学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

硬脆材料超声旋转套料加工系统的研制

作　者: 郑练
导　师: 董惠娟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 硬脆材料超声旋转加工套料阻抗匹配
分类号: TG663
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 58次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

硬脆材料的应用日益广泛,但由于这种材料硬度高、脆性大、又不导电,所以加工起来比较困难。尤其是孔加工时,经常出现钻头出口处的锥状崩边现象,严重影响了被加工件的表面质量、强度和美观程度,甚至使整个工件报废,因此很容易降低加工效率、增加成本。近年来,国内外利用超声旋转加工硬脆材料深小孔、微孔等技术取得了很大进步,但大直径孔很少涉及。本文针对硬脆材料钻孔时的锥状崩边问题,研制了一套大直径孔超声旋转套料加工系统,并对其核心部分——半波长超声振动系统做了重点研究。确定了超声振动系统三个组成部分的结构形式:换能器选择夹心式压电换能器的典型结构,并确定了换能器振子的具体参数;根据实验要求确定变幅杆为既能满足超声加工需要、又易于设计加工的圆锥形;根据超声波能量传递的特点设计了连接简单、定位可靠的套料工具。最后考虑加工的需要,在套料工具切削部分的表面电镀人造金刚石磨粒。本文用解析法和传输矩阵法分别建立了超声振动系统的数学模型,确定了各部分的尺寸,并研制了一系列等阻抗匹配的套料工具。通过对比,传输矩阵法更直观、运用更简便,两种方法达到了互相验证的目的。对超声振动系统进行了动力学分析,包括模态分析和谐波响应分析,并对套料工具的尺寸进行了优化与修正,解决了无法用公式进行尺寸修正的问题。对研制的超声振动系统进行了性能测试实验,分析了其性能参数。在对硬脆材料加工特性充分了解的基础上,进行了加超声和不加超声的套料加工实验,并对加工效果及轴向力进行了分析比较,验证了超声加工解决硬脆材料崩边问题的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 课题研究的目的及意义  10-11
  1.3 超声旋转加工机理  11-13
  1.4 国内外现状  13-16
    1.4.1 国外超声振动系统的研究与应用现状  13-14
    1.4.2 国内超声振动系统的研究与应用现状  14-16
  1.5 论文研究的主要内容  16-17
第2章超声振动系统结构与工艺设计  17-30
  2.1 超声振动系统主要性能指标的确定  17-18
  2.2 超声振动系统结构设计  18-26
    2.2.1 超声换能器结构设计  18-21
    2.2.2 超声变幅杆结构设计  21-24
    2.2.3 套料工具结构设计  24-25
    2.2.4 超声振动系统总体结构的确定  25-26
  2.3 套料工具电镀人造金刚石工艺研究  26-28
    2.3.1 电镀人造金刚石的基本原理及特点  27
    2.3.2 钢基体表面电镀人造金刚石工艺  27-28
  2.4 本章小结  28-30
第3章超声振动系统数学模型的建立及参数优化  30-47
  3.1 振动系统数学模型建立的方法  30-34
    3.1.1 解析法  31-32
    3.1.2 传输矩阵法  32-34
  3.2 半波长振动系统数学模型的建立  34-40
    3.2.1 1/4 波长换能器数学模型的建立  35-36
    3.2.2 1/4 波长变幅杆与套料工具数学模型的建立  36-39
    3.2.3 变幅杆与套料工具阻抗匹配的研究  39-40
  3.3 超声振动系统的动力学分析及优化  40-46
    3.3.1 振动系统建模  41-42
    3.3.2 振动系统模态分析及优化  42-44
    3.3.3 振动系统谐波响应分析  44-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章超声旋转套料加工系统研制及实验  47-55
  4.1 超声振动系统的性能测试实验  47-49
  4.2 超声旋转套料加工实验系统的组成  49-51
  4.3 硬脆材料套料加工实验及结果分析  51-54
    4.3.1 硬脆材料加工特性  51-52
    4.3.2 实验及结果分析  52-54
  4.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-61
致谢  61

硬脆材料超声旋转套料加工系统的研制

内容摘要

全文目录

相似论文