压电器件的精密超声复合电解加工技术

设计了用于压电器件精密加工的超声复合电解加工系统,采用组合电加工技术制作工具电极。运用ANSYS软件对超声振动系统进行参数化建模,并用其多物理场耦合功能进行动力学分析,得出超声系统振动特性参数。通过激光微位移传感器进行振动特性参数检测,验证超声振动系统设计及ANSYS模型分析的正确、可靠性。进一步采用超声及其复合电解组合加工方法,对表面镀膜压电器件进行批量加工试验。结果表明:本方法在满足加工精度的基础上,能够大幅提高加工效率,并降低加工成本。     

纵扭共振旋转超声加工系统设计

针对目前纵扭共振超声加工系统中存在的振动方向单一、加工难度大等问题,该文设计一种新型螺旋槽式纵扭超声加工系统,通过数值计算法对纵扭超声加工刀柄进行了结构设计,运用有限元软件Workbench分析结构参数对超声振动系统谐振频率的影响规律,并在此基础上对纵扭超声加工系统进行瞬态分析。仿真结果表明,该旋转超声加工系统能够实现纵扭超声振动,且谐振频率与设计值误差为1.675%,振幅可达到预期要求。最后对该纵扭超声系统进行振幅测试,实验结果表明,纵振振幅为9.3μm,扭振振幅为4.5μm,验证了该文设计方法的合理性和正确性。     

超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金研究

针对GH4169镍基高温合金和5A06铝镁合金切削加工困难,以及已加工表面质量和加工精度要求高等难题,从切削原理及加工工艺入手,采用超声振动方法设计超声振动车削加工系统.利用该加工系统对GH4169和5A06两种合金材料做超声振动车削与普通车削的对比试验.结果表明:超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金中工艺参数对已加工工件的表面粗糙度、表面形貌和切屑形态影响明显,合理选择各工艺参数能够有效地改善加工质量,使得超声振动车削的加工效果明显好于普通车削.     

轴向功率超声振动珩磨颤振系统的稳定性分析

内燃机缸套的功率超声振动珩磨加工中,超声珩磨加工系统的自激振动会严重影响缸套的表面加工质量.根据超声珩磨加工机理及动态珩磨厚度分析,建立了超声珩磨颤振系统动力学模型,基于再生颤振理论对超声珩磨颤振系统进行稳定性分析,推导出极限珩磨宽度和主轴转速的相互关系,运用MATLAB对其仿真分析,得出不同刚度、阻尼系数等系统参数和主轴转速、往复速度等加工参数对系统稳定性极限图的影响.分析表明:超声珩磨加工系统在主轴转速低于400 r/min时容易发生颤振;发生颤振的临界珩磨宽度为27 μm;具有较大刚度和阻尼比系数的超声珩磨系统的稳定性较高.     

高温合金轴向超声振动钻削减摩机理

针对高温合金钻削困难、钻削过程中摩擦力大等问题,采用超声振动技术加工.首先,分析了超声振动减摩机理,构建了平均摩擦力与振动参数之间的关系,并得出了平均摩擦力与振幅之间的变化趋势.建立轴向超声振动钻削系统,利用该系统对高温合金进行钻削加工.结果表明:振动振幅对孔壁表面质量的影响符合超声振动钻削的减摩特性.利用优化后的振幅超声振动钻削,与普通钻削相比,切屑形态更加规整,孔壁表面粗糙度值更小,表面质量更好.     

变幅杆连接结构对超声能量传递效果的影响

旋转超声加工是加工硬脆材料的一种较好方法,要实现良好的旋转超声加工,必须设计满足多方面要求的超声振动系统,以实现超声能量传递的最大化。超声振动系统的变幅杆连接结构分为传统连接结构、锥面定位连接结构、两面定位连接结构。在理论分析的基础上,对3种连接结构的变幅杆超声能量传递效果进行了对比实验研究,结果表明:在相同的实验条件下,传统连接结构最有利于超声能量的传递,但兼顾超声能量传递和回转精度两方面指标,两面定位的变幅杆连接结构最为合理。     

超声振动切削运动学与机理探讨

超声振动切削是一种新型的特种切削加工方法。在一定条件下,能有效地解决精密切削加工和难切削材料的切削加工问题。本文主要从超声振动切削的运动学入手,探讨了超声振动切削的切削机理。指出“分离”运动是超声振动切削加工的本质所在。发现了“切屑惯性效应”的存在对超声振动切削过程有一定的影响。理论分析表明,在超声振动切削中,切液削有一定作用,但不可能在极短的分离时间内浸入刀—屑界面。     

正交复合超声振动拉丝

为促进超声振动拉丝的实际应用,针对不同施振方式的作用效果,建立了一套正交复合超声振动拉丝实验系统,系统由超声波驱动器、超声振动系统、拉丝模和拉丝机等组成.利用有限元法对正交复合超声振动拉丝进行仿真模拟,分析超声振动拉丝的加工机理.通过对铜丝的一系列拉拔实验,考察了在实际拉丝加工过程中,纵向振动、横向振动和正交复合超声振动对拉拔力和丝表面质量的影响.实验结果表明:当振幅达到一定值后,正交复合超声振动的作用效果最好,能使拉丝机的张力调节周期有效延长3倍以上,减少了丝材的不均匀变形,使拉丝更趋于稳定;当拉拔速度为980 mm.s-1时,可使拉拔力减小近10%,改善了丝材表面质量.     

超声振动系统中横向波导杆的计算

问题是这样提出来的:有的超声应用中,要用到超声弯曲振动杆件,尤其是超声焊接中,常用这种弯曲振动杆件。但是,在使用中,发现设计频率和实测频率差别较大,往往和其他振动元件配合不上,即使勉强凑在一起,振动寿命也短。特别对大功率的超声弯曲振动杆件,设计频率和实测频率差别更大,有的相差20％以上,振动系统的寿命就更短了。制作一个振动系统,来回加工周期要好几个月,经过试验,有的就根本用不成。     

准双曲面齿轮超声激励研齿系统的设计与试验

准双曲面齿轮采用超声激励研齿加工方法可以弥补普通研齿方法的不足,本文对超声激励研齿系统进行了设计,采用有限元的方法对所设计的研齿系统进行了模态分析和谐响应分析,根据理论设计和有限元仿真结果,制作了准双曲面超声激励系统,并进行了测试。最后进行了超声研齿试验,结果表明:研齿后轮副的振动减弱,噪声和振动能量明显降低,验证了超声激励研齿的效果。     

振动攻丝切削力及加工精度的研究

定性地分析了振动攻丝的运动机理和工艺系统动力学特性,指出脉冲状切削力是造成切削力均匀值大幅度降低和系统刚性增强的主要原因,根据振动攻丝基本原理,研制出具有振动攻丝功能的振动攻丝卡头,并利用该卡头对振动攻丝切削和螺纹加工精度进行了系统的实验研究,结果表明,采用振动攻丝,其切削力呈现出理想的波形化效果,切削力平均值为普通线的１／２－１／５,丝锥寿命显著提高,螺纹加工精度明显改善。     

单个厚电极超声换能器振子的频率方程

旋转超声加工是加工硬脆材料的一种较好方法。为实现长时间连续稳定工作,必须使用厚电极的超声换能器振子。目前,对厚电极换能器振子的研究较少,使用时一般使用近似计算与实验调整相结合的方法。为了较精确地设计厚电极超声换能器振子,类比薄电极换能器振子的研究方法,推导了单个厚电极节面在能器振子中间时的频率方程,并使用模态实验分析和有限元仿真相结合的方法进行了验证,结果表明:在给定的电极厚度范围内,换能器振子的谐振频率误差小于5%,完全满足工程应用的需要。     

微齿轮超声复合电解加工工艺设计与试验

用微细电火花线切割方法制作加工微齿轮的工具电极;完善超声复合电解加工试验系统,选取硬质合金进行微齿轮超声加工、超声复合电解加工和超声复合同步脉冲电解加工试验.结果表明:超声复合电解加工具有加工精度高、加工效率高的特点,超声复合同步脉冲电解加工具有更好的加工精度和表面质量.     

超声辅助微细电解制备微细圆柱体电极基础试验

分析了超声因素在微细电解制备微细圆柱体电极工艺中的作用机理,在自行研制的数字化微细电解加工系统上,以超声辅助微细电解的技术手段,利用初始直径400／μm的钨丝进行了微细圆柱体电极的制备试验．试验中重点分析了超声频率、加工电压、电极浸入深度等工艺因素对电极制备质量和制备效率的影响．试验结果表明,超声因素的介入可有效改善微细圆柱体电极制备的成型精度,且其制备效率可提高24．4％～41．2％．     

加环筋轴对称壳体振动声辐射特性

为了研究加环筋轴对称壳的声振特性,建立了轴对称壳水中声辐射计算的FEM/BEM(有限元法/边界元法)三维模型,探索了加筋的高度、宽度、数目对轴对称壳的表面平均振速、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强以及声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中建模和模态分析基础上,将有关数据(网格、模态)导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明:随着环筋高度、宽度和数目的增大,激励点法向声强、表面平均振速、辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开;环筋高度、宽度和数目增大时,激励点法向声强以及辐射声功率都有增加,而表面平均振速减小,因而导致声辐射效率的增加;在频率0~700 Hz内,低频时环筋高度、宽度和数目的变化对声场指向性影响规律类似;高频(601 Hz)环筋增多时对称壳尾部声辐射相对增强,而加筋处的中部声辐射相对减弱。     

Analysis of the Rotary Ultrasonic Machining Mechanism

Ultrasonic machining (USM) is considered as an effective method for machining hard and brittle materials such as glass, engineering ceramics, semiconductors, diamonds, metal composites and so on. However, the low material removal rate due to using abrasive slurry limits further application of USM. Rotary ultrasonic machining (rotary USM) superimposes rotational movement on the tool head that vibrates at ultrasonic frequency (20 kHz) simultaneously. The tool is made of mild steel coated or bonded with diamon...     

复频聚焦超声换能器声场研究

研制了一种能实现两种频率超声叠加的自聚焦型超声换能器，利用瑞利公式对其声场进行了计算，确定了焦区位置，计算结果与测量值符合较好，对复频叠加声场的频谱进行了测量，发现其有两个原波，和频波，差频波，倍频波等成分，理论分析及实验结果表明，该换能器可以实现双波叠加并产生声散射效应。     

旋转超声加工智能超声波发生器的研究

为进行硬脆材料的旋转超声加工 ,研制了智能超声波发生器。类比于数控插补原理 ,提出了粗精频率跟踪的自动控制方案 ,即 :频率粗调由软件实现 ,频率精调由锁相环电路实现。对振动系统恒定振幅控制进行了理论分析。实验结果表明 ,研制的智能超声波发生器频率跟踪迅速准确 ,并能实现振动系统的恒定振幅控制 ,可以实现振动系统的自动运行