超聲滾壓機(jī)理分析及實(shí)驗研究.pdf

1、本文以接觸力學(xué)和彈塑性力學(xué)為理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究超聲輔助加工在滾壓過程中的作用。實(shí)驗證明，在滾壓中引入超聲波振動可以有效改善試件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能，并且在特定的壓力范圍內(nèi)，超聲滾壓較傳統(tǒng)的滾壓方式具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
　　在進(jìn)行滾壓實(shí)驗之前，文章對超聲滾壓的機(jī)理做了必要的闡述，基于之前學(xué)者的研究成果，結(jié)合接觸力學(xué)的相關(guān)知識，對滾壓過程中的某些參量通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)進(jìn)行了分析。由于滾壓之后試件主要性能的改變是產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，因此在機(jī)理分析

2、部分還對殘余應(yīng)力做了數(shù)值分析。
　　在超聲滾壓系統(tǒng)中，變幅桿是核心部件之一。因此，設(shè)計制造一款經(jīng)濟(jì)適用的變幅桿也是很關(guān)鍵的一步，而且會直接關(guān)系到滾壓實(shí)驗的效果。滾壓實(shí)驗是以普通車床為載體，以未經(jīng)強(qiáng)化處理的45號圓柱鋼作為試件，通過工具頭向試件施加一定的初始靜壓力，在超聲波激勵下對試件表面進(jìn)行滾壓。重點(diǎn)研究的實(shí)驗參數(shù)有：初始滾壓力、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、潤滑方式；所研究試件的表面參數(shù)有：粗糙度和硬度。
　　在50-80N的初始滾壓力范

3、圍內(nèi)，超聲滾壓的表面覆蓋率明顯高于普通滾壓。在此范圍內(nèi)，試件表面硬度同初始滾壓力、轉(zhuǎn)速呈正相關(guān)關(guān)系，而同進(jìn)給量成負(fù)相關(guān)；初始滾壓力越大，轉(zhuǎn)速越高，潤滑越充分，表面粗糙度值越低。以上規(guī)律可歸結(jié)為滾壓參數(shù)對試件表面滾壓充分性的影響，滾壓越充分，金屬表層內(nèi)部組織就會越細(xì)致，從而使得硬度和表面光潔度都提高了。
　　本文還利用有限元分析軟件WORKBENCH對所設(shè)計的變幅桿以及動態(tài)滾壓過程進(jìn)行了仿真模擬，很好地驗證了設(shè)計的可靠性和實(shí)驗的有效