超聲旋壓工具頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及諧振性能研究.pdf

1、由于旋壓成型件具有結(jié)構(gòu)完整、綜合性能高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于制造新型戰(zhàn)斗機(jī)噴管及航天飛行器頭罩等大徑厚比回轉(zhuǎn)體零件。然而旋壓失穩(wěn)是制約此類零件制造精度的提高的主要因素。本課題組及其他學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，載荷過(guò)大是導(dǎo)致旋壓失穩(wěn)的主要原因。
　　因此本文將超聲波引入旋壓工藝，研發(fā)設(shè)計(jì)超聲波旋壓裝置。由于旋壓裝置具有長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，因此要求工具頭不但要滿足諧振，而且要具有的剛度要求。
　　本文運(yùn)用解析法與有限元仿真相結(jié)合的方法，對(duì)全波長(zhǎng)變幅桿

2、進(jìn)行了分段設(shè)計(jì);對(duì)變厚度大質(zhì)量圓輪與變幅桿耦合的頻率的變化規(guī)律進(jìn)行了探索;用有限元仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)工具頭進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度的校核，并結(jié)合實(shí)際工況要求對(duì)工具頭進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。
　　通過(guò)研究得到全波長(zhǎng)雙節(jié)點(diǎn)變幅桿的設(shè)計(jì)方法——分為兩個(gè)半波長(zhǎng)階梯變幅桿進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后耦合而成。通過(guò)對(duì)旋輪的三個(gè)關(guān)鍵尺寸對(duì)耦合后的工具頭的諧振頻率的影響的研究，得出了旋輪大徑、旋輪小徑和旋輪厚度三個(gè)關(guān)鍵尺寸對(duì)工具頭整體諧振頻率的影響規(guī)律，由此超聲旋壓工具

3、頭的設(shè)計(jì)提供了依據(jù);通過(guò)對(duì)載荷工況下工具頭的應(yīng)力應(yīng)變的仿真，得到了工具頭強(qiáng)度和剛度與實(shí)際要求的差距，并根據(jù)實(shí)際加工要求，對(duì)工具頭的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，得到了改進(jìn)設(shè)計(jì)的思路和方法。
　　根據(jù)上述研究，試制出了用于超聲減薄旋壓的縱彎振動(dòng)的工具頭，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，驗(yàn)證了在載荷工況下，工具頭能夠形成諧振，同時(shí)其強(qiáng)度和剛度滿足工件加工精度要求。由此證明了論文研究結(jié)論的正確性，為超聲減薄旋壓工具頭的設(shè)計(jì)制造提供了一條可行途徑，對(duì)超聲技術(shù)應(yīng)用