超聲復(fù)合電解加工振動系統(tǒng)研制及材料去除效率研究.pdf

1、隨著科技發(fā)展進(jìn)步，高新技術(shù)產(chǎn)品不斷向小型化、高精度化方向發(fā)展，同時新型材料的不斷采用，使材料越來越難加工，加工精度與表面質(zhì)量要求也越來越高。對于這些問題與要求，超聲復(fù)合電解加工技術(shù)因具有精度高、表面質(zhì)量好、效率高等獨特復(fù)合技術(shù)優(yōu)勢，已成為高硬度、高韌性金屬零件精微加工的一種重要方法。根據(jù)超聲復(fù)合電解加工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題，本文以“超聲壓電振動系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化、研制以及超聲復(fù)合電解加工技術(shù)材料去除效率”作為研究內(nèi)容。
　　論文分析

2、超聲振動系統(tǒng)的兩種傳統(tǒng)設(shè)計方法及存在問題，提出一種超聲復(fù)合電解加工振動系統(tǒng)新設(shè)計方法。根據(jù)超聲復(fù)合電解加工技術(shù)對超聲振動系統(tǒng)的性能要求，利用超聲振動理論，設(shè)計壓電換能器、多種變幅桿和工具電極;理論分析、計算磁性懸浮恒接觸力工作臺在加工時的振動位移，與實際檢測結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)二者一致性很高且很小，加工中可忽略工作臺的振動位移，簡化分析與計算;另外，通過增大工作臺剛度系數(shù)可使其振幅進(jìn)一步減小，有利于加工過程穩(wěn)定。
　　運用ANSYS壓

3、電耦合模塊，研究壓電換能器中壓電陶瓷片組合與輸出位移幅值之間的關(guān)系;對指數(shù)形和階梯形超聲振動系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析，從后處理中得到位移節(jié)點、應(yīng)力極大點和振動系統(tǒng)工具電極端面的振幅等參數(shù)，將這些參數(shù)與理論計算值相比較，可得指數(shù)形超聲振動系統(tǒng)吻合度最高;對指數(shù)形與階梯形超聲振動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)優(yōu)化數(shù)據(jù)制作超聲振動系統(tǒng)（壓電換能器、變幅桿、工具電極）;利用激光微位移傳感器檢測超聲振動系統(tǒng)工具電極端面振幅，與有限元分析結(jié)果相比較，驗證了基于超

4、聲復(fù)合電解加工技術(shù)研制的超聲振動系統(tǒng)可很好滿足各種性能要求。
　　基于壓痕斷裂力學(xué)，針對硬脆材料建立超聲加工材料去除效率模型，分析材料去除率與各參數(shù)關(guān)系;根據(jù)法拉第定律建立硬韌導(dǎo)電材料在低電壓、低電導(dǎo)率、高頻脈沖電解加工時的材料去除效率模型，分析材料去除率與各加工參數(shù)的關(guān)系;研究單超聲、脈沖電解兩者間的相互作用關(guān)系，建立硬韌導(dǎo)電材料超聲復(fù)合電解加工材料去除效率模型，分析超聲、電解作用在復(fù)合加工過程中能量作用關(guān)系。
　　采用組

5、合電加工技術(shù)制作多種截面工具電極，利用研制的超聲振動復(fù)合電解加工系統(tǒng)，進(jìn)行單超聲加工，驗證系統(tǒng)工作可靠、穩(wěn)定以及材料特性對材料去除效率的影響規(guī)律;進(jìn)行超聲復(fù)合電解加工基礎(chǔ)試驗，得出不同加工參數(shù)（占空比、電導(dǎo)率、電壓）對材料去除效率的影響規(guī)律，驗證脈沖電解材料去除效率模型的有效性;通過單超聲與超聲復(fù)合電解加工對比試驗，探討單超聲、脈沖電解與超聲復(fù)合電解三者之間材料去除效率及能量作用關(guān)系。
　　論文最后對超聲復(fù)合電解加工振動系統(tǒng)研制和