超声加工技术自从1950年代由日本宇都宫大学隈部淳一郎教授提出振动切削方法以来,得到了国际学者广泛关注和系统研究,到目前为止已经经历了60多个年头。随着中国经济的迅猛发展,中国超声加工技术正由研究规模引领向应用技术引领发展,2015年10月于厦门召开了首届超声加工技术论坛,2016年5月中国机械工程学会特种加工分会成立了超声加工技术委员会...
旋转超声加工是一种复合特种加工技术,它复合了传统超声加工和普通磨削加工的材料去除方式,在提高硬脆材料去除效率、减小切削力、提高加工精度和表面完整性等方面具有显著优势。自旋转超声加工技术发明至今,国内外学者开展了大量的有关旋转超声加工装备及工艺的研究工作,并且已在几乎所有主要的硬脆难加工材料中得到实际应用。本研究在简要概述...
根据近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声加工技术的应用现状及其发展趋势。超声加工技术具有其极强的切削能力、极小的切削抗力、极细微的光整能力以及极高的强化能力。国内外学者对超声振动系统中的超声换能器和变幅杆进行研究,目的在于增加系统的功率与变幅杆的振幅,以及适用于特定的加工环境。超声加工技术以其工艺优势在难加工材料加...
麻花钻钻孔是机械加工领域最为常用的孔加工方法。传统麻花钻钻孔加工中,特别是对一些难加工材料进行钻孔加工时,存在轴向力大、表面质量差等诸多问题。超声振动辅助钻削属于振动钻削技术的一种,即在钻孔过程中在麻花钻上施加大于15 k Hz的高频振动,钻头的周期性振动改善了切削刃工作状况,可在一定程度上解决难加工材料制孔难题。介绍超声振动辅...
压电超声换能器由于具有较高的机械品质因数,因此对谐振频率的变化十分敏感。在负载、温度等工况因素影响下,超声换能器谐振频率会发生偏移,从而造成其出现工作性能下降甚至完全失效。提出一种电负载影响下的超声换能器等效电路,建立谐振频率与电负载的关系模型,并通过仿真以及试验进行验证。结果表明,这种电负载调频的压电超声换能器,可以有效...
为提高超声振动系统的能量转换效率和功率容量,提出超磁致伸缩超声振动系统的设计方法,研究导磁体材料特性对超声系统振动性能的影响规律。采用硅钢、铁氧体和磁粉心三种磁性材料设计导磁体,并建立超声振动系统的等效电路模型;通过阻抗分析建立3种超声振动系统的阻抗圆曲线,得到谐振频率和机电转换系数等参数,提出导磁材料特性对系统机电能量转...
超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。超声辅助磨削过程中,超声振动参数与磨削用量的匹配性决定了超声振动作用对磨削过程的影响程度,目前尚缺乏深入的研究。针对这一问题,采用单颗磨粒工具对Si C陶瓷工件抛光表面进行超声辅助磨削及普通磨削试验,通过单颗磨粒磨削力、力比、磨削划痕形貌的对比,分析超声振动作用对磨...
针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通...
以直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯的简化模型为基础,建立基于脆性断裂力学理论的超声辅助切削动态力模型,并分情况讨论了刀具与材料间的相对运动关系。分析指出在不同振幅条件下,材料的切割破坏存在断续和连续两种形式,进而推导了切割过程中的切削力的理论公式。其中超声振幅、刀具前倾角、进给速度和超声频率等参数对材料切削力大小均有影响...
为了实现高效率、高质量、低损伤的硬脆材料加工,对工件或砂轮同时施加砂轮轴向和径向的超声振动,该方法的显著特点是磨粒切削轨迹呈三维空间螺旋线型,将其定义为超声振动螺线磨削方法。在磨削工艺和二维超声振动的多参数共同作用下,材料去除机理产生复杂变化,表面微观形貌创出过程变得极其复杂。为此,提出一种超声振动螺线磨削加工表面数值仿真...
Nomex蜂窝芯是典型的难加工材料,具有高比强度,比刚度及各向异性的特点。超声辅助切割是蜂窝芯复合材料的一种高效加工方法,可以得到比高速铣削更好的加工质量。但是在超声切割加工过程中依然会存在不同程度的纤维拔出,酚醛清漆层剥落等加工缺陷特征。为了研究其微观形貌特征,采用纵切,斜切,横切三种方式切割蜂窝芯,并对蜂窝芯的加工形貌进行观...
超声辅助切削和切削液的联合使用能减小切削力和降低表面粗糙度,试图说明其机理,目的是为开发精密和超精加工技术打下基础。超声辅助切削和切削液的联合使用,从性质上改变了刀刃施加给工件表面的作用力,包括摩擦力和压力：在无切削液情况下,刀刃切入时,前刀面和后刀面施加给被切削面的摩擦力方向是指向刀刃;在有切削液情况下,刀刃切入时,前刀面...
由于大量高硬度增强相Si C颗粒的存在,高体积分数铝基碳化硅（Si Cp/Al）复合材料的机械加工十分困难。旋转超声加工被认为是加工这种材料的有效方法。通过超声辅助划痕试验,分析高体积分数Si Cp/Al复合材料旋转超声铣磨加工的材料去除机理。在超声振动的作用下,材料中铝基体发生塑性变形,其表面得到夯实;Si C增强相被锤击成细小的颗粒而发生脱...
为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌...
钛合金由于其出色的机械性能广泛的应用于航空航天结构组件中。但较低的机械加工性使得钛合金切削速度低,即使在使用先进的切削刀具时,也因切削高温而难以进行高速切削加工。断续切削是一种有效地降低切削温度和改善切削质量的方法,作为典型的断续切削方法,传统超声振动切削（Traditional ultrasonic vibration cutting,UVC）和椭圆超声振动切削...
超声切割技术作为快速发展的加工工艺,越来越广泛地应用于复合材料的加工,尤其是以纸蜂窝材料为代表的弱刚度复合材料。开展了超声切割铝蜂窝试验研究,通过分析不同振幅、不同进给速度下的切割力、超声切割后蜂窝工件的宏观和微观形貌,验证了超声切割铝蜂窝的可行性和优势。试验结果显示,超声切割后蜂窝宏观结构无明显破坏,无明显毛刺毛边产生,...
功率超声珩磨加工过程中会发生空化现象,为探究空化对被加工材料表面的影响,进行超声珩磨空化正交试验并针对凹坑最大直径、表面侵蚀率、表面粗糙度三个指标进行试验分析,这三个指标可分别表征单泡溃灭强度,整体空化强度及空化对材料表面质量影响,结果表明：空化造成材料表面微小凹坑,影响凹坑最大直径的主要因素依次为距离和振幅,距离越小,振幅...
深孔加工在航空发动机制造过程中广泛存在,由于其刚性弱,静态让刀量大,导致加工颤振和刀具磨损严重,使得其加工质量难以得到保证。超声振动切削作为一种特种切削加工手段,具有降低切削力,提高系统刚性和抑制加工颤振等优势。将超声振动应用于深孔镗削,进行了断屑条件验证,孔径误差测量,已加工表面粗糙度测量以及表面形貌观测等试验。试验结果表...
对1 mm厚铝-铜TIG电弧预热辅助超声波缝焊试验进行了研究,通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析等技术分析了不同TIG电流对焊缝成形、界面温升、界面形貌以及力学性能的影响。结果表明,TIG电弧预热可以软化板材,有助于高频振动能量的传递,为得到良好的缝焊接头提供条件。在TIG电弧预热和纯铝夹层的共同作用下,界面处温度最高可达446℃。当T...
零件建模和装配建模是产品建模的两个方面,对制造企业的竞争力有重要影响。在当前的计算机辅助设计系统（Computer-aided design,CAD）中,尽管两者已高度集成,它们在过程层面仍然存在相互割裂的现象。为此,提出一种基于结构预映射（Structure pre-mapping,SPM）的产品建模方法。首先对产品建模过程及SPM进行系统分析,明确实现SPM需要完成的主要...
在齿轮整体误差测量技术中,整体误差测量结果与齿轮单项误差测量仪器的结果之间存在差异的问题一直没有得到很好的解决。通过对齿轮整体误差测量中异点接触现象的分析,提出了异点接触误差的定义和计算方法,分析了异点接触误差和曲率干涉误差在本质上的不同之处,提出了基于准形态学滤波的异点接触误差修正方法,并进行了异点接触误差修正的仿真试...
并联机构的拓扑结构包含各支链本身的拓扑结构以及各支链相对于动/静平台布置的拓扑结构两个层面,后者对并联机构的结构、运动、动力学性能有重要影响,但研究相对较少。阐述机构结构降耦原理及其降耦设计方法,同时,提出一种基于Pro/E-ADAMS仿真运动曲线的机构运动解耦性判断方法,而无须求解机构的输入-输出位置方程。以两平移一转动3-RRR、三平...
针对高温合金材料在磨削加工过程中存在磨削烧伤问题,为避免气障效应并强化冷却液在磨削弧区的换热效果,提出采用加压式内冷却断续磨削方法。利用数值模拟方法和3D打印技术对砂轮基体、加压内冷却系统和密封结构等进行设计和验证,制备了用于平面磨削的加压内冷却开槽CBN砂轮。在相同的磨削加工参数条件下,使用加压内冷却方法与外部喷射冷却方法...
使用一种新提出的用以确定Eyring流体有效黏度η~＊的算法,针对润滑油流变特性研究中一个常用假设,即y=Δu/h进行了深入探讨,给出润滑油牛顿黏度η、Eyring流体有效黏度η~＊和剪应变率y与重载热弹流润滑副的摩擦因数μ之间的关系。结果表明：在润滑副尺度很小或类似的低温场合,传统假设y=Δu/h能够近似成立,摩擦因数主要取决于润滑油的有效黏度。然而...
市场竞争的不断升级迫使企业将产品价值的挖掘延伸至产品的全生命周期,这为企业带来了更多的产品创新空间和盈利机会,但同时也带来了产品决策的难题。首先以设计域理论为基础建立了一个能够有效表明基于全生命周期系统化特征的产品规划建模框架,以确保产品决策能够有效地融合设计人员的产品设计理念、市场人员对产品需求的分析、生产人员对产品...
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