铝合金零件超声滚压换能器设计及仿真分析

利用超声滚压加工具有细化和均匀零件表面金相组织等优于传统滚压工艺的特点,把超声滚压工艺应用于铝合金零件的精加工,以提高铝合金零件的表面质量和机械性能。根据超声滚压的频率和振幅因加工材料不同而不同的特性,基于等效电路原理,针对7050铝合金套筒的外圆超声滚压加工,专门设计了相应的换能器,并利用有限元软件对其进行了模态分析及谐响应分析。分析结果表明,所设计的换能器的纵振频率、振幅等技术参数能满足预定材料的超声滚压加工要求,设计是合理和可行的。     

表面超声滚压参数对轴承套圈表面性能的影响

为了研究超声滚压工艺参数对工业机器人轴承套圈表面性能的影响,选用目前工业机器人轴承常用材料为对象,选取主轴转速与静压力两个工艺参数进行试验,结果表明超声表面滚压加工对GCr15表面性能的提升具有很大的作用,其中表面粗糙度的提升随着主轴转速及静压力的增加而降低,但是静压力超过一定值时表面会产生裂缝,导致粗糙度增大;表面硬度提则随着静压力的增大而提高;表面残余应力在一定的静压力的情况下,会随着主轴转速的增加而降低。     

滚压强化对45钢螺纹根部表面完整性的影响研究

采用自制的基于普通车床CA6140的螺纹根部滚压强化装置对45钢螺纹试样进行滚压强化工艺处理。使用三维形貌测量仪、显微硬度计、X射线残余应力检测仪、超景深显微镜等检测设备,对滚压完成后的螺纹根部表面粗糙度、表层显微硬度、残余应力,表层显微组织等表面完整性参数进行检测。通过进行单因素试验,探究了螺纹根部滚压强化工艺参数对表面完整性的影响。45钢螺纹试样经过滚压强化工艺后,其螺纹根部的表面粗糙度S_a由1.71μm减小到0.874μm;螺纹根部形成了明显的晶粒细化层,深度达到了120μm;显微硬度由199.3 HV增加到379.5 HV,硬化程度N=90.4%;表层残余应力呈勺型分布,残余应力在距离表面105μm处达到峰值,为-542 MPa,残余压应力层深度可达700μm。研究结果表明：滚压强化技术可以显著提高螺纹根部的表面完整性,且滚压深度这一工艺参数对其的影响最为显著。     

超声滚压载荷对25CrMo4车轴钢表面强化特征的影响规律

为了提高列车车轴的使用寿命,研究分析了不同强化处理后试样的表面形貌及其粗糙度、表层组织结构、表面硬度及其深度和表面残余应力,探索了滚压处理和不同载荷超声滚压处理对25CrMo4车轴钢表面强化特征的影响规律。结果表明：与磨削试样相比,滚压和超声滚压处理均改善了试样的表面粗糙度,其中低载荷超声滚压试样的表面粗糙度最低,达到了0.2μm;高载荷超声滚压试样的表层获得的塑性变形层最深;高载荷超声滚压试样的表面硬度值最大,达到了370 HV0.1,并形成了深度为150μm左右的硬化层;滚压试样和超声滚压试样表面均产生了较高的残余压应力。滚压和超声滚压处理使25CrMo4车轴钢表面硬度及硬化层深度的增加、产生较高的残余压应力和表面粗糙度的降低均会对其疲劳性能的提高产生有利的影响,特别是超声滚压处理的效果更佳。但过高的载荷会使车轴钢的表面粗糙度升高,从而对其疲劳性能的提高产生不利的影响。     

超声滚压工艺对6061铝合金表层特性的影响研究

为了系统地探究超声滚压工艺对6061铝合金表层特性的影响,设计了三因素三水平正交实验,分析在不同超声滚压加工参数(主轴转速、进给速度以及往复次数)下对工件表面粗糙度、晶粒尺寸以及表面硬度的影响.结果表明:工件的表面粗糙度随着不同加工参数的增加先降低后增大;工件的表面晶粒尺寸随着主轴转速和往复次数的增加先降低后变大,进给...     

GCr15SiMn轴承钢表面超声滚压处理改性分析

使用HK30数控车床对GCr15SiMn轴承钢进行表面超声滚压处理,利用金相显微镜和扫描电镜观察试样超声滚压前后表面形貌和截面组织,并对比分析了超声滚压处理前后试样的硬度、表面粗糙度和残余应力.研究结果表明:超声滚压处理后,试样表面显微组织发生明显的塑性变形,形成约1μm的塑性变形层;试样平均表面粗糙度Ra值降低,表面...     

超声滚压三维残余应力场的有限元模拟

探讨一种研究超声滚压表层残余应力的数值方法。超声滚压过程是一个强烈的塑性变形过程,涉及到复杂的静态和动态冲击挤压。根据该加工技术的原理建立了有限元模型,评估了网格参数、定义了加载方式,并通过304不锈钢圆盘的超声滚压实验对有限元模型进行验证,在此基础上,模拟了超声滚压的加工过程,分析了残余应力分布特点以及各加工参数对其影响规律。结果表明:超声滚压后,材料表面产生了分布均匀的残余压应力,随着深度的增加,残余应力先后出现一次压应力峰值和较小的拉应力峰值最后降低为0。加工参数对残余应力的幅值和深度影响程度不同,静压力、覆盖率和加工次数影响较大,振幅影响较小。     

超声振动激光切削钨合金表面质量评价试验

对90W-7Ni-3Fe硬质合金进行了超声振动激光切削测试,并分析了表面完整性的影响因素,通过实验对工件的显微组织形貌、表面结构、残余应力、粗糙度、表面硬度与晶体位错密度开展了研究。研究结果表明:采用超声振动激光切削方式获得了比常规切削模式更小的粗糙度,对犁沟与鳞刺起到显著抑制作用,获得了更小的工件表面粗糙度,显著改善了加工质量。以相同工件进行切削时得到的钨相与粘结相位于亚表面区域的变质层,钨相变质层达到400 nm的厚度,粘结相变质层达到1μm的厚度。采用超声振动激光切削得到的工件表面位错密度相对常规切削。与基体硬度相比,以UEVC与CC方式切削加工表面硬度显著提高,超声切削试样表面更明显硬化。采用超声振动方式形成了更高残余应力。     

推镗滚压装置的设计

内燃机车用的导管,煤矿和工程机械用的油缸,其孔的精度及表面质量要求较高。然而通过一般的加工方法难以达到设计要求,为此通过研究与实践设计了一种在普通车床上即可安装使用的推镗滚压装置。该装置是将镗削、铰削和挤压相结合,使孔的加工一次完     

回转类零件的数控柔性滚压研究

阐述了一种在数控车床上对回转类零件进行滚压的工艺方法，通过滚压工具向工件表面施加力产生变形，滚压力大小可根据工况进行调节。工件上所产生的变形能显著提高工件表面的光洁度和硬度。调整不同的滚压力和滚压速度可精整出不同的滚压效果。     

超声振动时效可行性分析及实验研究

经过冷、热加工的金属零件表面和内部会存在残余应力,目前消除残余应力的振动时效技术主要是频率低于200Hz的低频振动,而对高频振动时效(大于1000Hz而小于15kHz)和超声振动时效(15kHz以上)的研究很少。对于固有频率较高的小型工件进行有效的时效处理成为目前亟待解决的问题之一。利用压力机对小型杆件施加集中荷载来模拟残余应力的形成,通过对超声振动激振应力计算和实验杆件中残余应力的计算,并从超声振动时效原理上进行实验的可行性分析。最后进行实验分析,即利用残余曲率计算出残余应力并进行时效效果分析,结果表明超声振动时效对小型工件的残余应力的消除有很明显的效果。为以后的超声振动时效研究奠定了理论及实验基础。     

超声波滚压光整加工技术机理研究

超声表面滚压光整加工是一种新兴超声辅助表面改性技术,能够促使表面层晶粒纳米化,可显著降低材料的表面粗糙度值,改善表面应力分布,增强其耐磨、耐腐蚀性。研究了超声滚压加工机理及并建立力学模型。对超声加工系统各关键组成部分进行剖析,重点对超声变幅杆的结构进行了理论上的分析及设计,利用ANSYS有限元分析软件对变幅杆进行了模态与谐响应分析,验证了理论设计的合理性。确定了满足超声波滚压加工模式的本构模型,利用ABAQUS对超声滚压冲击过程做有限元模拟分析。     

指数形变幅杆快速设计与谐振特性实验分析

针对超声变幅杆种类多且各项参数计算较复杂和繁琐的问题,运用VB与MATLAB两种软件工具相结合的手段开发了指数形变幅杆参数计算软件;并以SolidWorks为平台,利用VB调用SolidWorks的API函数通过参数驱动实现指数形变幅杆在SolidWorks中自动生成三维模型,从而完成指数形超声变幅杆的快速设计。设计加工了大、中、小截面指数形变幅杆,通过对有限元模态分析结果和锤击法模态实验结果的对比分析,从而验证了设计方法的准确性,为超声变幅杆快速系列化设计提供了参考。     

超声波喷丸覆盖率对Q345钢表面性能的影响

选用不同的覆盖率对Q345钢试样进行超声波喷丸强化处理.试验结果表明:随着喷丸覆盖率的增加,Q345钢试样表层组织晶粒逐渐变细,显微硬度和表面残余压应力值均不断提高,而表面粗糙度值却随着覆盖率的增加而降低.     

车削中心主轴动静态特性分析

以车削中心主轴为研究对象,采用弹簧阻尼单元模拟动静压轴承支承的方法,建立主轴三维有限元参数化模型。同时进行静力学分析、模态分析,分别得到静刚度、固有频率和振型,并通过谐响应分析,比较了主轴在共振和设计工况下的振型,找出该主轴的危险点并进行了相关验算。     

超声振动磨削陶瓷材料高效去除机理研究

基于压痕断裂力学,在工件横向施振超声振动平面磨削单颗磨粒受力分析基础上,建立了材料去除率综合数学模型;并就超声振动和普通磨削进行了对比试验研究。研究结果表明超声振动磨削陶瓷材料去除率与被加工材料的种类、磨削深度、砂轮磨粒粒度、超声振动的振幅以及磨削条件有着密切关系。同样磨削条件下,超声振动磨削陶瓷材料去除率是普通磨削的1.7~3.2倍,与理论模型相符合。试验结果表明超声振动磨削可以获得良好的加工表面,工件横向施振超声振动磨削是一种精密、高效加工新工艺。     

重负荷往复摩擦试验机结构动态特性分析

重负荷往复摩擦试验机主要用于检验往复直线运动条件下材料的摩擦磨损性能,其是否具有足够的强度、刚度和良好的动态特性,将决定试验机运行的可靠性和安全性。基于ANSYS workbench软件平台,对试验机主要结构装配体进行了模态分析和谐响应分析研究。研究表明试验机的振动主要以弯曲振动为主;通过谐响应分析研究了试验机各部分在简谐载荷作用下的振动特性,预测了试验机结构设计的薄弱环节。分析结果为试验机的使用频率范围和结构优化提供了理论依据。     

超声波液位检测仪的设计

介绍了超声波测距的基本原理,对应超声波测距仪的误差产生原因,设计了一个以提高测量精度为目的的超声波液位测量仪原型系统,该系统包含脉冲发射电路,变增益接收电路,温度补偿电路和相应的控制电路.实验结果表明该设计方法可以提高超声波测距仪的测量精度并且硬件开销不大.     

高温合金超声振动钻削系统设计及试验研究

高温合金在普通钻削中加工困难,不容易获得好的表面质量,超声振动钻削方法可以改善孔的加工质量。首先,对超声振动钻削孔加工的工作原理进行介绍,之后设计装置并对其中的变幅杆进行三维建模,应用ABAQUS软件平台,对超声振动钻削的变幅杆进行模态分析,生成了各阶频率下的模态阵型,得出最优频率。最后,在最优频率下,对高温合金材料进行超声振动钻削实际加工。研究结果表明,和普通钻削相比,超声振动钻削可以使高温合金孔表面粗糙度降低,表面质量较好。     

托架的动态特性研究

考虑到托架的稳定性对称重传感器误差标定装置测量精度的重要影响,因此有必要对托架在工作过程中发生受迫振动问题进行研究。通过CATIA软件进行参数化建模,基于模态分析和谐响应理论,利用ANSYS有限元软件求解得到托架的固有频率和振型以及托架结构在承受谐载荷时的稳态响应。其结果表明:第4阶、第6阶和第9阶类模态振动对托架的上部横梁和中部横梁影响最大。通过幅频曲线确定托架各个危险区域的共振频率,可为电机运行参数的选择和托架结构优化设计提供参考,从而也为避免称重传感器误差标定装置在实际工作中产生共振提供理论参考。