尖形切割刀超聲波聲學(xué)系統(tǒng)研究.pdf

1、Nomex蜂窩材料作為一種具有代表性的復(fù)合材料,因其密度小,高比剛度和強(qiáng)度,性能穩(wěn)定和絕緣性好等眾多優(yōu)越性能被航天航空、建筑和汽車等領(lǐng)域廣泛使用。但由于Nomex蜂窩材料特殊的蜂窩狀結(jié)構(gòu)和材料基體,在加工時(shí)可切削性差導(dǎo)致各種加工質(zhì)量問題。而超聲波切割技術(shù)的引入對提高Nomex蜂窩材料的加工質(zhì)量有顯著效果。超聲波切割具有切割力小,切割質(zhì)量好,不粘刀無粉塵和加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。超聲波切割刀是超聲波切割技術(shù)具有優(yōu)越性的主要因素之一。因此研究一種

2、超聲波切割設(shè)備,主要是聲學(xué)系統(tǒng),是非常具有實(shí)用意義的。
　　針對Nomex蜂窩材料的粗加工,本文提出了一種超聲波切割主軸設(shè)計(jì)方案,并設(shè)計(jì)研究了一種尖形切割刀超聲波聲學(xué)系統(tǒng),主要內(nèi)容分為六個(gè)部分。
　　第一章,介紹了Nomex蜂窩材料的特性與加工方法,以及國內(nèi)外蜂窩材料的研究發(fā)展現(xiàn)狀;介紹了超聲波切割技術(shù)、超聲波切割刀具和超聲波切割主軸三方面的國內(nèi)外研究狀況。在此基礎(chǔ)上說明本文的研究意義,并闡述主要研究內(nèi)容。
　　第二章

3、,首先分析了Nomex蜂窩材料的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。其次根據(jù)現(xiàn)有超聲波主軸特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種蜂窩材料超聲波切割主軸,包括主軸總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承和電機(jī)等零部件的設(shè)計(jì)分析。從這兩方面對蜂窩材料超聲波切割技術(shù)做了簡要研究。
　　第三章,討論了超聲波聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,并設(shè)計(jì)了一種諧振頻率為20kHz的尖形切割刀超聲波聲學(xué)系統(tǒng),包括壓電換能器和復(fù)合變幅桿的理論分析、參數(shù)設(shè)計(jì)和三維建模,以及超聲波尖形切割刀的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)模型分析。
　　第

4、四章,介紹了有限元分析法,分析了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析的理論模型,并用ANSYS Workbench軟件對尖形切割刀超聲波聲學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了有限元分析:1.研究刀具幾何尺寸對固有頻率的影響,找到具有理想振型和固有頻率的尖形刀幾何尺寸。2.對兩種復(fù)合變幅桿和尖形刀組合體的模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,研究諧振頻率下所設(shè)計(jì)的變幅桿和尖形刀組合體的動(dòng)態(tài)特性。
　　第五章,利用激光位移傳感器CD5系列測試系統(tǒng)測量了自行研制的超聲波尖形切割刀的在20kH