本文關(guān)鍵詞：超聲輔助微細鉆削精密振動裝置的研究

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【摘要】：隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)對于機械的要求也在不斷的提高。包括各種精細的零部件，對它們的材料、精度、外形等都有了更高的要求，因此，微細加工越來越受到人們的重視。機械特種加工方法在機械微細加工方面有著獨特的優(yōu)勢，而機械特種加工中的超聲振動輔助加工在針對陶瓷、玻璃、復合金屬等硬脆材料的加工效果尤為突出。超聲振動微孔鉆削技術(shù)是在普通高速微孔鉆削基礎上結(jié)合振動切削發(fā)展形成的一項重要的微細加工和特種加工技術(shù)。使用超聲振動鉆削技術(shù)可以高效的加工出高質(zhì)量的孔徑在0.2mm以下，深徑比在10左右的微孔,這些微孔廣泛應用于于噴油嘴、渦輪葉片、疏水性表面以及各類微細化產(chǎn)品的零件上。與高速鉆削相比超聲振動微孔鉆削過程中切屑排出情況得以改善因切屑堵塞微孔造成微細鉆頭斷裂情況減少，微細鉆頭入鉆、定心過程更加容易，同時微細鉆頭在超聲振動鉆削情況下受到的切削力和扭矩也會減小。 本文結(jié)合當前傳統(tǒng)的超聲振動微孔鉆削的加工方式的研究的趨勢以及存在的問題對超聲振動微孔鉆削裝置進行了重新的設計和理論研究。由于目前機械微細加工中超聲輔助切削尚無專門的振動機構(gòu)或特殊的機床，而已有的超聲振動切削裝置主要是在工具頭一端施加超聲振動，這樣一刀一裝置的設計，很大程度上制約了超聲振動輔助加工這一先進切削技術(shù)的推廣和應用。因此本文希望研發(fā)一款用于超聲振動輔助微細鉆削的振動臺，將超聲振動施加在工件一端。這樣不僅可以提高鉆削微孔的加工精度，而且可以提高超聲振動輔助微細加工振動裝置的通用性。從而降低加工成本，使得超聲振動輔助加工得到更好的應用。 本文首先概述了超聲振動輔助加工的基本理論，介紹超聲振動輔助加工的發(fā)展以及基本組成，總結(jié)各類超聲振動裝置的特點。 然后對超聲振動臺的主要組成部分，超聲換能器、超聲變幅桿、振動平臺、夾具等進行了相應的計算和設計。并利用ANSYS軟件進行模態(tài)分析，并對主要組成部分進行了優(yōu)化設計。 其次對設計出的超聲振動臺在滿足工程需要的前提下進行簡化處理，并進行超聲振動輔助微細鉆削對比實驗，并對實驗結(jié)果進行分析。使用掃描電子顯微鏡觀察高速微孔鉆削和超聲振動鉆削得到的微孔孔壁，，最后得出超聲振動鉆削加工得到的微孔孔壁更加光滑并且微孔入口圓度好、毛刺小，加工效果更優(yōu)。同時，證明所設計的超聲振動輔助臺是合理有效的裝置，可以滿足工程需求。 最后對超聲振動臺進行總結(jié)，并提出它存在的一些不足，并且對整個裝置的適用廣泛性提出新的要求。并對后續(xù)工作給出了展望。
【關(guān)鍵詞】：超聲振動 微孔鉆削 超聲輔助加工 有限元分析 超聲振動鉆削實驗
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG52
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 微細加工的發(fā)展12-13
• 1.2.2 超聲振動輔助加工的發(fā)展概況13-16
• 1.2.3 超聲振動輔助加工原理概述16
• 1.2.4 超聲振動切削的振動方向選擇16-17
• 1.2.5 超聲振動切削的分類17-18
• 1.2.6 超聲振動輔助鉆削的發(fā)展18-20
• 1.3 本文工作20-23
• 第二章 超聲振動輔助切削技術(shù)23-29
• 2.1 超聲波及其特性23
• 2.2 超聲振動輔助鉆削機理23-24
• 2.3 超聲振動鉆削模型24-26
• 2.4 振動在切削過程中的作用26-27
• 2.5 超聲振動切削特征與適用范圍27-28
• 2.5.1 超聲振動切削特征27-28
• 2.5.2 超聲振動切削的適用范圍28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 超聲振動臺的理論設計29-45
• 3.1 超聲振動臺結(jié)構(gòu)和工作原理29-30
• 3.2 超聲振動臺幾何模型30-31
• 3.3 工件的固定31-32
• 3.4 超聲振動平臺設計技術(shù)要求32
• 3.5 超聲波換能器的設計理論32-43
• 3.5.1 超聲換能器的概況32-34
• 3.5.2 超聲換能器的設計34-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 振動平臺的動力學特性研究45-61
• 4.1 振動平臺理論分析模型的建立45
• 4.2 振動平臺的理論設計45-47
• 4.3 振動平臺的設計和有限元分析47-60
• 4.3.1 振動平臺的材料選擇47
• 4.3.2 振動平臺的設計計算47-48
• 4.3.3 振動平臺結(jié)構(gòu)的動態(tài)仿真與優(yōu)化48-60
• 4.3.3.1 振動平臺的動力學分析48
• 4.3.3.2 模態(tài)分析的理論48-49
• 4.3.3.3 振動平臺的模態(tài)分析49-60
• 4.3.4 模型的簡化60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 超聲振動平臺動力學實驗和超聲微孔鉆削實驗61-85
• 5.1 引言61
• 5.2 超聲振動臺的振動特性研究實驗61-72
• 5.2.1 超聲振動臺諧振頻率測試實驗61-63
• 5.2.2 諧振頻率測試實驗63-69
• 5.2.3 超聲振動臺振幅的測定實驗69-72
• 5.3 超聲振動臺配套夾具72-74
• 5.3.1 超聲振動臺配套夾具作用概述72
• 5.3.2 夾具的基本選擇72-73
• 5.3.3 夾具外形設計的注意事項73-74
• 5.4 超聲振動輔助微孔鉆削實驗中的設備74-77
• 5.5 超聲振動微孔鉆削對比實驗研究77-84
• 5.5.1 高速微孔鉆削實驗78-79
• 5.5.2 超聲振動微孔鉆削對比實驗79-80
• 5.5.3 實驗結(jié)果對比80-82
• 5.5.4 微孔孔壁形貌觀察以及結(jié)果分析82-84
• 5.6 本章小結(jié)84-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-89
• 6.1 工作總結(jié)85-86
• 6.2 工作展望86-89
• 參考文獻89-93
• 致謝93-95
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文95

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：815502