超声波扭转振动铰孔装置

基于分离型振动切削原理,设计了一种振动频率为20.7KHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可完成对精密小深孔的超声振动铰削。     

功率超声珩磨铸铁缸体的试验研究

功率超声珩磨装置功率超声珩磨装置就是将超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转换为超声频纵向机械振动,变幅杆将换能器的纵向振动扩大后传给弯曲振动圆盘,挠性杆再将弯曲振动变成纵向振动后传给油石座,油石座带动与其烧结在一起的油石进行纵向振动,如图1所示。我们进行了直径47mm立式功率超声珩磨装置的设计及制造、装配,成功地完成了47mm孔径缸套珩磨系统,实际加工后,考核其尺寸精度均可达IT6级,表面粗糙度可达Ra0.1μm,圆度、圆柱度可达0.007mm,与国外同类装置相比,该超声波珩磨装置具有如下优点:①由于珩磨杆不振动,可节省能量…     

功率超声车削加工装置的设计与仿真分析

根据功率超声振动车削的加工特点,在原有设备的基础上,改进并设计了适于镁铝合金加工的纵向超声振动车削装置,该装置由压电换能器、复合变幅杆、换能器外壳、刀具、刀具安装部分和装置安装部分组成,并对变幅杆和整个装置系统进行模态分析,得到变幅杆和整个装置系统的共振频率分别为21.611KHz和18.236KHz,分析结果符合设计要求,为进一步实验打下了基础.     

超声纵—扭振动铣削系统的研制

研究了超声声学系统,斜槽式变幅杆形成纵—扭振动的基本原理,对变幅杆的振动形式进行仿真,对超声纵扭振动装置系统进行了研制和测试。试验结果表明:斜槽式变幅杆能有效地将纵向振动转化为纵—扭振动。研制的超声纵扭振动系统匹配特性好,振动稳定性高,能够满足加工要求。     

圆锥形复合变幅杆纵-扭复合振动的实现

为解决纵-扭复合振动超声加工中复合振动的实现难题,对单激励纵-扭复合振动圆锥形复合变幅杆展开研究。基于变截面杆一维纵向振动和扭转振动理论,推导出圆锥形复合变幅杆纵向振动和扭转振动的频率方程,并确定其振动特性参数。阐释了单激励下圆锥形复合变幅杆纵-扭复合振动的实现机理,并通过应用实例给予验证。理论计算、数值分析与测试结果表明,选择合适的几何结构参数,圆锥形复合变幅杆可以实现纵-扭复合振动。     

双激励二维超声振动切削装置设计

设计一种垂直型的双纵向超声波椭圆振动切削装置,通过特制的柔性金属机构连接两组纵向复合式换能器。运用解析法确定了换能器和变幅杆的结构尺寸。在此设计基础上,利有限元分析方法对双纵向超声波椭圆振动系统做了模态分析和谐响应分析,得到了能满足振型、节点位置、频率要求的系统模型。谐响应分析结果表明:(1)该系统能够合成超声波椭圆轨迹;(2)刀具输出与换能器输入的两相振动相位差非常接近;(3)通过调节激励信号的相位差可以改变超声波椭圆轨迹的形状。     

连续振动系统中杆的纵向振动及各种边界条件的分析

本文讨论了连续振动系统中的弹性元件——杆的纵向振动，并推导出杆纵向振动的方程——波动方程，而且用分离变量法和由边界条件定解的方法求出其解，最后对不同的边界条件的杆的纵向振动进行了总结和归纳     

圆锥形超声变幅杆的动力学理论分析

用微元法建立圆锥形超声变幅杆纵向振动的波动方程,用分离变量法和连续振动体的边界条件求解超越波动方程,得到圆锥形超声变幅杆放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率3个变量之间的数学表达式。为研究变幅杆的放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率的关系,依次把3个变量中的两个变量设为常量,对另外一个变量进行抽样,计算变幅杆的放大系数。通过Matlab对超声变幅杆放大系数的样本计算数据进行曲线拟合,定性分析了圆锥形超声变幅杆放大系数随变幅杆大小端直径之比、长度、外激振动频率变化的关系。     

连续振动系统中杆的纵向振动及各种边界条件的分析

本文讨论了连续振动中的弹性元件－杆的纵向振动，并推导出杆纵向振动的方程－波动方程，而且用分离变量法和由国界条件定２解的方法求出其解，最后对不同的边界条件的杆向的纵向振动进行了总结和归纳。     

具有粘性阻尼作用的粘弹性直杆的纵向振动

对具有粘性阻尼作用下的 Kelvin模型粘弹性杆的纵向振动问题 ,通过复数理论 ,将复特征方程化为两个联立的非线性特征方程组 ,分析了无量纲粘性阻尼系数、粘性阻尼作用位置及材料的无量纲松弛时间对一端固定一端自由的 Kelvin粘弹性杆复频率的影响。     

微细深孔超声轴向振动钻削装置的设计

基于高频振动切削原理 ,设计了一种振频 2 0± 1KHz、振幅 2 5 μm的新型超声轴向振动钻削装置 ,该装置由数字锁相环频率自动跟踪式晶体管型超声波发生器、轴向半波长圆柱型压电陶瓷换能器、半波谐振圆锥型变幅杆以及工具系统组成 ,可在软质材料上实现微细深孔的精密、超精密加工     

超声波振动切削在双金属孔加工中的应用研究

在分析普通方法加工双金属孔时精度难以保护保证的原因的基础上，根据超声切削刚性化效应及室温切削效应，提出应用超声精镗双金属孔的设想，在自行研制的超声精镗装置上进行了铝合金－铸钢组成的双金属孔的镗削试验，结果令人满意。     

专用超声珩磨试验的CAT系统研制

该系统适用于超声振动珩磨试验,可以对超声振动加工的振幅、磨削区的珩磨温度和珩磨力３ 种不同特征的信号进行动态测试和快速处理。通过对数据的分析可以研究超声振动珩磨系统的局部共振特性,分析超声振动加工的加工性能,从而确定超声振动珩磨系统的设计准则。     

超声激振双刃镗刀精密深孔镗削的试验研究

通过切削试验研究了超声激振双刃镗刀镗削深孔的过程和效果,分析了超声激振双刃镗削的切削机理,讨论了切削参数对加工表面粗糙度的影响规律。     

非均匀介质超声铣削系统振动特性研究

采用纵扭复合超声振动铣削进行加工时,由于加工中心等空间受限场合对超声振动系统的尺寸限制,利用四分之一波长理论设计集换能器和复合变幅杆为一体的非均匀介质超声振动变幅系统,在变幅杆部分设计螺旋槽结构实现纵扭共振,并研究纵扭模态转换理论。对非均匀介质变幅系统进行有限元分析,仿真结果表明纵振系统固有频率理论值与仿真值接近,偏差仅为0.245%;对螺旋槽结构进行仿真发现槽深对其对超声变幅系统固有频率、扭纵幅值比例影响较大,螺旋角的影响次之,槽宽影响最小,振动系统测试实验表明固有频率和扭纵幅值比的仿真结果与实验结果变化趋势一致。分别对TC4钛合金和C/C碳纤维进行纵扭超声振动铣削和传统铣削实验对比,结果显示相对于传统铣削,在纵扭超声振动铣削加工中两组材料表面粗糙度值Ra分别下降78%和47%。纵扭复合非均匀介质超声振动铣削系统结构简单紧凑、振动幅值和方向可控性较好,采用纵扭超声振动铣削能有效提高工件表面加工质量。     

复合盘压电超声换能器的径向振动频率方程

提出并研究一种复合盘压电超声换能器的径向振动特性。依据机电类比原理,建立复合系统的径向振动等效电路,并推导出其径向振动频率方程。数值计算表明,当换能器半径比一定时,对给定材料换能器径向共振频率与压电晶片直径的积为常数。此外,径向复合换能器不满足传统的“半波长”级联规律,必须进行整体设计。作为算例,给出常用材料钢、铝和钛与PZT-4复合压电超声换能器的径向共振频率常数与其半径比的拟合关系曲线。试验加工两个径向复合压电超声换能器,并测定其共振基频。结果表明,换能器谐振频率误差小于3%,能够满足工程应用需要。     

超声换能器过固有谐振区匹配理论

超声压电换能器是一个能量转换系统,在超声波振动加工中将超声波电源输出的电能转换为机械振动,由于超声压电换能器是一个容性负载,为保证超声电源输出的电能有效地转换为超声压电换能器的机械振动,需要在超声电源和超声压电换能器之间加一个适当大小的电感进行匹配,但超声压电换能器又是一个强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗特性以及机械振动特性差别显著,因此如何将超声压电换能器匹配在一个恰当的工作频率,是提高振动加工质量的关键.通过正确选取超声压电换能器的等效电路模型,并对由此推导出的阻抗圆进行深入分析、研究,可以得出:如将换能器工作频率匹配在大于其内部固有谐振频率的某一频段,可以使换能器振幅最大,振动波形质量也最好,是换能器的最佳工作频段,从而提出超声压电换能器"过固有谐振区"匹配理论.试验结果证明该理论正确.     

飞机交点孔超声椭圆振动精密加工技术

针对常规方法加工30mm以上的飞机翼身交点孔存在动力不足、孔径精度差和表面质量不高等问题,采用超声椭圆振动镗削的方法,研制了超声椭圆振动镗削装置,并对30mm以上不同材料的翼身交点孔进行了镗削加工,取得了很好的工艺效果,充分体现了超声椭圆振动镗削技术在飞机交点孔加工中的优势。     

超声振动改善深孔镗削加工质量

深孔加工在航空发动机制造过程中广泛存在,由于其刚性弱,静态让刀量大,导致加工颤振和刀具磨损严重,使得其加工质量难以得到保证。超声振动切削作为一种特种切削加工手段,具有降低切削力,提高系统刚性和抑制加工颤振等优势。将超声振动应用于深孔镗削,进行了断屑条件验证,孔径误差测量,已加工表面粗糙度测量以及表面形貌观测等试验。试验结果表明,超声振动镗削能够有效缓解深孔镗削过程中的堵屑问题,减小孔径误差和表面粗糙度,抑制切削颤振,从而改善深孔镗削加工质量。     

超声波振动镗孔镗刀的设计

设计了一种满足超声波振动镗孔要求的镗刀。阐述了设计方法,介绍了镗刀的结构形式、刀具材料、切削刃几何参数等的选用方法,并对结构尺寸进行了计算。