本文關(guān)鍵詞：聚焦式功率疊加超聲振子及鈦絲拉拔研究

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【摘要】：鈦?zhàn)鳛橐环N重要的金屬材料,其加工困難尤其鈦絲難以拉拔。傳統(tǒng)鈦絲拉拔工藝存在能量消耗高、斷絲率較高、模具損壞率高、絲質(zhì)表面差等缺點(diǎn),而在鈦絲的拔絲之中引入振動(dòng)會(huì)對鈦絲拔絲的過程有諸多好處。而現(xiàn)有超聲振動(dòng)系統(tǒng)存在著設(shè)計(jì)工作麻煩、振幅較小、振動(dòng)功率不足等缺陷,故本文研究多振子情況的聚焦式超聲疊加振動(dòng)系統(tǒng)以及其在鈦絲拉拔過程中的作用。本文研究了拔絲過程振動(dòng)參數(shù)的影響規(guī)律,通過建立鈦絲拔絲模型,分析拔絲過程施加振動(dòng)參數(shù)對拔絲力及接觸應(yīng)力等的影響。通過分析振動(dòng)參數(shù)對拔絲過程的影響,結(jié)合之后設(shè)計(jì)的振動(dòng)系統(tǒng)特性指導(dǎo)選取合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文設(shè)計(jì)兩種不同結(jié)構(gòu)的聚焦式多振子疊加超聲振動(dòng)系統(tǒng),分別為:雙振子空間交錯(cuò)聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)和三振子方向變換聚焦式系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過程中通過數(shù)學(xué)解析法理論分析和推導(dǎo)初步設(shè)計(jì)出兩種變幅桿的結(jié)構(gòu)參數(shù),建立振動(dòng)系統(tǒng)的初步的結(jié)構(gòu)模型,經(jīng)過有限元ANSYS軟件模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn),最終確立所設(shè)計(jì)兩種振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。針對雙振子交錯(cuò)聚焦式的振動(dòng)拔絲系統(tǒng),通過對超聲振動(dòng)系統(tǒng)的理論研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初步確立超聲拉絲的振動(dòng)參數(shù),利用四段網(wǎng)絡(luò)法理論,分析并確定超聲換能器結(jié)構(gòu)參數(shù),同時(shí)分析了交錯(cuò)布置振子的交錯(cuò)位移和夾角等參數(shù)對產(chǎn)生振動(dòng)的影響規(guī)律。對于三振子聚焦式振動(dòng)拔絲系統(tǒng),通過對振動(dòng)方程的求解得到拔絲系統(tǒng)頻率與參數(shù)關(guān)系,從而確立三振子聚焦式拔絲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和其放大倍數(shù),同時(shí)通過有限元仿真獲取其振動(dòng)參數(shù)并與雙振子交錯(cuò)聚焦式系統(tǒng)進(jìn)行對比。對拔絲模型中的拔絲硬模分別施加所設(shè)計(jì)的超聲振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)條件和無振動(dòng)條件,模擬所設(shè)計(jì)的超聲振動(dòng)系統(tǒng)鈦絲拉拔和普通條件下的鈦絲拉拔,從而可以得到在不同拔絲速率和振動(dòng)條件下鈦絲拉拔的結(jié)果。對兩種聚焦式多振子疊加振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行鈦絲拔絲實(shí)驗(yàn)研究,根據(jù)設(shè)計(jì)加工鈦絲拔絲所用的兩種聚焦式多振子疊加振動(dòng)拔絲系統(tǒng)、測試系統(tǒng),并自主設(shè)計(jì)研制出應(yīng)用于金屬絲拉拔的拉絲機(jī)。對所設(shè)計(jì)雙振子交錯(cuò)式振動(dòng)系統(tǒng)和三振子聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì),從而將設(shè)計(jì)的兩種振動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用鈦絲的拔絲試驗(yàn)中。通過試驗(yàn)測定超聲振動(dòng)拉絲的拉拔力和SEM顯微鏡下測試出加工后鈦絲表面質(zhì)量。理論仿真與拔絲實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明:本文中設(shè)計(jì)的兩種聚焦式拔絲系統(tǒng)對鈦絲拔絲有著良好作用,本文的研究對鈦及鈦合金絲等難拉拔絲材的高效率生產(chǎn)提供了方法和理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：超聲加工 鈦絲 拉拔 變幅桿
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG359
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 雙振子空間交錯(cuò)聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)18-36
• 2.1 鈦絲拔絲過程及拔絲參數(shù)的分析18-24
• 2.1.1 鈦絲的不同拔絲過程仿真18-21
• 2.1.2 參數(shù)對鈦絲拔絲過程的影響21-23
• 2.1.3 多參數(shù)影響規(guī)律及參數(shù)選取23-24
• 2.2 雙振子交錯(cuò)聚焦式拔絲裝置24-29
• 2.2.1 雙振子交錯(cuò)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理25-26
• 2.2.2 雙振子交錯(cuò)系統(tǒng)參數(shù)選用及相關(guān)材料選擇26-29
• 2.3 雙振子空間交錯(cuò)式系統(tǒng)的建立及參數(shù)分析29-35
• 2.3.1 雙振子空間交錯(cuò)式系統(tǒng)的縱振模態(tài)及響應(yīng)分析29-33
• 2.3.2 雙振子空間交錯(cuò)系統(tǒng)參數(shù)對其振動(dòng)的影響33-34
• 2.3.3 雙振子交錯(cuò)式系統(tǒng)的彎振分析34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 三振子聚焦式超聲振動(dòng)系統(tǒng)分析36-50
• 3.1 三振子聚焦式功率疊加振動(dòng)拔絲系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-37
• 3.2 三振子聚焦式拔絲系統(tǒng)研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-42
• 3.2.1 三振子聚焦式系統(tǒng)的模型簡化及理論研究37-40
• 3.2.2 振幅放大作用40-42
• 3.3 三振子聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)的模型建立及分析42-49
• 3.3.1 三振子聚焦式拔絲系統(tǒng)的模態(tài)和諧響應(yīng)分析43-45
• 3.3.2 三振子聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)在不同激勵(lì)時(shí)的瞬態(tài)分析45-47
• 3.3.3 三振子聚焦式振動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的影響47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 超聲振動(dòng)系統(tǒng)的鈦絲拉拔實(shí)驗(yàn)研究50-61
• 4.1 拔絲系統(tǒng)的振動(dòng)測試及阻抗匹配50-54
• 4.1.1 振動(dòng)拔絲系統(tǒng)的振動(dòng)測試50-53
• 4.1.2 振動(dòng)系統(tǒng)的阻抗測試53-54
• 4.2 鈦絲拉拔系統(tǒng)的安裝及拉拔過程測試54-57
• 4.2.1 兩種拉拔實(shí)驗(yàn)用振動(dòng)系統(tǒng)的夾裝54-56
• 4.2.2 拔絲過程中力隨參數(shù)的變化56-57
• 4.3 不同拉拔條件鈦絲表面質(zhì)量57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 齊海群;謝濤;袁江波;;超聲振動(dòng)拉絲的有限元模擬研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2007年10期

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4 林書玉;一種測量功率超聲振動(dòng)系統(tǒng)振速比的簡單方法[J];應(yīng)用聲學(xué);2000年04期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

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本文編號：927696