复合超声振动镗削声振系统的研究

超声振动加工在难加工材料方面的应用越来越广,而在镗削中的应用不多。声振系统性能的好坏直接影响到超声加工质量,而实验表明单激励振动仍不能满足不断提高的加工要求。针对超声镗削加工,设计一种实现纵扭复合振动的变幅杆,阐述了振型转换原理,进行了结构计算和运动分析,借助有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,为二维超声镗削声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。     

开斜槽纵－扭复合振动阶梯形变幅杆设计

基于声波传播基本理论,探讨了单激励下斜槽传振杆实现纵-扭复合振动的机制。采用有限元分析方法研究了阶梯形复合变幅杆结构尺寸对其固有频率的影响规律,设计出了谐振频率在20 k Hz左右的纵-扭复合振动变幅杆。研究结果表明:谐振频率为20 498 Hz时该变幅杆能在纵向振动单激励下实现纵-扭复合振动,且振幅呈周期性变化。此研究结果可应用于超声纵-扭复合振动加工声学系统的设计。     

一种用于精密振动切削的超声振子的设计与实验研究

精密超声振动切削是一种特种加工方法,对这种切削加工方法的研究工作在国内正处于快速发展阶段,为了能解决其中振动产生的问题并实现精密加工的要求,研制了用于精密数控车床上的超声振子,其中换能器采用压电夹心式结构,变幅杆采用复合式结构,其功能是产生满足切削加工要求的超声振动,并通过仿真与实验的方法验证了设计的变幅杆的性能满足切削加工的要求.最后,进行了精密切削实验,并进行了加入超声振动后与不加振动的车削工件表面粗糙度值的研究,得出超声车削出的工件表面质量优于普通车削.     

超声振动钻削声学系统的设计研究

通过对超声振动钻削系统的理论分析，给出了不同的纵向振动圆锥形变幅杆设计公式，分析了面积系数与谐振长度、位移节点、极大值点、放大系数和形状因素之间的关系。用实例分析了几种变幅杆的不同点，并指出设计超声振动钻削声学系统时推荐采用复合变幅杆。     

超声-TIG复合焊枪变幅杆水冷装置的设计

与常规TIG焊相比,超声-TIG复合焊可显著提高焊接效率、改善焊缝组织和力学性能,应用前景广泛.复合焊枪中超声振动系统对温度敏感,温度过高导致超声作用减弱甚至消失.为保证超声振动稳定输出,在变幅杆节点处加工环形槽通循环冷却水,对振动系统进行冷却.利用设计水冷后的复合焊枪进行定点焊接和变幅杆与换能器的测温试验,发现冷却后升温速度降低,峰值温度也分别从62℃和53℃降低到33℃,冷却效果明显.焊接电流为160 A的厚板铝合金堆焊试验结果表明,冷却变幅杆后复合焊枪连续稳定可焊时间从40 s增加到至少3 min.振动系统的温度始终低于37℃,且趋于恒值.复合焊枪焊接稳定性和大电流承载能力提高.     

45钢超声振动钻削加工机理及其试验研究

通过超声振动加工技术对45钢进行钻削加工试验,研究超声振动加工技术的钻削机理、加工孔的表面微观形貌、切屑形态,以及超声振幅和主轴转速对加工孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:在普通车床CA6140上利用超声振动发生器、换能器、变幅杆连接钻头对45钢进行钻削,可实现传统钻削加工与超声振动钻削加工的良好结合,有效改善孔内表面的形貌,降低表面粗糙度值,且切屑形态规整;同时,超声振幅控制在20μm最佳,主轴转速在320~400 r/min范围内的加工效果较好。     

基于Mindlin理论的新型模式转换超声振动系统设计与研究

基于波的纵振动理论和Mindlin厚板弯曲振动理论,设计研究了由三段复合变幅杆、中厚圆盘、大尺寸圆筒组成的新型模式转换超声振动系统.对所设计的振动系统进行数值计算和有限元模态和谐响应分析,同时研究各几何参量对振动系统谐振频率的影响规律,并通过实验进行测试.结果表明:设计结果和有限元分析及测试结果之间的误差较小;系统谐振频率随着圆盘厚度的增加而增大,随着变幅杆大小端半径的增加而增加;随着变幅杆各段长度、圆管段高、内径的增大而减小.研究结果验证了所建立的新型超声振动系统谐振频率方程的正确性,所设计系统的结构合理、振动效果良好,为谐振频率的修正提供了依据,也为超声辅助加工技术特别是硬脆材料曲面的高精度加工提供了一种新型超声振动系统.     

超声波椭圆振动加工技术的研究进展

超声波椭圆振动加工是功率超声加工技术的重要分支之一,在硬脆性材料加工方面具有非常广阔的应用前景。综述了超声波椭圆振动加工系统的研究进展和超声波椭圆振动加工技术在车削、镗削、钻削、铣削、磨削、化学机械抛光、砂轮修整、表面滚压与焊接等方面的最新应用,最后对超声波椭圆振动加工技术的发展方向提出了一些建议。     

超声加工振动系统设计的若干问题

本文讨论应用于超声加工的压电换能器的设计问题,简介几种常用的超声变幅杆,并提出两种新型变幅杆的设计方法。一、引言超声加工是功率超声应用中比较早用于生产的技术之一,国内外已有广泛的应用。超声加工设备中的关键部件是超声换能器及变幅杆(包括传振杆),加上加工工具一般统称为超声振动系统(见图1),其主要作用是把电能转换为声能并依特定要求传送到加工区域。     

超声振动系统的数值仿真研究

旋转超声加工是加工硬脆性材料的一种很有效方法,而超声振动系统是其核心和关键。借助ANSYS对超声振动系统的超声换能器、变幅杆进行数值仿真,求出谐振频率、放大系数等重要参数,分析了变幅杆不同的过渡圆弧尺寸和外形结构对超声纵向振动性能参数的影响。     

超声珩齿系统中新型复合变幅杆的设计与研究

在对超声珩齿系统中新型复合变幅杆进行理论分析的基础上,采用有限元软件ANSYS对变幅杆作了模态分析,并建立了一套超声振动谐振频率测试系统.理论计算、有限元分析和实验测量三者结果相比,符合较好,为超声变幅杆的设计优化提供了新的途径.     

超声振动挤压强化工艺研究（五）──变幅杆设计中的几个问题

作为前文的继续，对变幅杆设计计算过程中遇到的几个问题，作了试验分析。着重介绍了变幅杆尺寸对超声振动参数的影响规律及工具头与变幅杆连接后对振动的影响。     

超声振动辅助微塑性成形系统设计与开发

针对微塑性成形工艺过程对位移、力等参数精确控制的要求,分析了超声振动辅助成形系统的设计要点,提出了关键设计参数。超声振动辅助微塑性成形系统由机床本体系统、超声振动系统和伺服控制系统等主要单元组成。机床本体设计参考四柱液压机结构形式,采用两端固支梁和压杆的简化模型,计算得到主要结构尺寸,并用ABAQUS验证其刚度。通过选用匹配的超声发生器和换能器,满足成形过程中的超声振动要求,利用理想变截面杆纵振波动方程设计变幅杆结构,并用ABAQUS进行变幅杆模态分析,确保设计振幅满足要求。伺服控制系统采用可编程多轴控制器PMAC卡控制伺服电机,通过光栅尺和力传感器反馈实现高精度的位置及成形压力控制。通过测试证明在纯铜压缩试验中叠加超声振动,成形压力显著降低,成形精度达到4μm。     

纵扭复合超声螺旋铣孔系统的设计与试验

鉴于碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的高铁构件上安装孔的制造质量差和加工效率低等问题,提出一种纵扭复合超声螺旋铣孔的加工工艺;基于运动合成原理,获得了刀尖点与端刃的空间运动轨迹,分析了纵扭复合超声螺旋铣削的椭圆振动加工特点;基于传输矩阵法及螺旋槽模态转换原理,推导了带刀具悬链过渡复合变幅杆的频率方程,实现了超声加工系统的纵扭复合振动,其间利用Ansys软件对设计的超声加工系统进行有限元计算,获得了不同结构参数对加工系统频率及扭纵振幅比的影响规律;对研制的超声加工系统进行切削性能测试,获得了较好的加工效果。     

基于超声搅拌摩擦焊的变幅杆设计与仿真研究

超声搅拌摩擦焊接装置有助于解决搅拌摩擦焊技术在厚板焊接上的难题,变幅杆能将换能器输出端只有几个μm的超声振动放大至实际需要的几十至几百μm数量级,并带动搅棒针作超声波振动.为满足不同形状变幅杆的设计,导出了变截面变幅杆的振速分布函数和应力分布函数,设计了超声搅拌摩擦焊变副杆,并利用MATLAB进行了数值仿真计算,仿真结果表明:在变幅杆输出端(X=160 mm)附近,振动速度达到最大值,整个超声系统的前后端振速比约为10倍,满足实际应用的要求.     

基于ABAQUS多频率超声变幅杆稳态及谐响应分析

超声加工技术已经涉及到了多个领域,超声变幅杆是超声加工处理设备中超声振动系统的重要组成部分之一。为了对多频率超声变幅杆进行对比分析,以圆锥形变幅杆为例,选取25、30、35 kHz振动频率的变幅杆,运用ABAQUS大型非线性有限元仿真软件,对多频率变幅杆进行稳态及谐响应分析研究。对多频率变幅杆进行稳态对比分析,在圆锥形变幅杆添加力载荷,对比分析不同频率变幅杆的位移及应力变化曲线,得出多频率变幅杆在稳态分析及谐响应过程中的变化规律。     

抗性负载的余弦形复合变幅杆设计及动力学特性研究

为了解决简单形状变幅杆有时无法满足实际工程应用需要的问题,运用变幅杆纵向振动等效四端网络的方法,推导出质量抗性负载的余弦形复合变幅杆频率方程和放大系数一般公式;同时讨论负载变化对变幅杆性能的影响.依据理论通式设计了一个变幅杆,应用有限元软件ANSYS对其进行模态分析和谐响应分析,结果表明:其共振频率和放大系数与设计理论值吻合较好,从而验证了设计的合理性,为超声复合变幅杆和工具的设计和应用提供了一定的理论依据.     

深孔超声轴向振动钻削装置的设计与研究

根据振动切削机理对超声振动钻削和普通钻削进行了分析和比较,设计出一种在摇臂钻床上加工小直径深孔的超声轴向振动钻削装置.并分析了超声振动钻削装置设计中的一些关键技术问题,为在摇臂钻床上加工小直径深孔提供了一种新的工艺方法.     

一种新型的加工锥孔的装置

１　前言锥孔通常可在普通车床、仿形车床、数控车床上加工。如果在一个零部件上有不同锥度的孔，用上述万能设备加工，则生产率低，质量不稳定。我厂新研制的镗锥孔工艺装置安装在组合机床上，加工不同锥度的孔，取得了很好的效果。２　结构与原理该结构（图１）是由大镗杆２、推杆３、导向定位键４、销轴５、导向套６和小镗杆７等主要零部件组成，安装在相应规格的镗削头或专用多轴镗削头的主轴１上。镗削头按表１中的型号配置。小镗杆７装配在按技术要求加工成斜度的大镗杆２内，由导向套６保证小镗杆７的轴向运动精度和润滑，导向定位键…     

GH4169高温合金轴向超声振动钻削加工实验研究

针对GH4169高温合金材料钻削加工困难、表面质量和加工精度要求高等难题,基于在普通车床上实现超声振动钻削加工的思想,设计了一套轴向超声振动钻削加工系统。利用该系统对GH4169高温合金材料做了轴向超声振动钻削与普通钻削的对比实验。结果表明:在不同的转速和振幅下,轴向超声振动钻削相对于同一实验条件下的普通钻削,可明显提高孔的加工质量,且在切屑形态和孔表面形貌等方面均有较大改善。