.2.2 系统支座的改进52-53
• 4.3 超声扭振镗孔系统的制造53-56
• 4.3.1 纵振变幅杆的加工53-54
• 4.3.2 扭振变幅杆的加工54-55
• 4.3.3 变幅杆莫氏锥孔与刀杆椎体的磨削55
• 4.3.4 镗刀刀片的焊接与磨削55-56
• 4.4 超声扭振镗孔系统的安装与调试56-58
• 4.4.1 机床的选择与调试56-57
• 4.4.2 振动系统的安装与调试57-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 超声波扭振镗孔系统试验及分析60-63
• 5.1 实验概述60
• 5.2 实验前准备60
• 5.3 超声波扭振镗孔实验60-61
• 5.3.1 实验目的60
• 5.3.2 实验条件60-61
• 5.3.3 实验现象61
• 5.4 数据对比分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 总结63-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 谢涛;袁江波;齐海群;;超声拉丝有限元仿真研究[J];机械设计与制造;2008年03期

2 谢涛;齐海群;张俊;;超声振动拉丝实验研究[J];中国机械工程;2006年03期

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8 辛志杰,祝锡晶,袁艺;超声波振动珩磨的切削机理及特点[J];工具技术;1998年05期

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本文编号：306623