本文關(guān)鍵詞：ELID超聲振動磨削技術(shù)開發(fā)及其實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 超聲ELID磨削加工 磨削力實(shí)驗(yàn) 變幅桿振動仿真 超聲波振動臺

【摘要】：現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中,高強(qiáng)度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫的工程陶瓷已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、宇航等眾多領(lǐng)域。然而工程陶瓷具有極高的硬度和脆性,其加工成形十分困難,加工成本可達(dá)到整個(gè)陶瓷元件成本的80%~90%。因此如何高效率地獲得超精密的加工表面質(zhì)量,同時(shí)又降低其加工成本是該領(lǐng)域內(nèi)一直亟待解決的主要問題。目前對硬脆材料的精密超精密加工技術(shù)方面,超聲精密加工技術(shù)和ELID鏡面磨削技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。ELID鏡面磨削技術(shù)具有較高的加工精度,然而其成本較高,加工工藝較為復(fù)雜。如果能將超聲波振動輔助引入到硬脆材料的加工技術(shù)中來,不僅能有效地提高陶瓷磨削表面精度,而且可以大幅地提高磨削效率。所以,將ELID精密磨削加工技術(shù)和超聲振動輔助磨削技術(shù)相結(jié)合,即可形成一種新型的鏡面磨削技術(shù),在保證加工表面質(zhì)量的前提下不僅可以提高加工效率,同時(shí)也大大降低硬脆材料的加工成本。本文的主要工作和成果如下:1、結(jié)合ELID的磨削加工的原理以及超聲輔助加工的特點(diǎn),對超聲輔助ELID磨削進(jìn)行理論研究。在對ELID電解原理以及單顆磨粒運(yùn)動軌跡分析的基礎(chǔ)上,建立了超聲ELID復(fù)合磨削條件下的磨削力數(shù)學(xué)模型,探討了超聲波輔助對于ELID磨削力的影響。2、根據(jù)超聲輔助ELID磨削加工的總體方案設(shè)計(jì),對超聲波電源進(jìn)行選型,超聲波換能器、超聲波變幅桿以及超聲波振動臺的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),開發(fā)制作了磨削用超聲波振動臺。3、采用Solidworks軟件對變幅桿以及振動臺進(jìn)行建模并導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,對超聲波變幅桿以及超聲波振動臺進(jìn)行模擬仿真研究。通過對振動臺進(jìn)行模態(tài)分析以及諧響應(yīng)分析判斷振動臺傳遞振幅的效果以及對工件上的振幅值影響,根據(jù)測振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對模擬仿真的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。4、搭建了超聲輔助ELID磨削加工的實(shí)驗(yàn)裝置,對加工過程中ELID電源參數(shù)、超聲波電源參數(shù)、磨削參數(shù)進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn),研究探討各因素對超聲輔助ELID磨削加工切向磨削力的影響。本文所開發(fā)設(shè)計(jì)的超聲輔助ELID磨削加工工藝與技術(shù)將為硬脆材料超精密加工提供一種有效的新型加工方法,所提出的研究理論與實(shí)驗(yàn)將為今后這種新型加工工藝技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供有效的理論支持與幫助。
【關(guān)鍵詞】：超聲ELID磨削加工 磨削力實(shí)驗(yàn) 變幅桿振動仿真 超聲波振動臺
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題背景及課題研究意義10
• 1.2 ELID加工基本原理10-12
• 1.3 超聲波加工技術(shù)12-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 ELID磨削加工研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 超聲波輔助磨削加工現(xiàn)狀16-17
• 1.4.3 超聲輔助ELID磨削加工研究現(xiàn)狀17
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容17-20
• 第2章 ELID超聲振動磨削技術(shù)的理論分析20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 ELID超聲振動磨削技術(shù)研究20-21
• 2.3 ELID超聲振動磨削技術(shù)磨削力模型的建立21-24
• 2.3.1 磨削力的組成分析21-22
• 2.3.2 切屑變形力F_(nc)和F_(tc)22-24
• 2.4 磨削過程中有效的磨粒數(shù)24-25
• 2.5 ELID對實(shí)際磨削深度的影響25-26
• 2.6 磨削力模型的建立26-27
• 2.7 本章小結(jié)27-28
• 第3章 實(shí)驗(yàn)裝置介紹以及超聲波振動臺設(shè)計(jì)28-38
• 3.1 超聲加工技術(shù)28
• 3.2 超聲波振動系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 超聲波換能器的設(shè)計(jì)及選型29-32
• 3.3.1 換能器的材料選擇29
• 3.3.2 超聲波換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-32
• 3.4 超聲波電源的設(shè)計(jì)要求與選型32-33
• 3.5 超聲波變幅桿的設(shè)計(jì)33-35
• 3.5.1 變幅桿的材料選擇33-34
• 3.5.2 變幅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-35
• 3.6 超聲波振動臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 3.7 本章小結(jié)36-38
• 第4章 ELID超聲振動臺模擬仿真研究38-54
• 4.1 有限元方法簡介38-40
• 4.2 變幅桿的作用40
• 4.3 變幅桿有限元分析40-46
• 4.3.1 變幅桿的有限元方法40-41
• 4.3.2 有限元法對變幅桿的模態(tài)分析41-43
• 4.3.3 有限元法對變幅桿的諧響應(yīng)分析43-46
• 4.4 振動臺有限元分析46-48
• 4.4.1 有限元法對振動臺的方法46
• 4.4.2 有限元法對振動臺的模態(tài)分析46-47
• 4.4.3 有限元法對變幅桿的諧響應(yīng)分析47-48
• 4.5 超聲振動振幅實(shí)驗(yàn)分析48-52
• 4.5.1 振幅測試實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備49-51
• 4.5.2 振幅測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 第5章 ELID超聲振動磨削實(shí)驗(yàn)研究54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)條件及方案54-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及準(zhǔn)備54-57
• 5.2.2 磨削力測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理57-59
• 5.3 磨削力測量結(jié)果分析59-60
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-66
• 5.4.1 超聲波功率對超聲ELID切向磨削力的影響60-62
• 5.4.2 電源參數(shù)對超聲ELID切向磨削力的影響62-64
• 5.4.3 磨削參數(shù)對超聲ELID切向磨削力的影響64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 6.0 結(jié)論68-69
• 6.1 創(chuàng)新點(diǎn)69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-75
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭德友;孔凡霞;;超聲振動擴(kuò)孔糾偏研究[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2013年03期

2 馬世佩;;利用超聲振動改善冷卻液效率[J];航空工藝技術(shù);1983年04期

3 黃文郁;朱炳森;;用超聲波清洗機(jī)改裝超聲振動車削裝置[J];機(jī)械開發(fā);1984年04期

4 �！ぇ场ぇ支猝陁n;劉作寰;;在撥管過程中應(yīng)用超聲振動[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1984年03期

5 張日升;;超聲振動沖削[J];新技術(shù)新工藝;1984年06期

6 趙繼;王立江;;超聲振動車削表面的波譜分析[J];電加工;1986年04期

7 焦光明;湯銘權(quán);;超聲振動車削快速落刀裝置的研制[J];電加工;1991年03期

8 張建中,于超,申奎東;超聲振動擴(kuò)孔的試驗(yàn)研究[J];電加工與模具;2000年06期

9 曾忠;微孔的超聲振動鉆削技術(shù)與工藝效果[J];機(jī)械工程師;2001年01期

10 張建中,李秀人,申奎東;超聲振動干式擴(kuò)孔的試驗(yàn)研究[J];電加工與模具;2004年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙繼;王立江;;超聲振動車削表面的波譜分析[A];第五屆全國電加工學(xué)術(shù)年會論文集（特種加工篇與綜合性論文篇）[C];1986年

2 招展;劉冠民;朱樹新;;超聲振動滾壓45~#鋼正交試驗(yàn)[A];第八屆全國電加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];1997年

3 祝錫晶;敘鴻均;;新型功率超聲振動珩磨裝置的研制[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2005年

4 楊繼先;;陶瓷深孔加工的新方法——超聲振動磨削[A];陜西省電加工學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1996年

5 楊繼先;楊素梅;張永宏;;超聲振動車削鋁基復(fù)合材料的研究[A];中國電子學(xué)會生產(chǎn)技術(shù)分會電加工專業(yè)委員會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

6 楊繼先;楊素梅;張永宏;;超聲振動車削鋁基復(fù)合材料的研究[A];陜西省機(jī)械工程學(xué)會電加工分會第七屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

7 陶國燦;王濤;邢棟梁;張建華;;超聲振動輔助銑削表面紋理建模及其摩擦學(xué)性能優(yōu)化[A];第15屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2013年

8 張洪麗;張金環(huán);單紹福;;超聲振動輔助磨削加工表面粗糙度[A];第15屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2013年

9 張勤河;張建華;張琪步;艾興;;超聲振動輔助氣中放電加工實(shí)驗(yàn)分析[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2005年

10 張勤河;張建華;張琪步;艾興;;超聲振動輔助氣中放電加工實(shí)驗(yàn)分析[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議專輯[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂哲;超聲振動輔助磨料水射流拋光沖蝕機(jī)理和工藝技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2015年

2 侯榮國;超聲振動輔助磨料水射流脈動行為及其對加工機(jī)理影響機(jī)制研究[D];山東大學(xué);2015年

3 孫智源;硬脆材料微結(jié)構(gòu)光學(xué)功能表面的超聲振動拋光技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 陶國燦;超聲振動輔助銑削魚鱗狀表面成形機(jī)理及表面性能研究[D];山東大學(xué);2016年

5 童景琳;基于非局部理論的超聲振動磨削納米復(fù)相陶瓷損傷機(jī)理研究[D];河南理工大學(xué);2015年

6 齊海群;超聲振動拉絲相關(guān)理論及其實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

7 張洪麗;超聲振動輔助磨削技術(shù)及機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2007年

8 沈?qū)W會;超聲振動輔助銑削加工技術(shù)及機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2011年

9 陸昶;聚合物共混物融合縫結(jié)構(gòu)與性能及超聲振動下融合縫形態(tài)演變及其機(jī)理的研究[D];四川大學(xué);2005年

10 閆鵬;超聲振動輔助磨削—脈沖放電復(fù)合加工及其控制技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 修曉;復(fù)合超聲振動拉絲的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

2 王家鵬;超聲振動輔助成形本構(gòu)模型理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

3 牛群;超聲振動微銑削硬脆材料加工機(jī)理研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

4 任慶偉;超聲振動輔助介觀尺度半固態(tài)金屬成形機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2016年

5 常小龍;TC4鈦合金工件超聲振動電火花復(fù)合加工試驗(yàn)研究[D];中北大學(xué);2016年

6 陳祥;超聲振動攪拌摩擦焊研究[D];東北大學(xué);2014年

7 田夢;三維螺線超聲振動磨削硬脆材料的熱力耦合作用機(jī)理SPH仿真研究[D];北京理工大學(xué);2015年

8 李洋;超聲振動輔助激光熔覆制備TiC/FeAl原位涂層研究[D];華東交通大學(xué);2016年

9 丁婕;鋁合金超聲振動輔助彎曲成形研究[D];山東大學(xué);2016年

10 鐘益斌;超聲輔助FSW的振動施加方式與工藝實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2016年

，

本文編號：852251