硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬基復(fù)合材料等硬脆材料在先進(jìn)制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,有著優(yōu)異的機(jī)械、物理和化學(xué)性能,但其屬于難加工材料,使用傳統(tǒng)加工方法會(huì)產(chǎn)生許多加工缺陷。超聲輔助磨削是一種針對(duì)硬脆材料的有效加工方式。杯形砂輪在傳統(tǒng)磨削中應(yīng)用廣泛,但杯形砂輪超聲振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法還不夠完善,未廣泛應(yīng)用于超聲磨削。本文設(shè)計(jì)了一種以杯形砂輪為磨削工具的超聲輔助磨削工具系統(tǒng),搭建了超聲輔助磨削試驗(yàn)平臺(tái),以顆粒增強(qiáng)型鋁基碳化硅復(fù)合材料為加工對(duì)象,進(jìn)行了有、無(wú)超聲磨削加工對(duì)比試驗(yàn),為研究杯形砂輪超聲輔助磨削工藝設(shè)備提供了理論與技術(shù)參考。主要研究工作如下:通過Mindlin中厚盤理論、圓錐桿、圓管縱振理論,建立了杯形砂輪變幅器的理論模型,推導(dǎo)了變幅器設(shè)計(jì)的頻率方程。利用Matlab開發(fā)了杯形砂輪變幅器計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。利用該設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)制作了杯形砂輪變幅器,通過阻抗分析試驗(yàn)及超聲諧振試驗(yàn),驗(yàn)證了設(shè)計(jì)理論的正確性,可將杯形砂輪變幅器應(yīng)用于超聲輔助磨削。基于杯形砂輪變幅器的理論模型,結(jié)合變幅器的初始位移條件,建立了杯形砂輪變幅器的位移特性求解方程,通過變幅器設(shè)計(jì)實(shí)例,對(duì)變幅器理論、仿真、試驗(yàn)位移曲線進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 杯形砂輪超聲輔助磨削加工原理與應(yīng)用
    1.3 超聲輔助磨削國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超聲輔助磨削裝備及其應(yīng)用
        1.3.2 超聲輔助磨削砂輪變幅器設(shè)計(jì)
        1.3.3 杯形工具變幅器設(shè)計(jì)與應(yīng)用
    1.4 目前研究存在的不足
    1.5 研究意義與課題來源
    1.6 主要研究?jī)?nèi)容
2 超聲輔助磨削杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)理論與試驗(yàn)驗(yàn)證
    2.1 杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)理論
        2.1.1 變幅器理論模型
        2.1.2 邊界條件及頻率方程
    2.2 杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)軟件開發(fā)
        2.2.1 軟件求解流程
        2.2.2 變幅器求解示例
    2.3 杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析
        2.3.1 杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)
        2.3.2 超聲振動(dòng)系統(tǒng)阻抗特性測(cè)試
        2.3.3 超聲振動(dòng)系統(tǒng)諧振試驗(yàn)
    2.4 本章小結(jié)
3 杯形砂輪變幅器諧振位移特性求解分析
    3.1 杯形砂輪變幅器位移特性求解
    3.2 杯形砂輪變幅器位移特性分析
        3.2.1 理論位移曲線
        3.2.2 仿真位移曲線
        3.2.3 試驗(yàn)位移曲線
        3.2.4 杯形砂輪變幅器位移分布規(guī)律
    3.3 杯形砂輪超聲輔助磨削運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.4 本章小結(jié)
4 超聲輔助磨削杯形砂輪工具系統(tǒng)研制
    4.1 超聲輔助磨削杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)
        4.1.1 杯形砂輪類型選擇
        4.1.2 變幅器理論設(shè)計(jì)
        4.1.3 變幅器模態(tài)分析及優(yōu)化
    4.2 超聲輔助磨削工具系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)與選型
        4.2.1 外套筒
        4.2.2 電能傳輸裝置
        4.2.3 固定法蘭
    4.3 超聲磨削工具系統(tǒng)振動(dòng)特性試驗(yàn)研究
        4.3.1 阻抗特性測(cè)試
        4.3.2 超聲諧振試驗(yàn)
        4.3.3 振幅測(cè)量試驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
5 杯形砂輪超聲輔助磨削加工試驗(yàn)與性能評(píng)價(jià)
    5.1 超聲輔助磨削加工試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建與試驗(yàn)方案
        5.1.1 加工試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建
        5.1.2 試驗(yàn)方案及主要評(píng)價(jià)指標(biāo)
    5.2 主軸轉(zhuǎn)速與各加工評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系
        5.2.1 磨削力
        5.2.2 表面粗糙度
        5.2.3 表面形貌
    5.3 磨削深度與各加工評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系
        5.3.1 磨削力
        5.3.2 表面粗糙度
        5.3.3 表面形貌
    5.4 超聲輔助磨削工具系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲加工技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 馮真鵬,肖強(qiáng).  表面技術(shù). 2020(04)
[2]超聲輔助磨削杯形砂輪變幅器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 牛金榮,秦慧斌,馮毅,周瑞峰,呂明.  應(yīng)用聲學(xué). 2020(03)
[3]超聲磨削杯形工具變幅器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析[J]. 牛金榮,秦慧斌,付俊帆,吳霄,呂明.  陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(06)
[4]硬脆單晶材料塑性域去除機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 李琛,張飛虎,張宣,饒小雙.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]基于Mindlin理論的功率超聲縱彎諧振變幅器設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 付俊帆,秦慧斌,呂明.  振動(dòng)與沖擊. 2018(07)
[6]彎振圓盤中相鄰模態(tài)解耦方法研究[J]. 閆秀麗,李娜,楊佳婷,衛(wèi)相潤(rùn),賀西平.  陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(06)
[7]杯形工具復(fù)合變幅桿設(shè)計(jì)及振動(dòng)特性分析[J]. 陳匯資,趙波,趙金墜,高國(guó)富.  振動(dòng)與沖擊. 2017(09)
[8]硬脆材料旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 馮平法,王健健,張建富,吳志軍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(19)
[9]超聲變幅桿與杯型工具一體化設(shè)計(jì)[J]. 馬付建,董志剛,康仁科,張生芳,沙智華.  振動(dòng)工程學(xué)報(bào). 2016(02)
[10]杯形砂輪磨削氮化硅陶瓷表面形貌[J]. 王少雷,林彬,王巖,曹曉燕,張曉峰.  科學(xué)通報(bào). 2015(03)

博士論文
[1]高體積分?jǐn)?shù)SiCpAl超聲輔助磨削加工工藝特性研究[D]. 梁桂強(qiáng).吉林大學(xué) 2016
[2]軸向超聲振動(dòng)輔助磨削加工機(jī)理與試驗(yàn)研究[D]. 王巖.天津大學(xué) 2016
[3]旋轉(zhuǎn)超聲加工振動(dòng)系統(tǒng)及電源技術(shù)研究[D]. 姚震.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[4]基于非接觸能量傳輸?shù)男D(zhuǎn)超聲波加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱學(xué)明.天津大學(xué) 2015
[5]超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的非諧振設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 秦慧斌.太原理工大學(xué) 2013
[6]超聲輔助加工系統(tǒng)研發(fā)及其在復(fù)合材料加工中的應(yīng)用[D]. 馬付建.大連理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]縱扭復(fù)合振動(dòng)超聲磨削加工工程氧化鋯陶瓷機(jī)理及工藝研究[D]. 張能.廣東工業(yè)大學(xué) 2018
[2]瓷磚超聲輔助磨削工藝實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張嬌.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[3]瓷磚磨邊機(jī)超聲振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[D]. 唐岳.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[4]超聲輔助單顆粒磨削力及去除機(jī)理研究[D]. 馬國(guó)峰.河南理工大學(xué) 2016
[5]非傳統(tǒng)超聲加工裝置的聲學(xué)特性研究[D]. 趙金墜.河南理工大學(xué) 2015
[6]旋轉(zhuǎn)超聲振動(dòng)磨削工具系統(tǒng)的研制[D]. 侯巖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]超聲輔助磨削碳化硅鋁基復(fù)合材料[D]. 梁松.河南理工大學(xué) 2014
[8]杯形工具變幅桿振動(dòng)系統(tǒng)研制[D]. 張冠英.大連理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3633474