纵扭共振超声铣削系统优化设计及SiCp/Al复合材料的加工试验研究

发布时间：2024-04-14 21:42

　　SiCp/Al复合材料由于具有高强度和耐磨性等优异的材料性能,被广泛应用于航空航天等国防工业,以及飞机、汽车制造业、半导体行业和光学精密仪器行业等高新技术领域。虽然高硬度的Si C颗粒提高了SiCp/Al复合材料的耐磨性和强度,但也使得整体铝基体材料的延展性下降,增加了加工时的塑性变形和加工后的工件表面的残余应力,让使用普通加工方式去实现高效的精密超精密加工显得格外困难。纵扭共振超声铣削加工,刀具是处于完全分离型断续加工状态,高频的纵扭振动使得刀具的铣削力和扭矩都大幅减小,系统的刚度和稳定性也得到了提高,降低了刀具黏着磨损和磨粒磨损等,提高了工件的表面质量。本论文设计了一种在单向振动激励下,使刀具同时产生纵扭共振的半波长纵扭共振超声换能器。根据等效电路法对圆锥阶梯型复合型变幅杆进行了结构设计,通过对超声换能器的有限元分析,得到了模态振型和谐振位移,验证了设计的合理性。采用正交实验法,研究了斜槽尺寸及个数因素对超声换能器的振动特性的影响规律,最后通过综合平衡法对所设计的纵扭共振超声换能器进行了优化设计,使得纵向振幅提高了56.88%,扭转振幅提高了136.46%,谐振频率误差减小了79....

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2超声振动加工的模态分类Fig.1.2Modalclassificationofultrasonicvibrationprocessing

；降低了工件表面粗糙度，提高了表面质量。本课题的研究成果有助于为超声振动辅助加工和SiCp/Al复合材料的应用推广提供理论与技术支持，尤其是对我国航空航天和武器装备制造具有重大的战略意义，对促进国民经济发展具有明显的社会和经济价值。1.2超声振动加工的国内外研究现状1.2.1超声....

图1.3一维超声振动铣削[49]图

鳌⑴傧鳌?切削和铣削的应用等，并于1978年出版了《精密加工——振动切削》（基础与应用）[45]一书，引起了各国学者广泛关注[46]。19世纪60年代初，美国科学家开始加入对超声振动加工的研究中[47]。限于当时超声振动加工设备的落后不完善，研究多数仅停留在理论上。直到70年代中....

图1.4双弯曲超声振动装置及振动轨迹[51]

第4页上海应用技术大学硕士学位论文A.L.Loomis提出将超声振动应用于机械加工中，并对超声振动进行了实验研究[40-42]，发表了相关文献和专利。他在20世纪50年代，日本学者隈部淳一郎[43]通过理论和实验研究系统的提出了超声振动加工理论，发表多篇关于超声振动加工的文献[4....

图1.5超声振动切削

上海应用技术大学硕士学位论文第5页超声振动加工可以有效减小切屑变形、提高表面质量和增大表面压应力等作用，为金属基复合材料的精密超精密加工提出了一个新的方法。a)超声振动切削b)普通切削a)Ultrasonicvibrationcuttingb)Ordinarycutting图1.....

本文编号：3955268