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单激励二维超声振动切削装置设计及其性能的研究-机械工程专业论文
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中图分类号:TG506.5 密 级:
UDC: 单位代码:10460
单激励二维超声振动切削装置设计 及其性能的研究
Research On Two-dimensional Ultrasonic Design And Performance Of It’s Device With Single-Excitation
申请人姓名 张 雄 申 请 学 位 工学 学科专 业 机械工程 研 究 方 向 精密加工 导 师 焦 锋 职 称 教授
提交日 期 2012.4 答 辩 日 期 2012.6
河南理工大学
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河 南 理 工 大 学
学 位 论 文 原 创 性 声 明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含任何其他 个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。
本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。
学 位 论 文 作 者 签 名 :
年 月 日
河 南 理 工 大 学
学 位 论 文 使 用 授 权 声 明
本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文 的规定,即:学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和 电子版,允许论文被查阅和借阅,允许将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索和传播,允许采用任何方式公布论文内容,并可以采用 影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。
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年 月 日 年 月 日
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致谢
本论文是在导师焦锋教授的全力指导和帮助下完成的。焦老师渊博的知识和 学术造诣,以及严谨求实的科研态度和朴实无华的生活作风使我大受裨益。从选 题到试验设计及调试再到论文的写作中,导师都提出了很多建设性意见,具有很 强的指导意义,对本论文的顺利完成起到了至关重要的作用。焦老师在学习、生 活中不断督促、鼓励我,使我能不断克服困难,最终完成论文。在此向*老师致以 最崇高的敬意和衷心的感谢。
感谢同课题组的赵波、刘传绍、高国富、向道辉老师。他们活跃的学术思想和 敏捷的思维以及谦虚谨慎、一丝不苟的工作作风和敬业精神,给我留下了深刻的 印象,这些都将成为我以后生活、工作和学习的动力。
在整个毕业设计的过程中,也得到了段鹏、张明和卞平艳老师的悉心指导和 帮助。他们不仅在理论的学习上给我提出了很多指导性建议,而且在试验方案的 制定上也给了我莫大的帮助。对此向他们表示由衷的谢意!
在试验工装的设计和调试上得到了实验室李瑜老师和崔锋老师的大力帮助。 在做试验的过程中,他们耐心细致的指导,使我在试验过程中少走了很多弯路。 在此对他们的热心帮助表示最诚挚的谢意!
感谢同窗好友赵重阳、肖彦民、苏金文、徐沛林等同学在课题过程中给予的 帮助。同时也要感谢师弟赵亮、牛赢、孙光明和师妹李丰变在试验中对我的帮助。
向百忙之中抽出宝贵时间来参与本论文评审的专家、教授表示诚挚的敬意和 衷心的感谢!
感谢父母多年来的养育之恩,多年来他们在背后默默无闻的支持、关心着我, 使我在求学道路上才能走这么远。在此我要向我的父母表示衷心的感谢!最后向 关心帮助我的所有亲人、老师、同学和朋友表示由衷的谢意!
张 雄 二〇一二年四月 河南理工大学
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摘要
随着我国机械工业的发展,对机械零件的要求也越来越高。目前采用传统切 削加工技术,其切削效果并不理想,新兴起来的超声振动切削是将有规律地超声 振动附加在刀具上,使刀具与工件周期性地切削和脱离,相比普通切削,降低了 切削力、切削温度,并提高了工件表面质量,其加工特性仍存在着缺陷性(如刀 具与零件分离时,刀具后刀面会与已加工表面产生摩擦;刀具要承受一个不断变 化的交变应力)。二维超声振动切削技术是将产生的两种简谐振动附加在刀具上, 使刀具刀尖形成椭圆轨迹运动。当刀具与工件表面分离时,一方面刀具后刀面避 免与已加工表面产生摩擦,另一方面刀具前刀面与切屑间的摩擦从有害变为有利, 使得切屑更易排出,降低了毛刺的形成、延长了刀具的寿命等。
本文对二维超声振动理论和装置原理进行分析,利用四端网络法设计出了圆 锥过渡阶梯型复合变幅杆,用有限元法对开斜槽的变幅杆进行动力学分析,通过 不断改变斜槽大小、斜槽距大(小)端面的距离,使得变幅杆小圆柱端面的椭圆 振动轨迹最佳,同时变幅杆的谐振频率在超声波发生器工作频率范围内。通过单 因素试验,利用切削力和表面粗糙度的试验对比,分别分析了二维超声振动切削、 传统超声振动切削及普通切削的切削性能,发现二维超声振动切削具有更低的切 削力和表面粗糙
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