大功率超声加工基础工艺试验研究

【摘要】工程陶瓷材料具有优良的物理、化学特性,如耐高温、耐腐蚀、硬度高等。超声加工受工件的电、化学特性的影响较小,是加工这一类硬脆材料的好方法。目前国内超声加工的功率通常几十瓦到几百瓦,超声加工中材料去除率较低,一般为1～5mm3/mm。对于比较大的零件采用超声加工就显得加工效率太低。近年来大功率压电陶瓷超声换能器的进展给大功率超声加工铺平了道路。首先利用非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA对超声波加工过程进行数值模拟分析。以碳化硼磨粒与玻璃板为研究对象,分别对单颗球形、楔形、锥形磨粒和多颗磨粒组合冲击玻璃面板过程进行模拟。从一定程度上直观地验证已有的关于超声加工机理的理论分析,而且能够更有方向性地指导具体的实验研究。接下来本文针对大功率情形下超声加工做了一系列工艺试验并进行分析研究,主要完成了以下工作：(1)选择磨料粒度A、磨料浓度B、作用力C这三个因素对超声加工进行了单因素试验,得到各个因素下的加工效率(材料去除率)变化曲线；(2)选取磨料粒度A、磨料浓度B、作用力C这三个因素,而每个因素分为五个水平,完成了功率1档和功率2档两组超声加工试验,试验为三因素五水平正交试验,并对试验数据进行了分析；(3)选取磨料粒度A、磨料浓度B、作用力C这三个因素,而每个因素分为五个水平,完成了一组超声加工试验,对试验数据进行了分析,并与之前所做试验进行了对比；.(4)对前面所做的超声套料加工及圆柱形工具头超声加工的工件表面质量做一些分析,主要是两个方面,一是裂纹和碎裂,另一方面是表面粗糙度。这一系列的试验和分析主要得出以下结论：(1)大功率超声加工的材料去除率确实要比一般的小功率超声加工要高得多。在本次实验中,最大的材料去除率超过600mm3/min。(2)超声套料加工的材料去除率确实要比一般的小功率超声加工要高得多。在一些特殊形状的硬脆材料的零件需要超声加工时,可以合理设计工具头的形状,从而得到比较高的生产效率；(3)大功率情况下超声加工表面质量方面,裂纹和碎裂受作用力影响比较大,作用力在超过一定数值时,越大则裂纹和碎裂情况越严重。同时相同情况下,超声套料工具头加工所产生的裂纹和碎裂情况要比圆柱形工具头要严重一些。另一方面表面粗糙度则是磨料粒度的影响更大一些,磨料越细,则越有可能获得较小的表面粗糙度值。
【作者】金美付；
【导师】康敏；
【作者基本信息】南京农业大学，农业机械化，2013，硕士
【关键词】超声加工；ANSYS/LS-DYNA；材料切除率；表面粗糙度；工艺试验；

【参考文献】
[1]刘雅芳.缅甸蟒线粒体全基因组测定与进化分析及两地方种群遗传分化研究[D].海南大学,野生动植物保护与利用,2014,硕士.
[2]顾玉超.内蒙古查干钼矿与大兴安岭成矿带花岗岩地球化学特征对比研究[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[3]魏磊.宽厚板轧机扭矩控制及咬入极限研究[D].燕山大学,机械工程,2013,硕士.
[4]张宾,董华,涂爱民,佟少臣,李春娥.基于GIS的城市公共安全技术平台[J].中国安全科学学报.2005(08)
[5]王博.汉英交替传译中脱离语言外壳对译语的重要性及应对策略[D].上海外国语大学,翻译,2014,硕士.
[6]钟升华,邱福来.电子产品整机高加速寿命试验技术应用分析[J].电子产品可靠性与环境试验,2012,05:17-20.
[7]黄万霞.宏观极限下的量子动力学模型的退相干[D].安徽师范大学,原子与分子物理,2004,硕士.
[8]宋家争.温度和加工误差对全反射棱镜式激光陀螺标度因子的影响研究[D].西安电子科技大学,光学工程,2012,硕士.
[9]崔向丹.7000m钻机空气钻井系统设计[D].东北石油大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[10]李雨.棉花地上部形态指标与蕾铃脱落的模拟研究[D].南京农业大学,作物栽培学与耕作学,2013,硕士.
[11]冷晓冬.时间参照框架下英汉语时间表达的认知研究[D].哈尔滨工业大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[12]李芬芬.政务诚信评价论[D].湘潭大学,行政管理,2014,博士.
[13]宋润泽.适用于血液动力学研究的犬肾下腹主动脉假性动脉瘤模型的建立[D].兰州大学,外科学,2013,硕士.
[14]张乱,黄霞,杨庆良,扬扬,申长雨.壳聚糖基聚电解质的生物医用前景[J].中国组织工程研究,2012,43:8127-8132.
[15]李杰,唐降龙,王亚东,李霞.基因表达谱聚类/分类技术研究及展望[J].生物工程学报,2005,04:667-673.
[16]张昭.WO_3/BiVO_4复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能研究[D].北京交通大学,2014.
[17]王琳.当代大学生社会主义核心价值观培育探析[D].大连海事大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[18]王明先.H公司采购成本控制研究[D].吉林大学,工商管理,2012,硕士.
[19]袁鼎新.国防生精神文化生活需求研究[D].湖南师范大学,社会学,2013,硕士.
[20]陶剑文,王士同.领域适应核支持向量机[J].自动化学报,2012,05:797-811.
[21]刘天明,郭雷,韩军伟.独立边界自增强方法[J].自动化学报,2002,02:209-215.
[22]张琦.世界高水平女排进攻战术效果的分析研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[23]刘念,张建华,张昊.网络环境下变电站自动化系统的信息资产识别[J].电力系统自动化,2009,13:53-57.
[24]张娅.临终关怀的伦理反思[D].西南大学,伦理学,2013,硕士.
[25]高魁明.连续退火炉内移动钢板温度的测量(译述)[J].冶金自动化,1980,01:45-47.
[26]刘昕.万海房地产公司购物大厦建筑项目成本控制研究[D].吉林大学,项目管理,2014,硕士.
[27]车红敏.不同生活方式下的涉入与感知风险对使用意愿的影响研究[D].浙江大学,2007.
[28]张卫华.基于web服务的在线演化技术研究[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[29]王礼信.阶跃输入作用下单输入单输出MRAC的简化设计方案[J].自动化学报,1987,06:473-474.
[30]李娜,李景印,李昌家,郭玉凤.S/石墨烯复合材料的两步法制备及其在锂电池中的应用[A].中国电子学会化学与物理电源技术分会、中国化学与物理电源行业协会、中国电工技术学会氢能发电装置专业委员会、中国电工技术学会电池专业委员会、化学与物理电源重点实验室.第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C].中国电子学会化学与物理电源技术分会、中国化学与物理电源行业协会、中国电工技术学会氢能发电装置专业委员会、中国电工技术学会电池专业委员会、化学与物理电源重点实验室:,2013:1.
[31]王满意.整体柱制备及分离性能研究[D].北京化工大学,生物化工,2007,博士.
[32]杨丽怀.基于熵权理论的房地产开发企业资本结构优化研究[D].哈尔滨工业大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[33]祁云龙.言论自由归入一般人格权之探讨[D].苏州大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[34]罗靓燕.论行贿罪之“为谋取不正当利益”[D].上海交通大学,法律,2013,硕士.
[35]杨琴.含铋剂四联疗法根除幽门螺杆菌疗效评价及抗Hp-IgG定量检测的临床意义[D].吉林大学,临床医学（专业学位）,2014,硕士.
[36]陆福宽.上海水资源与环境保护的实践[J].中国人口.资源与环境.1992(01)
[37]金子琳.论音色在美声唱法中的作用[D].吉林大学,音乐学,2013,硕士.
[38]丁进禧.非上市股份公司股权转让市场监管法制研究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[39]李帅.基于MMC拓扑的DSTAT-COM控制策略研究[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[40]张兵新.接种绿色木霉和大丽轮枝菌对转几丁质酶基因烟草生长和根际环境的影响[D].西南大学,微生物学,2014,硕士.
[41]孙哲,刘洋,王静,田洪,苏华,赵前华.VSP优化预测反褶积与VSP子波替换法反褶积[J].石油地球物理勘探,2009,05:569-573+523+650.
[42]刘著新.光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法研究[D].华中科技大学,物理电子学,2013,硕士.
[43]付广,王兴涛,方纯昌.利用声波时差资料研究欠压实浓度盖层抑制封闭作用形成时期及其研究意义[J].石油地球物理勘探,2001,03:279-284+382.
[44]邓华桂.基于RFID的百货超市仓储管理系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[45]杨柳.本科护生职业成熟度与归因方式、适应性、未来时间洞察力的相关性研究[D].山东大学,护理学,2013,硕士.
[46]于晓晗,袁保宗.方向测度及其在纹理识别中的应用[J].自动化学报,1990,04:347-351.
[47]赵志敏.利用第四方物流平台整合快递服务资源研究[D].北京邮电大学,产业经济学,2013,硕士.
[48]万树平.基于双基点法的多传感器数据融合[J].控制与决策,2008,12:1343-1346+1352.
[49]胡静.幼儿园教育情境中教师评价行为研究[D].西南大学,学前教育学,2014,硕士.
[50]周英雄.地铁车辆轮踏面滚动圆附近磨耗相关问题研究[D].西南交通大学,车辆工程,2014,硕士.