Nomex蜂窝芯纵弯复合振动超声插切刀具及其超声电源的研制与应用

发布时间：2024-06-29 14:55

　　Nomex蜂窝芯复合材料以其优异的性能如低密度、高比强度、抗冲击、耐腐蚀而被广泛地应用于航空航天等领域。但是,Nomex蜂窝芯材料的结构与力学特性都很特殊,在实际应用过程中面临许多加工难题。近年来,超声切削加工方法在很大程度上改善了Nomex蜂窝芯加工质量,具有切削力小,加工效率和加工精度高,加工环境友好的优势。但现有超声切削专用刀具在加工复杂曲面轮廓边界时需要一定的刀具倾角,切削过程中刀具与材料容易发生干涉,加工能力受到限制。此外,受限于刀具长度,加工过程中切深较小,加工效率较低。为了解决Nomex蜂窝芯曲面轮廓边界加工难题,提高蜂窝芯曲面轮廓边界的加工质量和加工效率,改善加工环境,本文提出一种采用新型纵弯复合振动刀具超声插切Nomex蜂窝芯的加工方法。主要研究内容有:首先,根据超声振动理论分析了纵弯复合振动刀具的振动特性,对整个超声振动单元进行模态分析与谐响应分析,结果表明刀具的振动主要集中在沿轴向的纵振和沿径向的摆振,刀具在周向的振动基本可忽略不计。得到了刀杆长度、刀杆外径、圆弧角度、刀具厚度对系统振幅放大倍数与整体谐振频率的影响规律。其次,受结构特点的影响,纵弯复合振动刀具的频...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 蜂窝材料特点及其应用
    1.2 蜂窝材料传统加工方法
    1.3 超声切削加工技术
        1.3.1 超声切削加工特点
        1.3.2 超声加工系统
        1.3.3 超声加工专用刀具
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 超声切削刀具设计的研究现状
        1.4.2 Nomex蜂窝芯超声刀具的研究现状
    1.5 课题来源与选题研究意义
    1.6 论文的主要研究内容
2 超声加工刀具设计及仿真
    2.1 超声振动单元设计原理
    2.2 纵弯复合振动刀具振动状态仿真分析
        2.2.1 刀具参数对放大倍数的影响
        2.2.2 刀具参数对谐振频率的影响
    2.3 振动状态验证
    2.4 本章小结
3 超声加工中超声电源的研制
    3.1 插切刀具对电源的要求
    3.2 超声电源总体设计
    3.3 超声电源硬件系统设计
        3.3.1 控制器模块设计
        3.3.2 逆变模块设计
        3.3.3 反馈信号采集模块设计
    3.4 超声电源软件系统设计
        3.4.1 BP神经网络
        3.4.2 超声电源软件系统搭建
    3.5 电源性能验证
        3.5.1 硬件电路验证
        3.5.2 跟踪算法验证
    3.6 本章小结
4 超声插切Nomex蜂窝芯试验研究
    4.1 试验平台搭建
        4.1.1 试验装置
        4.1.2 试验材料
        4.1.3 试验方法与参数
    4.2 运动学模型研究
    4.3 超声插切Nomex蜂窝芯切削力研究
        4.3.1 振幅对切削力的影响
        4.3.2 进给速度对切削力的影响
    4.4 超声插切Nomex蜂窝芯切削形貌研究
        4.4.1 振幅对切削形貌的影响
        4.4.2 进给速度对切削形貌的影响
    4.5 本章小结
5 工艺路径规划研究
    5.1 工艺路径规划
        5.1.1 蚁群算法
        5.1.2 加工步长的选取
        5.1.3 工艺路径优化
    5.2 工艺路径规划实例分析
    5.3 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3997724