微小孔振动钻削机理研究

采用振动钻削的方法对微小孔进行钻削加工，设计制作了一台新型、高效的超声波振动钻削设备，在几种常见材料上，通过改变振动钻削参数，进行孔径为０．２￣１．０ｍｍ的粘削实验；借助扫描电镜，分析孔的表面和剖面形状，对普通钻削与振动钻削加工的孔进行了比较；从入钻过程、孔的尺寸形位精度、切屑切屑形式、孔的表面质量、钻头寿命等方面分析总结出微孔振动钻削的加工机理。     

振动钻削装置的研究概况

振动钻削技术可提高小深孔的加工质量和效率,而振动钻削装置的选择和研发是振动钻削技术的关键技术之一。本文介绍了振动钻削装置的研究概况,指出了振动钻削装置目前存在的问题,并展望了今后研究的发展方向。     

超声振动车削

根据自行研制的一套悬臂式超声振动车削装置,本文就车刀等附加振量对变幅杆固有系统频率的影响进行了初步研究。车削对比试验表明,各项指标均比普通车削有所提高。     

碳纤维复合材料超声振动磨削制孔试验研究

针对碳纤维复合材料在传统钻削过程中存在钻削轴向力过大和制孔质量差的问题，笔者提出了超声振动辅助磨削制孔工艺。该工艺在制孔时磨头既绕自身轴线自转又绕孔中心轴线做圆锥摆动公转，同时在磨头轴向施加超声振动；分析了制孔工艺下刀具的运动轨迹，研究了制孔工艺过程中的切削力、切削温度的变化情况；利用扫描电镜对孔出入口处的加工质量进行观测分析。结果表明：超声振动辅助磨削制孔能有效降低制孔轴向力和切削温度；制孔出口处的纤维撕裂、分层和毛刺等缺陷显著减少，孔壁表面也未出现明显的纤维拔出现象。超声振动辅助磨削制孔工艺为碳纤维复合材料的高质量制孔提供了一种新方案。     

有附加质量时纵振动超声变幅杆的长度估算

本文对超声振动切削中有附加质量(刀具)的纵振动变幅杆的共振长度进行了理论计算。将附加质量看成质点,对等截面杆、指数形杆、园锥形杆、悬链线形杆,分别给出了共振长度的计算式。可在设计变幅杆时,对所需长度进行估算。     

基于ANSYS的复合型阶梯变幅杆动态特性研究

为了对某复合超声变幅杆进行动态特性研究,基于变幅杆设计理论,利用仿真软件MATLAB和ANSYS对其进行动力学分析。根据复合变幅杆的3个主要设计参数,即面积比、端口直径和圆锥过渡长度,对变幅杆进行有限元仿真试验,记录每组试验的共振频率、放大系数及最大响应应力等动态性能参数进行分析。结果表明：面积比或端口直径越大,有限元得到的共振频率和放大系数越偏离解析值,最大响应应力也越大;圆锥过渡长度越大,有限元得到的共振频率和放大系数越接近解析值,最大响应应力也越小。3个设计参数对变幅杆动态特性都具有显著影响,过大的面积比或端口直径都有可能导致变幅杆失真而无法工作或是最大响应应力超出材料的许用应力导致变幅杆损坏。增大圆锥过渡长度可以减小共振时产生的频率误差和最大响应应力值,但同时会减小放大系数。     

超声振动车削参数对切削力的影响

为了探究超声振动车削（UVT）过程中刀具振动频率、振幅和切削速度3个参数对切削力的影响,课题组通过建立有限元模型,对高强度铝合金超声振动车削和普通车削（CT）过程进行了对比研究。首先,研究了切削区域的Mises应力分布的变化;其次,对切削区域温度和微观切屑形态进行了分析,从微观层面揭示UVT方法降低切削力和切削温度的机理;最后,分别研究了刀具振动频率、振幅和切削速度对UVT平均切削力的影响。研究表明：超声振动车削的有限元仿真结果与“刀具 工件接触比理论”一致;在一定的范围内,增大刀具振动频率或振幅以及降低切削速度的方法可以有效降低切削力。文中的研究显示合理的选择超声振动车削工艺参数可以降低切削力,改善高强度铝合金的制造工艺。     

基于超声振动辅助加工的陶瓷材料磨削力研究

针对传统切削方式对陶瓷类硬脆材料存在加工困难、废品率高等问题,将超声振动辅助应用于氟金云母磨削加工研究。首先对砂轮侧面磨粒进行动力学特性研究,基于脆性材料断裂力学理论建立超声振动辅助加工磨削力预测模型;然后设计了超声振动辅助磨削正交实验和单因素实验方案,对磨削力预测模型进行完善以及合理性验证。研究结果表明:磨削力随着主轴转速和超声振幅的增加逐渐降低,在超声振动的作用下磨削力最多下降了25. 7%;磨削力随着进给速度和磨削深度的增加而升高。通过对磨削力预测值和实验值进行对比,可以看出磨削力预测值变化规律与实验结果基本一致,两者的平均误差在8. 8%左右。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响，课题组通过建立有限元模型，将常规切削（CC）和椭圆振动切削（EVC）钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导，确定刀屑接触率；其次通过理论分析，将切屑和切削力相结合，建立切削力模型；最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明：椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离，可以用刀屑接触率ts表示；在一定的范围内，增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度，降低切削力；EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力，并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力，更好地指导生产加工。     

指数形超声变幅杆放大理论分析

采用微元法建立指数形变幅杆的波动方程,分析连续纵振动的两种边界条件,结合边界条件和分离变量法求解指数形变幅杆的波动方程,得到变幅杆在纵向的位移函数关系表达式,进而得到指数形变幅杆的放大倍数。为研究变幅杆几何尺寸和振动频率对放大倍数影响,选择控制变量法对指数形变幅杆的放大倍数进行分析,结果表明:指数形变幅杆放大倍数随其长度的增大而减小,随其大小端半径之比成近似的线性关系,振动频率等于固有频率时放大倍数达到最大。     

双跨双转子轴临界转速实验装置振动分析

利用传递矩阵法对一双跨双转子轴临界转速实验装置进行了振动分析,并对其一阶临界转速进行了测量,临界转速计算值与实验值能较好吻合。分析表明该轴系一阶临界转速偏高、振幅及噪声较大,临界转速实验完整性及安全性差,不宜用做临界转速测量装置,只能作为刚性轴动平衡实验装置使用。     

ADXL312加速度计在振动测试中的应用

文章介绍了基于数字式加速度计ADXL312设计的全数字化的振动测量装置，适用于电泵状态监测设备等需要小型化、高可靠性的振动监测设备。文中分析了该装置软硬件设计的特点，并结合电泵测试系统的需求，进一步具体的试验。通过理论分析，以及振动测试实验验证了设计的正确性。     

基于Matlab的细长轴车削振动因素研究

颤振是影响金属切削加工工件表面质量的主要因素,尤其车削细长轴工件时更容易发生切削颤振。文章基于横 向振动理论建立了细长轴车削过程的振动模型,并从力学及数值分析角度求解了切削力引起的工件振动响应;在Matlab 软件中通过仿真研究了切削用量和工件长径比的变化对工件振动响应的影响。设计了以背吃刀量、进给速度、主轴转速 及工件长径比为变量的四因素三水平正交车削实验,分析4个因素对工件切削力的影响。实验表明长径比、背吃刀量、进 给速度和转速对切削力的影响程度依次降低,实验结论验证了仿真结果的正确性,揭示了细长轴车削过程的动态特性。     

板弹簧角度对振动料斗振幅的影响

针对目前振动料斗板弹簧在安装角度设计时缺乏理论依据的缺陷,通过对振动料斗工作时板弹簧的弹性变形进 行分析,实现了一种基于拉格朗日方程法振动料斗数学模型的建立。利用MATLAB仿真模块分析了不同板弹簧安装角 度对振动料斗振幅的影响。仿真结果表明,在保证零件能够输送的前提下,板弹簧安装角度大的振动料斗其振幅小,输 送零件时冲击和噪音小,适合输送精密零件;安装角度小的振动料斗其振幅大,适合在工作环境要求不高的场合输送零 件。文章的研究为设计输送不同物料的振动料斗提供了理论依据。     

Z5432钻床数控改造中的几项关键技术

对普通钻床进行数控改造,使改造后的钻床既能实现数字控制,又能采用手动控制,在同一次安装中完成工件的钻、扩、铰多个工序,不仅确保加工精度,而且提高加工效率数倍;该技术还通过精确设定机械原点和开发螺距误差补偿功能,提高了定位精度和重复定位精度.     

基于LabVIEW 的磨球机振动信号分析系统

轴承球的精度在轴承中起着至关重要的作用,为了得到高精度的轴承球,需要实时监测磨球机的加工状态,而振动信号是反映轴承球研磨状态的重要参数。文中介绍基于LabVIEW平台磨球机振动信号采集、分析处理系统。该数据采集分析系统是由LabVIEW,加速度传感器和数据采集卡组成,该系统能够采集并分析磨球机研磨轴承球时产生的振动信号,从而实现对轴承球的加工精度的实时监测。     

指数型变幅杆的模态分析

应用AN SYS通用有限元程序对指数型变幅杆进行了模态分析,得到了纵振动共振频率,位移节点,放大系数等参数。与理论分析结果比较,表明有限元法获得了较高精度。     

镜面微振动时点扩散函数的仿真分析

提出了一种高精度求解光学系统中镜面振动在曝光时间内形成的点扩散函数(PSF)的数值计算方法。传统方法计算镜面振动造成像点位移情况,并仅由该值评估镜面振动时系统调制传递函数(MTF)下降情况。该方法忽略了光学系统镜面位置发生改变时其光学系统自身MTF也会同时变化的特性,将导致误差产生。该误差在光学元件振幅较小时并不显著,但随着振幅的加大,该误差会变得不可忽略。该方法通过细分成像过程来计算每一个时刻的点扩散函数,并将这些点扩散函数进行积分来消除该误差。该方法适用于计算任意角度入射的空间光线在经过一个不稳定的光学系统后形成的点扩散函数。     

弹性约束复摆的非线性振动研究

研制了低频大振幅测振仪，对该仪器的非线性振动稳定性进行了分析，并通过实验确定其幅频特性和测量精度．     

基于离散元法的隧道开挖过程动力学分析

基于离散元软件PFC3D建立了土壤盾构离散元三维模型,研究隧道埋深以及振动激励对推进力和扭矩的影响。对土壤模型施加初始应力以模拟隧道埋深,同时对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加主动余弦激振,分析了掘进过程中刀盘在振动激励下的运动方程和受力机理,记录了掘进过程中刀盘推进力及扭矩。结果表明:随隧道埋深增加,刀盘所需推进力以及扭矩会相应增加,其中700 m埋深与300 m埋深相比,推进力相比增加了22.7%,扭矩增加了12.6%;隧道埋深一定的情况下,对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加振动后,刀盘的推进力和扭矩与匀速掘削相比均有所减少,其中对旋转方向施加频率为15 Hz振幅为6.36e-3 rad的振动后,推进力减小了2.08%,扭矩减小了1.2%;对推进方向施加频率为15 Hz振幅为0.318 mm的振动后,推进力减小了1.67%,扭矩减小了3.28%;而且改变振幅后,刀盘受力呈现一定的变化规律,随着推进方向振幅的增加,扭矩呈明显的减小趋势;随着旋转方向的振幅增加,推进力呈减小趋势。隧道的埋深对开挖的推进力和扭矩影响比较大,而对刀盘施加振动可以在一定程度上减小推进力和扭矩。