超聲旋壓工具頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計及諧振性能研究.pdf

1、由于旋壓成型件具有結(jié)構(gòu)完整、綜合性能高等優(yōu)點，被廣泛用于制造新型戰(zhàn)斗機噴管及航天飛行器頭罩等大徑厚比回轉(zhuǎn)體零件。然而旋壓失穩(wěn)是制約此類零件制造精度的提高的主要因素。本課題組及其他學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，載荷過大是導(dǎo)致旋壓失穩(wěn)的主要原因。
　　因此本文將超聲波引入旋壓工藝，研發(fā)設(shè)計超聲波旋壓裝置。由于旋壓裝置具有長懸臂結(jié)構(gòu)，因此要求工具頭不但要滿足諧振，而且要具有的剛度要求。
　　本文運用解析法與有限元仿真相結(jié)合的方法，對全波長變幅桿

2、進行了分段設(shè)計;對變厚度大質(zhì)量圓輪與變幅桿耦合的頻率的變化規(guī)律進行了探索;用有限元仿真和實驗相結(jié)合的方法對工具頭進行了強度和剛度的校核，并結(jié)合實際工況要求對工具頭進行了改進設(shè)計。
　　通過研究得到全波長雙節(jié)點變幅桿的設(shè)計方法——分為兩個半波長階梯變幅桿進行設(shè)計，然后耦合而成。通過對旋輪的三個關(guān)鍵尺寸對耦合后的工具頭的諧振頻率的影響的研究，得出了旋輪大徑、旋輪小徑和旋輪厚度三個關(guān)鍵尺寸對工具頭整體諧振頻率的影響規(guī)律，由此超聲旋壓工具

3、頭的設(shè)計提供了依據(jù);通過對載荷工況下工具頭的應(yīng)力應(yīng)變的仿真，得到了工具頭強度和剛度與實際要求的差距，并根據(jù)實際加工要求，對工具頭的改進設(shè)計方法進行了探討，得到了改進設(shè)計的思路和方法。
　　根據(jù)上述研究，試制出了用于超聲減薄旋壓的縱彎振動的工具頭，經(jīng)過實驗檢測，驗證了在載荷工況下，工具頭能夠形成諧振，同時其強度和剛度滿足工件加工精度要求。由此證明了論文研究結(jié)論的正確性，為超聲減薄旋壓工具頭的設(shè)計制造提供了一條可行途徑，對超聲技術(shù)應(yīng)用