非傳統(tǒng)超聲變幅桿設(shè)計與試驗分析.pdf

1、隨著當今航空航天、國防軍工等尖端科技領(lǐng)域的飛速發(fā)展，我國的精密超精密制造技術(shù)得到了極大提升，然而異形深腔、大曲率光學元件、大尺寸深孔等復合材料構(gòu)件的整體精密制造技術(shù)卻有待提高。超聲輔助加工技術(shù)可以很好彌補傳統(tǒng)精密制造所存在的缺陷，在保證和提高復合材料零部件加工精度和表面質(zhì)量具有明顯的優(yōu)勢，因此對適用于深腔、硬脆光學元件、大尺寸深孔加工的超聲振動裝置研制也備受關(guān)注。超聲振動系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵在于變幅桿設(shè)計，目前，該系統(tǒng)中非傳統(tǒng)變幅桿的研制未能

2、得到較好的解決，本文針對該部分難題展開如下研究：
　?。?）針對傳統(tǒng)深腔加工過程中由于切削力、切削熱過大而導致其加工精度降低、表面質(zhì)量較差的問題，提出一種適用于深腔加工的超聲振動系統(tǒng)方案。運用全新的分段近似趨近法設(shè)計了一種適用于深腔加工的超長指數(shù)過渡變幅桿；后利用有限元軟件對該變幅桿進行模態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果與目標要求的偏差對其部分尺寸進行優(yōu)化修整；緊接著采用有限軟件仿真分析了法蘭位置設(shè)置問題，并對優(yōu)化后的變幅桿進行阻抗分析和振

3、動性能測試。
　?。?）為保證系統(tǒng)在連續(xù)工作過程中處于良好的運行狀態(tài)，分別對系統(tǒng)的工作頻率、運行溫度、振動效果進行測試，測試結(jié)果表明：整個系統(tǒng)在長時間連續(xù)工作過程中，諧振頻率、電流、系統(tǒng)輸出振幅波動較小，裝置各個部分的溫度也都在正常范圍內(nèi)，加工工具末端霧化效果良好。此外，還對ZTA陶瓷展開振動磨削，其磨削效果較普通磨削而言表面質(zhì)量更佳。
　?。?）為解決大曲率光學玻璃曲面研磨問題，基于彎曲振動理論、耦合振動理論和變幅桿設(shè)計理