基于超声振动辅助车削的建模与仿真研究

超声振动辅助车削相对于传统车削加工有提高车削效率、提高刀具使用寿命、提高材料加工表面完整性等优点。本文分析了车削加工中的振动机理,阐述了超声振动对传统车削加工的影响,同时以钛合金(TC4)为研究对象,基于振动学理论,建立了一种表征传统车削振动系统的解析模型,并使用ABAQUS软件建立了二维车削有限元切削仿真模型,开展了传统车削与超声振动辅助车削两种工艺的TC4切削仿真模拟。仿真结果表明,当超声振幅在4 μm~12 μm内时,超声振动辅助车削加工相较于传统车削加工,刀具受到的径向力下降了11.4%~20%,TC4加工表面最大压应力下降了7.8%~19.4%,且加工表面压应力和径向力均随着超声振幅的提高而下降。

名家艺苑

作品多次参加:第二届中国粉画展(中国美术家协会主办)艺术家眼中的当代中国——中国油画艺术展(文化部、中国国家画院主办)首届全国美术教育学术展——全国美术教师作品展(中国美术家协会主办)第二届"风景、风情"全国油画展(中国美术家协会主办)第四届中国西部大地情中国画、油画作品展(中国美术家协会主办)

超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅机理分析与试验验证

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改善线锯的锯切性能,降低工件表面粗糙度的目的。基于Rayleigh方程,推导了加工区的气泡动力学方程。采用SPH-FEM耦合方法,使用ABAQUS软件建立了近壁面微射流冲击的三维流固耦合模型并进行仿真分析。微射流产生水锤压力峰值的仿真数值与理论数值最大误差为9.67%,验证了理论结果及仿真模型的可靠性。进行了超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅试验。结果表明:超声空化辅助线锯锯切力比传统线锯锯切力降低11.9%~34.5%,超声空化辅助线锯切割加工后的工件表面粗糙度值下降5.03%~37.25%,工件表面的凹坑数量和大小均降低,表面形貌得到很大改善,表明超声空化辅助线锯切割单晶硅可以获得更好的加工质量。