基于超聲輔助加工的超聲振動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及試驗(yàn).pdf

1、隨著科技發(fā)展，各種特種加工技術(shù)已成為制造業(yè)研究的熱點(diǎn)。在功率超聲工藝廣泛應(yīng)用的背景下，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，可以大大提高其加工效率。為了設(shè)計(jì)出高性能的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，需要在理論分析計(jì)算的基礎(chǔ)上借助于有限元軟件進(jìn)行振動(dòng)性能分析仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要內(nèi)容如下:
　　 本文首先概述了超聲加工技術(shù)的產(chǎn)生及工藝優(yōu)勢(shì)，分析了超聲加工技術(shù)、超聲振動(dòng)系統(tǒng)及超聲輔助加工的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，進(jìn)而論述了本論文選題依據(jù)及研究意義。
　　

2、 論述了超聲加工、超聲輔助加工的原理、特點(diǎn)，分析了超聲振動(dòng)系統(tǒng)各組成部分以及其設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，闡述了超聲振動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。
　　 對(duì)超聲振動(dòng)系統(tǒng)(包括壓電換能器、變幅桿、工具頭)進(jìn)行ANSYS動(dòng)力學(xué)分析;把ANSYS參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到超聲振動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，論述了ANSYS的參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)超聲振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和步驟，并對(duì)壓電換能器和帶負(fù)載的變幅桿進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 完善超聲輔助加工系統(tǒng)，

3、采用壓電換能器、數(shù)字超聲發(fā)生器的超聲裝置，可自動(dòng)反饋、跟蹤超聲振動(dòng)加工系統(tǒng)的固有頻率變化，保證系統(tǒng)在共振頻率點(diǎn)附近工作;用激光微位移傳感器驗(yàn)證優(yōu)化前后振動(dòng)系統(tǒng)振幅變化情況，經(jīng)過優(yōu)化的振動(dòng)系統(tǒng)可以獲得更大的端面振幅，此后的試驗(yàn)都是基于優(yōu)化后的振動(dòng)系統(tǒng)。
　　 應(yīng)用于超聲微精加工的工具電極尺寸微小，制作精度要求高、難度大，本論文設(shè)計(jì)需多種截形(軸、微齒輪)電極工具頭，采用平動(dòng)反拷、套料等微細(xì)電火花及精密微細(xì)線切割等組合電加工技術(shù)，制

4、作各種工具電極，滿足超聲輔助加工試驗(yàn)要求。在不同材料(硬質(zhì)合金YB151和YG8、單晶硅片、壓電陶瓷)上進(jìn)行單一微細(xì)超聲加工，實(shí)驗(yàn)表明超聲加工是實(shí)現(xiàn)非金屬硬脆材料表面微結(jié)構(gòu)加工的一種有效方法，加工硬質(zhì)合金效率較低，電極損耗大，但精度較高。進(jìn)行多參數(shù)(脈沖電壓、電解方式、振幅等)超聲輔助電解加工對(duì)比試驗(yàn)與分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:超聲輔助加工的效率、表面質(zhì)量均優(yōu)于單一超聲加工，且工具電極損耗小，加工表面質(zhì)量好;同步電解加工在保持一定加工效率的基