大直径轮式结晶器超声滚压变幅装置的设计

普通滚压结合超声振动的复合加工是表面强化技术研究和应用发展的主要方向。超声振动可以有效减小滚压力和变形,提高强化效果和增大残余压应力。针对轮式结晶器的滚压技术要求,滚压装置的设计采用分离型超声椭圆振动系统,并选用圆锥形变幅杆。设计时,依据滚压轮和变幅杆各自的动力学特点以及联接处的边界条件来建立数学模型,求解设计参数并设计变幅器。经验设计的计算结果与之比较误差较大,主要是滚压轮的谐振频率误差过大。因此,将滚压轮和变幅杆整体设计的方法是有效的。运用有限元分析法进行验证并修正,设计结果与试验结果一致,提高了变幅装置的设计质量。

超声振动辅助ELID复合内圆磨削系统中大负载变幅器的设计及应用

为解决超声振动辅助ELID复合内圆(UAEI)磨削陶瓷等硬脆材料的声学系统设计难题,对驱动几何尺寸大、质量重的金属结合剂金刚石砂轮用的小端较长的变幅器进行理论设计及优化。基于弹性波在介质中的传播规律,利用MATLAB确定变幅器取值方案,再根据加工要求并结合ANSYS模态分析筛选出符合要求的方案,然后采用零阶算法进一步优化处理,得到满足几何尺寸、应力及振动频率要求的变幅器尺寸。对设计出的变幅器进行振动特性测试,其谐振频率理论误差为0.192%~1.824%,符合预期设计要求。采用研制出的UAEI磨削系统进行加工特性测试,与在线电解修整砂轮(ELID)内圆磨削比较,其工件的表面粗糙度降低了44.2%,且工件三维形貌更加平整,砂轮表面状况获得改善。