隨著科技的發(fā)展,國防、航空航天行業(yè)對高性能材料的需求越來越迫切,并且對零部件的尺寸精度和加工質(zhì)量要求較高,由于這些新材料具有高硬脆性和高應力應變等特性,傳統(tǒng)切削難以滿足其加工質(zhì)量和加工成本要求。超聲振動輔助切削加工在改善切削表面質(zhì)量、降低切削力和切削溫度等方面具有良好的效果,是目前新型材料加工領域的重要技術。軸向超聲振動輔助車削是基于傳統(tǒng)車削對刀具施加進給方向的超聲振動,改變刀具切削刃與被加工材料之間的接觸方式,進而改變切削力和加工表面質(zhì)量。本文采用有限元仿真模擬和實驗研究的方法對軸向超聲振動輔助車削加工和傳統(tǒng)車削加工進行對比研究,完整研究切削參數(shù)和振動參數(shù)在A16061加工過程中對切削力和加工表面完整性的影響。根據(jù)超聲振動理論設計制造了一維超聲振動系統(tǒng),搭建軸向超聲振動輔助車削實驗平臺。將進給方向超聲輔助振動車削過程簡化為二維切削模型,使用MATLAB軟件對刀具切削刃的運動軌跡進行仿真分析。通過理論計算,對超聲振子的結構尺寸和材料進行設計,并運用仿真軟件Workbench對設計的振子進行穩(wěn)定性分析。對超聲振子進行固有模態(tài)分析和諧響應分析,得到超聲振動系統(tǒng)的變幅比和變幅桿輸出端的位移響... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 超聲振動切削技術研究現(xiàn)狀
    1.3 超聲振動系統(tǒng)的發(fā)展與應用
    1.4 表面完整性的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 表面粗糙度
        1.4.2 表面殘余應力
        1.4.3 表面形貌
    1.5 論文主要研究內(nèi)容
第2章 振動輔助車削機理分析及超聲振子的設計
    2.1 振動車削的分類
    2.2 軸向超聲振動輔助車削加工機理
        2.2.1 軸向超聲振動車削加工軌跡模型
        2.2.2 被加工表面的理論粗糙度
        2.2.3 軸向超聲振動車削加工的機理
    2.3 超聲振動系統(tǒng)的設計
        2.3.1 超聲波發(fā)生器的選擇
        2.3.2 超聲波換能器的設計
        2.3.3 變幅桿的設計
    2.4 變幅桿的仿真
        2.4.1 超聲振子的模態(tài)分析
        2.4.2 超聲振子的諧響應分析
        2.4.3 超聲振動裝置實驗
    2.5 本章小結
第3章 超聲振動車削的有限元仿真及實驗研究
    3.1 超聲振動車削的有限元模型
        3.1.1 關于AdvantEdge軟件的簡介
        3.1.2 有限元網(wǎng)格的劃分
        3.1.3 本構模型的建立
        3.1.4 刀具-切屑接觸摩擦模型
        3.1.5 工件與切屑的分離準則
        3.1.6 材料各項參數(shù)的定義
    3.2 仿真結果分析
        3.2.1 仿真參數(shù)設置
        3.2.2 超聲振動車削仿真結果
    3.3 實驗平臺的搭建
        3.3.1 實驗材料
        3.3.2 實驗所用機床和刀具
        3.3.3 超聲振動系統(tǒng)的安裝
    3.4 切削力實驗結果
        3.4.1 切削實驗參數(shù)的設置
        3.4.2 切削力結果分析
    3.5 本章小結
第4章 軸向超聲振動輔助車削的表面完整性研究
    4.1 表面粗糙度
        4.1.1 實驗條件
        4.1.2 單因素實驗結果
        4.1.3 正交實驗法
    4.2 表面殘余應力
        4.2.1 表面殘余應力產(chǎn)生的原因
        4.2.2 表面殘余應力的測量方法
        4.2.3 表面殘余應力測量結果
    4.3 表面形貌
    4.4 本章小結
第5章 結論與展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參與的課題
致謝
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3160811