钛合金Ti-6AL-4V超声波加工变幅杆的设计与研究

发布时间：2020-04-21 19:31

【摘要】：钛合金由于其独特的性能,如高强度、优异的耐腐蚀性和很高的比强度,在航空航天、生物医学和海洋工业等诸多领域有着广泛的应用。然而,由于这种材料硬度很高导致其难以采用切削的方式加工,限制了这种材料在实际中的应用。电解方法可以有效对钛合金表面进行材料去除,但加工过程中材料表面会形成钝化膜使得材料的蚀除速率大大降低,超声辅助电解加工是一种新型的复合加工方法,由于高频振动的加入可以使电解加工中材料表面产生的钝化膜消除,从而保证加工效率和质量。变幅杆在超声辅助电解加工中发挥着极其关键的作用,对其的研究直接关系着加工能否正常进行。基于以上分析,本课题开展了应用在超声电解复合加工Ti-6Al-4V中变幅杆的设计与研究,主要包括以下三个部分:(1)变幅杆的设计、建模和模型分析以及数值模拟;(2)通过有限元模型的建立研究工艺参数对输出相应的各种影响;(3)数值模拟结果与测量结果的对比分析。首先在Ansys中对变幅杆进行设计和建模分析,根据分析结果制作锥形变幅杆实物(材料为45~#钢);然后在Deform-3D分析软件中进行基于热力耦合的有限元分析,为设计和制作变幅杆提供理论支撑。此外,通过试验对变幅杆振动的可靠性进行了分析研究,测量了所设计的新型变幅杆的谐振频率和振幅放大率,并测试了变幅杆的性能。设计主要基于机械简谐振动的基本原理以及波动方程和传动的变幅杆设计理论,然后根据优化参数进行变幅杆的制作,最后用阻抗分析仪进行变幅杆的振动性能评价。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG663

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本文编号：2635651