蛋糕超聲波輔助切割裝置的設計與實驗驗證.pdf

1、超聲波加工作為一種高效的加工方式受到各個領域的青睞,尤其在蛋糕切割行業(yè)表現(xiàn)出傳統(tǒng)加工無可比擬的優(yōu)勢。超聲波輔助切割系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、切割工具等部件組成。系統(tǒng)的關鍵部分為變幅桿和切割工具。由于蛋糕體積的影響,使工具寬度方向的橫向振動嚴重、模態(tài)密集、振型不穩(wěn)定,降低了工具的壽命。針對這些問題,設計適用于切割蛋糕的超聲波輔助切割工具是現(xiàn)今超聲加工行業(yè)亟需面對的重要課題。
　　本文設計的超聲輔助切割系統(tǒng)主要包括變幅桿

2、和切割工具兩個部分,切割工具通過變幅桿與超聲系統(tǒng)聯(lián)接。首先是變幅桿的設計,根據(jù)變截面桿的振動理論計算變幅桿的初始尺寸;其次在 ANSYS環(huán)境下,建立了變幅桿的參數(shù)化物理模型。在模態(tài)分析、諧響應分析的基礎上對變幅桿的結構進行優(yōu)化,使變幅桿裙邊縱向位移盡可能少,縱向振動諧振頻率接近目標頻率。然后,根據(jù)大尺寸矩形截面振動體耦合振動理論,計算切割刀的初始尺寸,通過在切割刀上開狹槽和改變切割刀輸入端的結構,使切割刀刃口位移振幅分布均勻,縱向振動諧