超声波去除小孔交叉孔处毛刺的装置设计及试验研究
发布时间：2021-12-18 09:08
毛刺是机械加工中最常见的附带产物,对一些精密元件的工作性能危害性极大。航空、航天及精密医疗类仪器的阀门类零件中会存在大量的交叉孔特征,此类带交叉孔特征的阀门类零件在机械加工时交叉孔相贯线处的毛刺不易去除,从而会大大降低设备及仪器工作时的可靠性。随着专家学者们对超声加工技术不断的深入研究,超声加工技术在工程上得到了广泛的应用。针对交叉孔相贯线处毛刺难以去除的问题,本文提出利用超声波加工的方式去除交叉孔毛刺,并对该加工方式做了具体的研究。论文主要研究工作如下:（1）设计并制作了超声去除交叉孔毛刺的试验装置。基于超声波加工及流体磨料加工的特点,对超声波去除交叉孔毛刺装置的方案进行了总体设计,后续通过对装置中各个功能模块的选型及设计,成功的制作出了超声去除交叉孔毛刺的试验装置。（2）设计并分析了超声加工系统中的核心部件变幅杆。首先通过理论设计与有限元分析相结合的方式设计出单一纵振的圆锥复合变幅杆,并对其进行阻抗分析及现场测试,测试分析表明所设计的变幅杆振动性能良好,满足设计及使用要求;然后通过在圆锥复合变幅杆的圆锥过渡段切制螺旋槽的方式设计出纵扭共振变幅杆;最后分析了纵扭共振变幅杆的结构参数对...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属切削加工后毛刺形状简图
太原理工大学硕士研究生学位论文去除毛刺，但加工时间过长会对工件表面造成空蚀，影响工件精度。印度 S.Rajesha[32]等人借助 ANSYS FLUENT 软件对超声波辅助磨料流加工过程进行了仿真分析，其研究分析了存在于磨料介质中的微小磨料颗粒与工件表面上的凹凸不平处的相互作用，并验证了此相互作用有助于工件表面毛刺的去除。夏三星[33]对不锈钢微创手术导管端部和相贯孔处毛刺的去除进行了研究，其研究方法主要是在单一磨料水射流去毛刺的基础上加入超声辅助，结果表明在引入超声辅助后，会得到更好的毛刺去除效果。甘露华[34]利用有限元分析软件 ABAQUS 分析了磨粒以不同速度撞击毛刺时毛刺上的应力分布状态，得出的应力分布云图如图 1-2 所示。其研究结果表明当 SiC 磨粒以2m/s 的速度撞击毛刺时，毛刺上会产生 554MPa 的等效应力，该等效应力足以将 45#钢上的毛刺去除，且撞击速度越高，毛刺所受的等效应力值越大。
且撞击速度越高，毛刺所受的等效应力值越大。（a）模型图 （b）v=2m/s （c）v=3m/s图 1-2 磨粒撞击毛刺应力云图[34]Fig. 1-2 stress Nephogram of abrasive impacting burr张汉辰[35]对利用空化效应去除毛刺的机理进行了研究，研究认为空化效应去除毛主要机理是利用空化泡溃灭时所产生的射流对毛刺的冲击，并将空化泡溃灭近似于爆炸，采用 ABAQUS 有限元分析软件对单个空化泡溃灭瞬间在毛刺上所产生的应行仿真分析，如图 1-3 所示，结果表明随着空化泡溃灭点距毛刺距离的增加，毛刺受的应力值也随之减小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]运载火箭阀门交叉孔去毛刺特种加工技术[J]. 刘晓,李林洮,赵光志,陶沙,陈慰冰. 电加工与模具. 2018(06)
[2]硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望[J]. 冯平法,王健健,张建富,吴志军. 机械工程学报. 2017(19)
[3]液压腔体零件交接孔热能去毛刺工艺研究[J]. 温从众,耿艳娟,李苹. 机床与液压. 2016(16)
[4]超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析[J]. 郭策,祝锡晶,王建青,叶林征. 物理学报. 2016(04)
[5]超声空化微射流建模与仿真[J]. 叶林征,祝锡晶,郭策. 中国机械工程. 2015(21)
[6]流体磨料光整加工理论与技术的发展[J]. 高航,吴鸣宇,付有志,郭东明. 机械工程学报. 2015(07)
[7]液压阀体去毛刺技术研究[J]. 赵敏,刘正雷,易曦. 机床与液压. 2012(08)
[8]复合超声振动的脉冲电流电解去毛刺试验研究[J]. 诸跃进. 电加工与模具. 2011(06)
[9]深小孔超声复合去毛刺技术研究[J]. 王婕,郭炜,高瑞杰,池宪. 航空科学技术. 2010(04)
[10]结构化表面软性磨粒流精密光整加工方法及其磨粒流动力学数值分析[J]. 计时鸣,唐波,谭大鹏,宫斌,袁巧玲,潘艳. 机械工程学报. 2010(15)
博士论文
[1]磨粒流小压差均匀化抛光方法的研究[D]. 吴鸣宇.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]不锈钢微创手术导管超声复合磨料水射流去毛刺技术研究[D]. 夏三星.南京航空航天大学 2018
[2]基于机器视觉的工业机器人去毛刺加工效率优化研究[D]. 王连生.浙江大学 2017
[3]航空发动机叶片电解质等离子去毛刺技术的研究[D]. 张旭.哈尔滨工业大学 2016
[4]小孔相贯线超声去毛刺工艺试验研究和数值分析[D]. 甘露华.太原理工大学 2015
[5]基于空化效应的超声波去毛刺机理及实验研究[D]. 张汉辰.太原理工大学 2015
[6]超声去除小孔交叉孔处毛刺加工方法的研究[D]. 任翠红.太原理工大学 2014
[7]无再铸层小孔电火花—电解组合加工工艺研究[D]. 刘欣.南京航空航天大学 2014
本文编号：3542081
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属切削加工后毛刺形状简图
太原理工大学硕士研究生学位论文去除毛刺，但加工时间过长会对工件表面造成空蚀，影响工件精度。印度 S.Rajesha[32]等人借助 ANSYS FLUENT 软件对超声波辅助磨料流加工过程进行了仿真分析，其研究分析了存在于磨料介质中的微小磨料颗粒与工件表面上的凹凸不平处的相互作用，并验证了此相互作用有助于工件表面毛刺的去除。夏三星[33]对不锈钢微创手术导管端部和相贯孔处毛刺的去除进行了研究，其研究方法主要是在单一磨料水射流去毛刺的基础上加入超声辅助，结果表明在引入超声辅助后，会得到更好的毛刺去除效果。甘露华[34]利用有限元分析软件 ABAQUS 分析了磨粒以不同速度撞击毛刺时毛刺上的应力分布状态，得出的应力分布云图如图 1-2 所示。其研究结果表明当 SiC 磨粒以2m/s 的速度撞击毛刺时，毛刺上会产生 554MPa 的等效应力，该等效应力足以将 45#钢上的毛刺去除，且撞击速度越高，毛刺所受的等效应力值越大。
且撞击速度越高，毛刺所受的等效应力值越大。（a）模型图 （b）v=2m/s （c）v=3m/s图 1-2 磨粒撞击毛刺应力云图[34]Fig. 1-2 stress Nephogram of abrasive impacting burr张汉辰[35]对利用空化效应去除毛刺的机理进行了研究，研究认为空化效应去除毛主要机理是利用空化泡溃灭时所产生的射流对毛刺的冲击，并将空化泡溃灭近似于爆炸，采用 ABAQUS 有限元分析软件对单个空化泡溃灭瞬间在毛刺上所产生的应行仿真分析，如图 1-3 所示，结果表明随着空化泡溃灭点距毛刺距离的增加，毛刺受的应力值也随之减小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]运载火箭阀门交叉孔去毛刺特种加工技术[J]. 刘晓,李林洮,赵光志,陶沙,陈慰冰. 电加工与模具. 2018(06)
[2]硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望[J]. 冯平法,王健健,张建富,吴志军. 机械工程学报. 2017(19)
[3]液压腔体零件交接孔热能去毛刺工艺研究[J]. 温从众,耿艳娟,李苹. 机床与液压. 2016(16)
[4]超声场下刚性界面附近溃灭空化气泡的速度分析[J]. 郭策,祝锡晶,王建青,叶林征. 物理学报. 2016(04)
[5]超声空化微射流建模与仿真[J]. 叶林征,祝锡晶,郭策. 中国机械工程. 2015(21)
[6]流体磨料光整加工理论与技术的发展[J]. 高航,吴鸣宇,付有志,郭东明. 机械工程学报. 2015(07)
[7]液压阀体去毛刺技术研究[J]. 赵敏,刘正雷,易曦. 机床与液压. 2012(08)
[8]复合超声振动的脉冲电流电解去毛刺试验研究[J]. 诸跃进. 电加工与模具. 2011(06)
[9]深小孔超声复合去毛刺技术研究[J]. 王婕,郭炜,高瑞杰,池宪. 航空科学技术. 2010(04)
[10]结构化表面软性磨粒流精密光整加工方法及其磨粒流动力学数值分析[J]. 计时鸣,唐波,谭大鹏,宫斌,袁巧玲,潘艳. 机械工程学报. 2010(15)
博士论文
[1]磨粒流小压差均匀化抛光方法的研究[D]. 吴鸣宇.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]不锈钢微创手术导管超声复合磨料水射流去毛刺技术研究[D]. 夏三星.南京航空航天大学 2018
[2]基于机器视觉的工业机器人去毛刺加工效率优化研究[D]. 王连生.浙江大学 2017
[3]航空发动机叶片电解质等离子去毛刺技术的研究[D]. 张旭.哈尔滨工业大学 2016
[4]小孔相贯线超声去毛刺工艺试验研究和数值分析[D]. 甘露华.太原理工大学 2015
[5]基于空化效应的超声波去毛刺机理及实验研究[D]. 张汉辰.太原理工大学 2015
[6]超声去除小孔交叉孔处毛刺加工方法的研究[D]. 任翠红.太原理工大学 2014
[7]无再铸层小孔电火花—电解组合加工工艺研究[D]. 刘欣.南京航空航天大学 2014
本文编号：3542081
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