本文關(guān)鍵詞：超聲輔助微細(xì)鉆削精密振動(dòng)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(duì)于機(jī)械的要求也在不斷的提高。包括各種精細(xì)的零部件，對(duì)它們的材料、精度、外形等都有了更高的要求，因此，微細(xì)加工越來(lái)越受到人們的重視。機(jī)械特種加工方法在機(jī)械微細(xì)加工方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，而機(jī)械特種加工中的超聲振動(dòng)輔助加工在針對(duì)陶瓷、玻璃、復(fù)合金屬等硬脆材料的加工效果尤為突出。超聲振動(dòng)微孔鉆削技術(shù)是在普通高速微孔鉆削基礎(chǔ)上結(jié)合振動(dòng)切削發(fā)展形成的一項(xiàng)重要的微細(xì)加工和特種加工技術(shù)。使用超聲振動(dòng)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(yīng)用于于噴油嘴、渦輪葉片、疏水性表面以及各類微細(xì)化產(chǎn)品的零件上。與高速鉆削相比超聲振動(dòng)微孔鉆削過(guò)程中切屑排出情況得以改善因切屑堵塞微孔造成微細(xì)鉆頭斷裂情況減少，微細(xì)鉆頭入鉆、定心過(guò)程更加容易，同時(shí)微細(xì)鉆頭在超聲振動(dòng)鉆削情況下受到的切削力和扭矩也會(huì)減小。 本文結(jié)合當(dāng)前傳統(tǒng)的超聲振動(dòng)微孔鉆削的加工方式的研究的趨勢(shì)以及存在的問(wèn)題對(duì)超聲振動(dòng)微孔鉆削裝置進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)和理論研究。由于目前機(jī)械微細(xì)加工中超聲輔助切削尚無(wú)專門的振動(dòng)機(jī)構(gòu)或特殊的機(jī)床，而已有的超聲振動(dòng)切削裝置主要是在工具頭一端施加超聲振動(dòng)，這樣一刀一裝置的設(shè)計(jì)，很大程度上制約了超聲振動(dòng)輔助加工這一先進(jìn)切削技術(shù)的推廣和應(yīng)用。因此本文希望研發(fā)一款用于超聲振動(dòng)輔助微細(xì)鉆削的振動(dòng)臺(tái)，將超聲振動(dòng)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(dòng)輔助微細(xì)加工振動(dòng)裝置的通用性。從而降低加工成本，使得超聲振動(dòng)輔助加工得到更好的應(yīng)用。 本文首先概述了超聲振動(dòng)輔助加工的基本理論，介紹超聲振動(dòng)輔助加工的發(fā)展以及基本組成，總結(jié)各類超聲振動(dòng)裝置的特點(diǎn)。 然后對(duì)超聲振動(dòng)臺(tái)的主要組成部分，超聲換能器、超聲變幅桿、振動(dòng)平臺(tái)、夾具等進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)。并利用ANSYS軟件進(jìn)行模態(tài)分析，并對(duì)主要組成部分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 其次對(duì)設(shè)計(jì)出的超聲振動(dòng)臺(tái)在滿足工程需要的前提下進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并進(jìn)行超聲振動(dòng)輔助微細(xì)鉆削對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(dòng)鉆削得到的微孔孔壁，，最后得出超聲振動(dòng)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(shí)，證明所設(shè)計(jì)的超聲振動(dòng)輔助臺(tái)是合理有效的裝置，可以滿足工程需求。 最后對(duì)超聲振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行總結(jié)，并提出它存在的一些不足，并且對(duì)整個(gè)裝置的適用廣泛性提出新的要求。并對(duì)后續(xù)工作給出了展望。
【關(guān)鍵詞】：超聲振動(dòng) 微孔鉆削 超聲輔助加工 有限元分析 超聲振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 微細(xì)加工的發(fā)展12-13
• 1.2.2 超聲振動(dòng)輔助加工的發(fā)展概況13-16
• 1.2.3 超聲振動(dòng)輔助加工原理概述16
• 1.2.4 超聲振動(dòng)切削的振動(dòng)方向選擇16-17
• 1.2.5 超聲振動(dòng)切削的分類17-18
• 1.2.6 超聲振動(dòng)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(dòng)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(dòng)輔助鉆削機(jī)理23-24
• 2.3 超聲振動(dòng)鉆削模型24-26
• 2.4 振動(dòng)在切削過(guò)程中的作用26-27
• 2.5 超聲振動(dòng)切削特征與適用范圍27-28
• 2.5.1 超聲振動(dòng)切削特征27-28
• 2.5.2 超聲振動(dòng)切削的適用范圍28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 超聲振動(dòng)臺(tái)的理論設(shè)計(jì)29-45
• 3.1 超聲振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)和工作原理29-30
• 3.2 超聲振動(dòng)臺(tái)幾何模型30-31
• 3.3 工件的固定31-32
• 3.4 超聲振動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)要求32
• 3.5 超聲波換能器的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)34-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 振動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)特性研究45-61
• 4.1 振動(dòng)平臺(tái)理論分析模型的建立45
• 4.2 振動(dòng)平臺(tái)的理論設(shè)計(jì)45-47
• 4.3 振動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和有限元分析47-60
• 4.3.1 振動(dòng)平臺(tái)的材料選擇47
• 4.3.2 振動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算47-48
• 4.3.3 振動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真與優(yōu)化48-60
• 4.3.3.1 振動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)分析48
• 4.3.3.2 模態(tài)分析的理論48-49
• 4.3.3.3 振動(dòng)平臺(tái)的模態(tài)分析49-60
• 4.3.4 模型的簡(jiǎn)化60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 超聲振動(dòng)平臺(tái)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和超聲微孔鉆削實(shí)驗(yàn)61-85
• 5.1 引言61
• 5.2 超聲振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)特性研究實(shí)驗(yàn)61-72
• 5.2.1 超聲振動(dòng)臺(tái)諧振頻率測(cè)試實(shí)驗(yàn)61-63
• 5.2.2 諧振頻率測(cè)試實(shí)驗(yàn)63-69
• 5.2.3 超聲振動(dòng)臺(tái)振幅的測(cè)定實(shí)驗(yàn)69-72
• 5.3 超聲振動(dòng)臺(tái)配套夾具72-74
• 5.3.1 超聲振動(dòng)臺(tái)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(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)73-74
• 5.4 超聲振動(dòng)輔助微孔鉆削實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備74-77
• 5.5 超聲振動(dòng)微孔鉆削對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究77-84
• 5.5.1 高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)78-79
• 5.5.2 超聲振動(dòng)微孔鉆削對(duì)比實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)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(xiàn)89-93
• 致謝93-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：815502