本文關(guān)鍵詞：超聲滾壓機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 超聲滾壓 復(fù)合變幅桿 工藝參數(shù) 有限元分析

【摘要】：本文以接觸力學(xué)和彈塑性力學(xué)為理論基礎(chǔ),重點(diǎn)研究超聲輔助加工在滾壓過(guò)程中的作用。實(shí)驗(yàn)證明,在滾壓中引入超聲波振動(dòng)可以有效改善試件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能,并且在特定的壓力范圍內(nèi),超聲滾壓較傳統(tǒng)的滾壓方式具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行滾壓實(shí)驗(yàn)之前,文章對(duì)超聲滾壓的機(jī)理做了必要的闡述,基于之前學(xué)者的研究成果,結(jié)合接觸力學(xué)的相關(guān)知識(shí),對(duì)滾壓過(guò)程中的某些參量通過(guò)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)進(jìn)行了分析。由于滾壓之后試件主要性能的改變是產(chǎn)生了殘余應(yīng)力,因此在機(jī)理分析部分還對(duì)殘余應(yīng)力做了數(shù)值分析。在超聲滾壓系統(tǒng)中,變幅桿是核心部件之一。因此,設(shè)計(jì)制造一款經(jīng)濟(jì)適用的變幅桿也是很關(guān)鍵的一步,而且會(huì)直接關(guān)系到滾壓實(shí)驗(yàn)的效果。滾壓實(shí)驗(yàn)是以普通車床為載體,以未經(jīng)強(qiáng)化處理的45號(hào)圓柱鋼作為試件,通過(guò)工具頭向試件施加一定的初始靜壓力,在超聲波激勵(lì)下對(duì)試件表面進(jìn)行滾壓。重點(diǎn)研究的實(shí)驗(yàn)參數(shù)有:初始滾壓力、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、潤(rùn)滑方式;所研究試件的表面參數(shù)有:粗糙度和硬度。在50-80N的初始滾壓力范圍內(nèi),超聲滾壓的表面覆蓋率明顯高于普通滾壓。在此范圍內(nèi),試件表面硬度同初始滾壓力、轉(zhuǎn)速呈正相關(guān)關(guān)系,而同進(jìn)給量成負(fù)相關(guān);初始滾壓力越大,轉(zhuǎn)速越高,潤(rùn)滑越充分,表面粗糙度值越低。以上規(guī)律可歸結(jié)為滾壓參數(shù)對(duì)試件表面滾壓充分性的影響,滾壓越充分,金屬表層內(nèi)部組織就會(huì)越細(xì)致,從而使得硬度和表面光潔度都提高了。本文還利用有限元分析軟件WORKBENCH對(duì)所設(shè)計(jì)的變幅桿以及動(dòng)態(tài)滾壓過(guò)程進(jìn)行了仿真模擬,很好地驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可靠性和實(shí)驗(yàn)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：超聲滾壓 復(fù)合變幅桿 工藝參數(shù) 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG663
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 滾壓加工概述9-11
• 1.1.1 滾壓加工的研究現(xiàn)狀10
• 1.1.2 滾壓強(qiáng)化存在的不足及發(fā)展前景10-11
• 1.2 超聲波加工技術(shù)概述11-14
• 1.2.1 超聲波加工工藝的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用12-13
• 1.2.3 超聲加工的發(fā)展前景13-14
• 1.3 超聲滾壓加工的研究進(jìn)展14-15
• 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 超聲滾壓強(qiáng)化機(jī)理研究17-28
• 2.1 金屬材料的塑性變形17
• 2.2 基于彈性半空間的經(jīng)典應(yīng)力求解方法17-19
• 2.3 彈性接觸的赫茲理論19-21
• 2.4 塑性屈服及殘余壓應(yīng)力的計(jì)算21-23
• 2.5 滾壓沖擊接觸理論23-24
• 2.5.1 彈性沖擊23-24
• 2.5.2 非彈性滾壓24
• 2.6 基于赫茲彈性接觸理論的殘余應(yīng)力解析24-27
• 2.7 本章小結(jié)27-28
• 3 變幅桿的設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析28-41
• 3.1 超聲變幅桿的設(shè)計(jì)28-33
• 3.1.1 變幅桿的材料選擇28
• 3.1.2 變幅桿的類型選擇28-29
• 3.1.3 變幅桿的設(shè)計(jì)29-32
• 3.1.4 變幅桿的制造工藝32-33
• 3.2 變幅桿的動(dòng)力學(xué)分析33-39
• 3.2.1 有限元WORKBENCH分析簡(jiǎn)介33-34
• 3.2.2 變幅桿的模態(tài)分析34-37
• 3.2.3 變幅桿的諧響應(yīng)分析37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 4 超聲滾壓實(shí)驗(yàn)探究與分析41-71
• 4.1 超聲滾壓實(shí)驗(yàn)原理41-42
• 4.2 超聲滾壓加工裝置設(shè)計(jì)42-47
• 4.2.1 夾具的設(shè)計(jì)42-43
• 4.2.2 壓力傳感器及數(shù)顯表的選擇43-44
• 4.2.3 超聲波發(fā)生器簡(jiǎn)介44-45
• 4.2.4 換能器的選擇45-46
• 4.2.5 滾動(dòng)體的選擇46-47
• 4.3 超聲滾壓實(shí)驗(yàn)47-70
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>47
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)條件47-48
• 4.3.3 滾壓覆蓋率分析48-51
• 4.3.4 工具頭振動(dòng)分析51-52
• 4.3.5 傳感器剛度系數(shù)52-54
• 4.3.6 工件偏心量的計(jì)算54-56
• 4.3.7 初始滾壓力與轉(zhuǎn)速對(duì)表面粗糙度的影響56-60
• 4.3.8 初始滾壓力與轉(zhuǎn)速對(duì)表面硬度的影響60-63
• 4.3.9 初始滾壓力與進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響63-67
• 4.3.10 超聲滾壓潤(rùn)滑方式對(duì)試件表面粗糙度的影響67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 5 超聲滾壓的動(dòng)力學(xué)分析71-84
• 5.1 顯示動(dòng)力學(xué)分析簡(jiǎn)介71-72
• 5.2 超聲滾壓有限元模擬理論基礎(chǔ)72-73
• 5.3 超聲滾壓過(guò)程的有限元仿真73-83
• 5.3.1 試件在不同位置處單圈滾壓應(yīng)力分析73-79
• 5.3.1.1 滾壓接觸模型的建立74
• 5.3.1.2 定義材料參數(shù)74
• 5.3.1.3 網(wǎng)格劃分74-75
• 5.3.1.4 載荷與邊界條件75-76
• 5.3.1.5 結(jié)果分析76-79
• 5.3.2 不同的網(wǎng)格精度對(duì)滾壓應(yīng)力分布的影響79-81
• 5.3.3 滾壓應(yīng)力的軸向分布規(guī)律81-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 總結(jié)與展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 致謝89-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90-91

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王時(shí)英;呂明;軋剛;;非諧環(huán)盤(pán)及變幅桿組成的變幅器動(dòng)力學(xué)特性研究[J];聲學(xué)學(xué)報(bào)(中文版);2008年05期

2 張向慧;錢(qián)樺;;1/2波長(zhǎng)復(fù)合形變幅桿的有限元分析[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

3 賈振鋒;趙波;;超聲磨削系統(tǒng)中圓錐形變幅桿的數(shù)值模擬及性能測(cè)試[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2010年04期

4 尚彥芝;蔡曉君;劉湘晨;高鉅;;單一變幅桿的設(shè)計(jì)分析[J];新技術(shù)新工藝;2011年03期

5 佘銀柱;呂明;王時(shí)英;;1/2波長(zhǎng)復(fù)合變幅桿的數(shù)值設(shè)計(jì)[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

6 趙明;李藝;考海濤;陶柏霖;;超聲拋光變幅桿動(dòng)態(tài)分析及其優(yōu)化[J];工具技術(shù);2012年04期

7 劉湘晨;高炬;;一種復(fù)合型變幅桿的設(shè)計(jì)與分析研究[J];新技術(shù)新工藝;2012年09期

8 盧干;徐向};;復(fù)合變幅桿有限元分析[J];機(jī)械工程師;2012年09期

9 劉洋;鄭建新;劉傳紹;;大截面超聲珩磨圓錐形變幅桿設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2013年09期

10 甘露華;丁艷紅;張曉東;;高斯形復(fù)合變幅桿的有限元分析[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2013年18期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 秦磊;曹輝;葉發(fā)根;;大尺寸階梯變幅桿的頻率修正[A];2009年西安-上海聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 胡志海;劉傳紹;;超聲去應(yīng)力變幅桿設(shè)計(jì)及修正[A];2007年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)之第12屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

3 胡志海;劉傳紹;;超聲去應(yīng)力變幅桿設(shè)計(jì)及修正[A];2007年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

4 繆新磊;朱永偉;張超鳳;;超聲加工中變幅桿動(dòng)力學(xué)分析及其對(duì)比試驗(yàn)[A];第14屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

5 賈楊;沈建中;;階梯形變幅桿的頻率特性分析[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

6 賀西平;武良丹;張小鳳;;高頻超聲在變幅桿件中傳播損耗的測(cè)試[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 鳳飛龍;沈建中;鄧京軍;;用二維等效電路模型研究大截面圓柱變幅桿的振動(dòng)[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 高健;張鵬利;林書(shū)玉;;大尺寸拋物線型變幅桿的研究[A];2009年度全國(guó)物理聲學(xué)會(huì)議論文集[C];2009年

9 馮冬菊;趙福令;徐占國(guó);郭東明;;超聲波加工工具對(duì)復(fù)合變幅桿諧振性能的影響[A];第十屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

10 胡皇印;張?jiān)齐?林金鉗;;超聲珩磨聲學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 鄭建新;陶瓷型面的數(shù)控展成蠕動(dòng)進(jìn)給超聲磨削技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳冬;超聲近場(chǎng)懸浮用變幅桿的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 劉瑋;圓錐過(guò)渡階梯形變幅桿設(shè)計(jì)及超聲粉碎實(shí)驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 李井;基于冪函數(shù)形與指數(shù)—圓錐形變幅桿進(jìn)行超聲噴丸的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

4 衣春杰;超聲滾壓機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究[D];青島科技大學(xué);2016年

5 趙明;超聲拋光機(jī)理研究及其變幅桿設(shè)計(jì)[D];蘇州大學(xué);2012年

6 張可昕;基于有限元的超聲復(fù)合變幅桿的動(dòng)力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

7 梅景放;超聲波懸浮用非常規(guī)變幅桿的研究[D];大連理工大學(xué);2013年

8 趙雙雙;面向蜂窩復(fù)合材料加工的超聲波變幅桿設(shè)計(jì)[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

9 孫濤;正弦形復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)及其動(dòng)力學(xué)分析[D];太原理工大學(xué);2015年

10 張冠英;杯形工具變幅桿振動(dòng)系統(tǒng)研制[D];大連理工大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：978755