小孔相贯线超声去毛刺工艺试验研究和数值分析

发布时间：2017-09-12 14:21

  本文关键词：小孔相贯线超声去毛刺工艺试验研究和数值分析

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【摘要】：机械加工中，在被加工工件的工件表面过渡处常常会产生各种不规则的毛刺，尤其是小孔相贯线的连接处。产生的毛刺虽小，但对零件的使用寿命和装配精度有很大的影响，有时具有较大的危害。 随着对超声加工技术研究的不断深入及超声技术的日趋成熟，尤其是对超声加工技术中超声加工机理的研究，，超声加工技术在工程上开始得到广泛的应用。 本文研究利用超声加工的方法实现相贯孔毛刺的去除，将超声加工技术应用到毛刺去除技术中，更加体现了超声加工技术的应用广泛性。本文主要对φ5mm相贯孔毛刺进行超声去除研究，对超声加工系统中的主要部件—变幅杆进行了设计与研究，对超声去毛刺机理进行分析，并利用ABAQUS/Explicit模块对毛刺断裂过程进行仿真分析，最后进行超声去毛刺工艺试验。 论文主要完成的内容包括： 1.对相贯孔毛刺的形成机理进行了分析研究，总结了各种毛刺去除方法的特点。基于超声加工原理，针对钻削45钢后形成的相贯孔毛刺，分析了超声加工去毛刺的机理。 2.设计分析了圆锥形、阶梯形、高斯复合形三种变幅杆，通过有限元分析软件ABAQUS对三种变幅杆进行模态分析和谐响应分析，比较变幅杆的各种性能参数的理论值和仿真值，并分析了三种变幅杆的优劣性，得出有限元分析软件在变幅杆的设计中具有很高的可靠性。 3.将实验用变幅杆与理论设计变幅杆进行比较，发现实验用变幅杆的某些结构（平面结构、螺纹结构、圆盘等）对变幅杆的谐振频率等影响较小。 4.建立磨粒撞击毛刺的模型和超声空化产生的冲击波对毛刺的冲击模型，利用ABAQUS软件的ABAQUS/Explicit模块进行仿真模拟，比较直观地观察毛刺受到磨料撞击和超声空化产生的冲击作用后毛刺的应力分布情况，研究了毛刺在不同撞击速度和有无切向速度下毛刺的应力变化情况，研究了不同磨粒作用下毛刺的应力变化情况。 5.对不同加工因素可能对毛刺去除效果的影响进行了分析，分析了各工艺参数对毛刺去除效果的原因。选取振幅、磨料粒径和磨料悬浮液浓度为加工工艺参数，利用正交实验设计方法进行分析研究，得出现有实验条件下的最佳工艺参数。
【关键词】：超声去毛刺 小孔相贯线 变幅杆 工艺试验 有限元
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG663
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 超声波技术简介10-11
• 1.3 超声波加工的原理及特点11-12
• 1.3.1 超声波加工的原理11
• 1.3.2 超声波加工的特点11-12
• 1.4 去毛刺技术简介及毛刺去除方法12-14
• 1.4.1 去毛刺技术简介12
• 1.4.2 毛刺的去除方法12-14
• 1.5 超声去毛刺国内外研究现状14-15
• 1.6 本文研究的意义及主要研究内容15-18
• 1.6.1 本文研究的意义15
• 1.6.2 本文主要研究内容15-18
• 第二章 小孔相贯线毛刺形成机理及超声去毛刺机理18-24
• 2.1 毛刺概述18-19
• 2.1.1 毛刺的危害18
• 2.1.2 毛刺的形态种类18-19
• 2.2 小孔相贯线毛刺概述19-22
• 2.2.1 小孔相贯线毛刺形成原理19-20
• 2.2.2 钻削毛刺的指标及影响因素20-21
• 2.2.3 毛刺的检测方法21-22
• 2.3 小孔相贯线超声去毛刺机理22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 超声波加工系统的主要组成及变幅杆的设计24-44
• 3.1 超声波发生器24-25
• 3.2 超声波换能器25-26
• 3.3 超声变幅杆的设计与有限元分析26-40
• 3.3.1 变截面杆纵向振动的波动方程26-27
• 3.3.2 超声变幅杆的理论设计与分析27-31
• 3.3.3 超声变幅杆的有限元分析31-39
• 3.3.4 理论计算、有限元分析结果的比较39-40
• 3.4 实验用变幅杆的设计与分析40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 超声加工去毛刺的数值分析与模拟44-58
• 4.1 引言44-45
• 4.2 数值模拟的理论分析45-46
• 4.2.1 非线性有限元分析理论45
• 4.2.2 瞬态动力学分析概述45-46
• 4.3 有限元分析软件 ABAQUS 介绍46-47
• 4.4 有限元仿真47-56
• 4.4.1 材料模型的选择与分析47-48
• 4.4.2 模型的建立48
• 4.4.3 材料参数的选用48-49
• 4.4.4 速度场的定义和边界条件49-50
• 4.4.5 模型的网格划分50
• 4.4.6 超声去毛刺的有限元分析50-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 小孔相贯线超声去毛刺的工艺试验研究58-70
• 5.1 试验目的58
• 5.2 实验方案设计及工件设计58-60
• 5.2.1 实验方案设计59
• 5.2.2 工件设计依据及加工59-60
• 5.3 主要实验设备60-62
• 5.4 小孔相贯线超声去毛刺最优加工参数的正交实验设计62-68
• 5.4.1 试验参数的选择62-64
• 5.4.2 试验结果分析64-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：837738