轴向超声振动车削仿真分析与实验研究

发布时间：2021-04-26 05:23

　　随着科技的发展,国防、航空航天行业对高性能材料的需求越来越迫切,并且对零部件的尺寸精度和加工质量要求较高,由于这些新材料具有高硬脆性和高应力应变等特性,传统切削难以满足其加工质量和加工成本要求。超声振动辅助切削加工在改善切削表面质量、降低切削力和切削温度等方面具有良好的效果,是目前新型材料加工领域的重要技术。轴向超声振动辅助车削是基于传统车削对刀具施加进给方向的超声振动,改变刀具切削刃与被加工材料之间的接触方式,进而改变切削力和加工表面质量。本文采用有限元仿真模拟和实验研究的方法对轴向超声振动辅助车削加工和传统车削加工进行对比研究,完整研究切削参数和振动参数在A16061加工过程中对切削力和加工表面完整性的影响。根据超声振动理论设计制造了一维超声振动系统,搭建轴向超声振动辅助车削实验平台。将进给方向超声辅助振动车削过程简化为二维切削模型,使用MATLAB软件对刀具切削刃的运动轨迹进行仿真分析。通过理论计算,对超声振子的结构尺寸和材料进行设计,并运用仿真软件Workbench对设计的振子进行稳定性分析。对超声振子进行固有模态分析和谐响应分析,得到超声振动系统的变幅比和变幅杆输出端的位移响... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 超声振动切削技术研究现状
    1.3 超声振动系统的发展与应用
    1.4 表面完整性的研究现状
        1.4.1 表面粗糙度
        1.4.2 表面残余应力
        1.4.3 表面形貌
    1.5 论文主要研究内容
第2章 振动辅助车削机理分析及超声振子的设计
    2.1 振动车削的分类
    2.2 轴向超声振动辅助车削加工机理
        2.2.1 轴向超声振动车削加工轨迹模型
        2.2.2 被加工表面的理论粗糙度
        2.2.3 轴向超声振动车削加工的机理
    2.3 超声振动系统的设计
        2.3.1 超声波发生器的选择
        2.3.2 超声波换能器的设计
        2.3.3 变幅杆的设计
    2.4 变幅杆的仿真
        2.4.1 超声振子的模态分析
        2.4.2 超声振子的谐响应分析
        2.4.3 超声振动装置实验
    2.5 本章小结
第3章 超声振动车削的有限元仿真及实验研究
    3.1 超声振动车削的有限元模型
        3.1.1 关于AdvantEdge软件的简介
        3.1.2 有限元网格的划分
        3.1.3 本构模型的建立
        3.1.4 刀具-切屑接触摩擦模型
        3.1.5 工件与切屑的分离准则
        3.1.6 材料各项参数的定义
    3.2 仿真结果分析
        3.2.1 仿真参数设置
        3.2.2 超声振动车削仿真结果
    3.3 实验平台的搭建
        3.3.1 实验材料
        3.3.2 实验所用机床和刀具
        3.3.3 超声振动系统的安装
    3.4 切削力实验结果
        3.4.1 切削实验参数的设置
        3.4.2 切削力结果分析
    3.5 本章小结
第4章 轴向超声振动辅助车削的表面完整性研究
    4.1 表面粗糙度
        4.1.1 实验条件
        4.1.2 单因素实验结果
        4.1.3 正交实验法
    4.2 表面残余应力
        4.2.1 表面残余应力产生的原因
        4.2.2 表面残余应力的测量方法
        4.2.3 表面残余应力测量结果
    4.3 表面形貌
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及参与的课题
致谢
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3160811