難加工零件精密超聲及復(fù)合電解加工工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、分類號(hào)!魚魚魚UDC621埸H1大季YANGZHOUUNIVERSITY碩士學(xué)位論文(全日制專業(yè)學(xué)位)學(xué)密號(hào)MZl5Q壘2壘級(jí)公開(kāi)難加工零件精密超聲及復(fù)合電解加工工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究孫繼欣指導(dǎo)教師姓名：盎壅堡塾撞：塹劌盤鱟：望菱揚(yáng)劌：22主QQ窆張俊高工申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：王堡塑學(xué)科專業(yè)名稱：墊越王堡論文提交日期：2Q!墨生壘旦論文答辯日期：2Q!墨生魚旦學(xué)位授予單位：揚(yáng)劌盤鱟學(xué)位授予日期：2Q!墨生魚旦答辯委員會(huì)主席：周璧塾撞2018年6月摘

2、要隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，高新技術(shù)產(chǎn)品日益趨向于精密、小型化，且向難加工材料、異型面方向發(fā)展，因而難加零件的加工問(wèn)題己成為機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)難題與重要研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)械加工方法(車削、銑削、磨削、刨削等)己無(wú)法滿足難加工零件的加工要求，而主要采用非機(jī)械能(電、光、熱、聲、化學(xué)等能量)進(jìn)行加工的特種加工新技術(shù)(放電、電解、超聲、激光加工等技術(shù))，具有“以柔克剛”及“拷貝式成形”的加工特性，非常適合于這類零件的精密加工。本文進(jìn)行難加工零件的超聲、

3、超聲復(fù)合機(jī)械、超聲復(fù)合電解精密加工技術(shù)研究，進(jìn)行各相關(guān)技術(shù)工藝設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，為這類零部件的加工制造尋求一種有效方法。本文分析了國(guó)內(nèi)外超聲及其復(fù)合加工技術(shù)的研究、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，在探討精密超聲及其復(fù)合電解加工技術(shù)的工藝特點(diǎn)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，根據(jù)超聲振動(dòng)理論及超聲加工技術(shù)要求，設(shè)計(jì)、選購(gòu)頻率范圍合理，具有頻率自動(dòng)反饋及跟綜的數(shù)字式超聲波發(fā)生器，設(shè)計(jì)、研制精密超聲及超聲復(fù)合加工所須的壓電式換能器、振幅擴(kuò)大棒(變幅桿)。運(yùn)用ANSYS有限元分析軟

4、件，運(yùn)用強(qiáng)大的多物理場(chǎng)耦合模塊——壓電耦合分析模塊，分析研究壓電換能器的動(dòng)力學(xué)特性；對(duì)采用指數(shù)及階梯形變幅桿的超聲振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析，從ANSYS后處理中得到位移節(jié)點(diǎn)、應(yīng)力極大點(diǎn)和振動(dòng)系統(tǒng)工具電極端面的振幅等參數(shù)，并將參數(shù)分析值與理論計(jì)算值相比較，證明指數(shù)形變幅桿超聲振動(dòng)系統(tǒng)吻合度最高；對(duì)指數(shù)形超聲振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化數(shù)據(jù)研制完善超聲振動(dòng)裝置；利用高精度激光位移傳感器檢測(cè)超聲振動(dòng)系統(tǒng)工具電極端面振幅，并與有限元分析結(jié)果對(duì)比

5、，驗(yàn)證研制的超聲振動(dòng)系統(tǒng)可很好滿足精密超聲及復(fù)合電解加工的技術(shù)要求。構(gòu)建、完善精密超聲及超聲復(fù)合電解加工系統(tǒng)，制作試驗(yàn)所需的多種截面的工具電極，進(jìn)行多種微精結(jié)構(gòu)的精密超聲及其復(fù)合電解加工的工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)行硬脆PZT陶瓷材料的單一超聲加工試驗(yàn)，驗(yàn)證加工系統(tǒng)的工作可靠性，并探討材料機(jī)械特性對(duì)材料去除效率的影響規(guī)律；進(jìn)行精密超聲復(fù)合電解加工基礎(chǔ)試驗(yàn)，得出不同加工參數(shù)對(duì)材料去除率的影響規(guī)律，驗(yàn)證脈沖電解加工材料去除效率模型的有效性；通過(guò)單超聲與超

6、聲復(fù)合電解加工對(duì)比試驗(yàn)，探討超聲加工、超聲復(fù)合電解加工、超聲復(fù)合脈沖電解加工三者之間材料去除率與各能量作用關(guān)系。對(duì)PZT陶瓷及不銹鋼材料進(jìn)行機(jī)械鉆削與附加旋轉(zhuǎn)超聲后的試驗(yàn)對(duì)比，試驗(yàn)證明：附加旋轉(zhuǎn)超聲后加工效率得到顯著提高，且隨超聲振幅的增加而增大；利用超聲及超聲復(fù)合電解組合加工方法，進(jìn)行壓電器件精密加工，加工效率、精度及合格率均較機(jī)械鉆削有大幅提高，且加工件得到成功應(yīng)用，驗(yàn)證此組合超聲加工方法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。論文對(duì)超聲復(fù)合電解加工振動(dòng)系統(tǒng)研