超声旋压变幅器的设计与分析

在超声旋压系统中,变幅器由变幅杆与旋轮耦合而成,其谐振振型为变幅杆纵向振动与圆盘弯曲振动。该振型计算复杂,很难直接获得较为精确的尺寸,设计过程中需要不断修正尺寸以达到所要求的频率和振型。借助MSC.Marc有限元分析软件对变幅杆与旋轮耦合后的变幅器进行数值模拟分析,研究旋轮各个尺寸对变幅器谐振频率的影响,得到了旋轮各个尺寸对变幅器谐振频率的影响规律,设计出了符合要求的变幅器,试验表明其振动效果理想。

超声磨粒冲击加工去除模型建立与仿真

运用脆性材料的临界切削深度理论,结合Hertz弹性接触理论和运动学方程对超声波磨粒冲击去除机理进行了理论分析,并采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,研究了加工过程中磨粒冲击对脆性材料裂纹形成及扩展的影响。结果表明:光学石英玻璃的临界切削深度为0.013μm。采用粒度为W7的磨粒,加工间隙一定,超声工具头端面振幅在约低于23.87μm加工时,可实现在延性模式下研抛出高质量的石英玻璃表面;当振幅高于23.87μm时,可实现在脆性断裂模式下对玻璃表面的高效率研磨。仿真结果表明:脆性材料在磨粒冲击过程中首先表现为弹塑性变形,当达到材料的临界断裂应力时,材料内部开始出现裂纹。

大减薄率薄壁半球形封头扩径旋压的失稳研究

法兰起皱、翘曲等失稳缺陷是影响薄壁封头精密旋压制造的重要因素。运用三维有限元软件MSC.MARC模拟大减薄率薄壁半球形封头扩径旋压过程,获得了薄壁半球形封头的壁厚及减薄率对薄壁半球形封头旋压失稳的影响规律。结果表明,壁厚越小、减薄率越大,薄壁半球形封头越容易产生法兰起皱、翘曲等失稳缺陷。提取仿真结果中的周向应力数据,分析了周向应力与法兰失稳之间的关系,得到最大周向压应力为法兰起皱失稳临界应力,并通过旋压实验进行了验证,从而为研究薄壁封头的稳定精密旋压提供理论参考。