检索结果-南通市图书馆

作者：孙怡广东工业大学

学位级别：硕士

目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术,称之为引线键合。金属劈刀广泛应用于引线键合中,但劈刀的导丝孔一直是制造领域的难点,因为金属劈刀导丝孔的精度与表面质量直接影响键合效果。本文将电火花加工工艺应用于金属劈刀（材... 详细信息

目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术,称之为引线键合。金属劈刀广泛应用于引线键合中,但劈刀的导丝孔一直是制造领域的难点,因为金属劈刀导丝孔的精度与表面质量直接影响键合效果。本文将电火花加工工艺应用于金属劈刀（材质:WC）的导丝孔加工,该方法充分利用电火花加工高精度、高效率的优点。论文完成的主要工作如下:1)通过阅读大量文献介绍了微孔加工的特点,对比了各种微孔加工工艺的优缺点以及研究现状,由此引出电火花加工微小孔的优势所在,并阐述了本课题的研究意义。2)介绍了电火花加工的过程,分析了各加工参数对加工效率以及加工质量的影响,主要是:放电能量与凹坑大小的关系、放电能量与加工速度的关系、放电能量与工具损耗速度的关系,脉冲与加工间隙的关系,为实验加工参数的选取提供了理论基础。3)利用COMSOL Multiphysics仿真软件的计算流体力学（CFD）模块对加工间隙流场进行分析,根据间隙内流场的分布特点,为加工实验中电极丝的进给策略提供参考依据;同时,利用传热模块对单脉冲电火花加工过程中材料的温度场进行仿真,根据材料去除情况及温度分布情况,得出单向脉冲电流对材料蚀除速率的影响规律。本实验选择100V的电压进行实验。4)搭建了电火花加工微孔的实验平台,主要包括运动机构、运动控制系统、检测仪器等。使用自行搭建的简易打孔实验平台,设计工艺实验总体方案,进行了打孔实验。采用正交试验研究进给参数（最大进给速度和加工深度）和伺服参数（回退距离、回退速度、采样平均次数、短路判断电压）对加工性能（电极损耗率以及加工时间）影响明显的显著性因素;然后单个因素分析进给参数（最大进给速度和加工深度）和伺服参数（回退距离、回退速度、采样平均次数、短路判断电压）对加工性能（电极损耗率以及加工时间）的影响规律,总结出较合适的加工参数组合。综合考虑各因子的影响,电极损耗率较低的参数组合为:进给速度0.16mm/min、加工深度0.2mm、回退距离0.0016mm、回退速度3 mm/min、采样平均次数16、短路判断电压1.4V;加工效率较高的参数组合为:进给速度0.16mm/min、加工深度0.1mm、回退距离0.0008mm、回退速度0.6mm/min、采样平均次数14、短路判断电压0.2V。使用优化后的参数进行加工,将加工结果使用Origin软件中Q-Q图进行正态分析,验证加工的一致性。

关键词：电火花加工碳化钨微小孔加工 COMSOL 正交实验

管内壁表面非连续微结构微细电解加工实验工艺研究

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管内壁表面非连续微结构微细电解加工实验工艺研究

作者：孙涛涛广东工业大学

学位级别：硕士

管内壁表面非连续微结构是指在物体内表面加工出规则的微米级大面积阵列微结构。这些表面织构具有特定的功能,如导热性、疏水性等,因此为新型微电子散热技术提供了极大保障,促进了电子行业的极大发展。微电解加工技术是加工表面织构的... 详细信息

管内壁表面非连续微结构是指在物体内表面加工出规则的微米级大面积阵列微结构。这些表面织构具有特定的功能,如导热性、疏水性等,因此为新型微电子散热技术提供了极大保障,促进了电子行业的极大发展。微电解加工技术是加工表面织构的重要方法。不同于传统的机械加工技术,电解加工是阳极(工件)在电解液中以“离子”状态发生溶解,从而达到去除材料,将零件加工成型的一种技术。由于电解加工过程是以“离子”形式进行,属于非接触加工,所以具有不存在机械应力,不受材料硬度、强度等性能的限制,工具电极无损耗,适合于批量加工等优点,所以电解加工技术在微细制造领域具有广阔的发展前景。针对管内壁非连续微结构的加工工艺要求——加工出深度200-500μm,宽度300-800μm的非连续微结构,并结合三D打印技术,光刻技术等对非续微结构的加工工艺进行了探索。本文主要对管内壁非连续微结构研究的主要指标是：加工深度和加工宽度。因此本文的工艺探索也是围绕这二个方面进行的。根据管内壁非连续微结构加工的要求结合微细电解加工的工艺特点,设计了满足微细电解加工所需的实验平台和专用的夹具。因为本文是基于静态加工的工艺研究,所以实验室平台主要是关于电解液循环系统的搭建和夹具的设计。在微细电解加工中,电源的精度直接决定了最终的加工精度,该实验中采用高精度的Smart Wave SW型号脉冲电源进行加工。采用不同的加工电压,占空比,脉宽,电解液浓度等参数条件下进行试验和比较,研究发现电压、占空比、NaN03浓度、、脉冲频率和电压波形等参数对微结构的加工深度和加工宽度有显著的影响。微结构的加工深度和加工宽度随NaN03浓度的增大先增加后减小,随电压、占空比的增大而增大,脉冲频率的提高有利于微结构的加工深度增加,加工宽度降低,不同的电压波形对加工效果影响较大。经过大量的实验探索各加工参数对电解加工管内壁非连续微结构的影响规律,并通过正交性实验获得最佳电解加工的工艺方案。

关键词：表面阵列微结构微细电解电化学试验研究

整体式散热片瓦楞状翅片表面加工成形机理研究

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整体式散热片瓦楞状翅片表面加工成形机理研究

作者：卫亮广东工业大学

学位级别：硕士

随着电子工业的发展,电子产品功率越来越高。横肋式散热片作为应用最广泛的散热片结构,对其性能要求日益增高。铲削散热片工艺是通过特殊设计的机床和刀具生成连续的切屑,并且控制切屑的流动方向和弯曲半径,最终得到在基板上竖直的翅片... 详细信息

随着电子工业的发展,电子产品功率越来越高。横肋式散热片作为应用最广泛的散热片结构,对其性能要求日益增高。铲削散热片工艺是通过特殊设计的机床和刀具生成连续的切屑,并且控制切屑的流动方向和弯曲半径,最终得到在基板上竖直的翅片。一系列的翅片竖立在基板,从而形成横肋式散热片。与传统工艺比较,这种工艺需要的设备简单,也少是一种无屑的绿色制造。本文在铲削散热器宏观结构研究中,采用实验研究与数值仿真结合的方法,研究加工工艺参数对翅片形态（厚度、高度）和间距的影响。在翅片表面亚结构和微结构的研究中,发现了瓦楞状翅片表面特征的成因,并设计了实验给予证明。利用该结论,本文在原有铲削加工整体散热片的基础上,提出碾压-铲削加工法。成功制造出具有瓦楞状分形特征的翅片。主要研究内容如下（1）利用***切削模型,分析了铲削加工过程的宏观翅片和刀前角之间的关系;预测铲削加工的切削力。（2）通过铲削散热片的工艺实验,研究工艺参数对铲削散热片宏观形态（翅片高度、厚度、翅片间隔等）的影响。研究表明工业纯铝1060在铲削加工过程中,因前刀角的不同翅片明显呈现两种状态。（3）借鉴广泛研究的二维正交切削有限元模型,使用Deform软件,建立了铲削加工的有限元模型。使用该模型对铲削加工进行模拟;分析了铲削过程中翅片形态、温度和应力分布。（4）确定了A11060工业纯铝在低速加工中产生瓦楞状特征的两个原因,并设计实验予以验证。本文在铲削加工的基础上,提出了新的加工工艺：碾压-铲削工艺。该工艺特点是能够生成瓦楞状表面微观特征。（5）初步探讨了瓦楞状分形特征对于散热面积的影响。使用分形的概念分析了瓦楞状翅片的形貌。应用MATLAB软件,建立瓦楞状特征形貌的数学模型。通过该数学模型分析瓦楞状特征对翅片表面积的影响。并对利用ANSYS对瓦楞状翅片的散热效果进行了初步的分析。

关键词：散热片碾压-铲削加工有限元正交切削瓦楞状翅片

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带锯条焊接质量视觉检测系统研究

带锯条焊接质量视觉检测系统研究

作者：袁甜广东工业大学

学位级别：硕士

带锯条是应用在带锯床上的用于切割木材、金属、非金属等硬质有型材料的一种工业易损耗品。传统的带锯条是采用电子束焊或者激光焊接而成,而本课题所涉及到的独立焊接磨齿工艺采用的是精密电阻焊技术。在精密电阻焊接技术中,带锯条的焊... 详细信息

带锯条是应用在带锯床上的用于切割木材、金属、非金属等硬质有型材料的一种工业易损耗品。传统的带锯条是采用电子束焊或者激光焊接而成,而本课题所涉及到的独立焊接磨齿工艺采用的是精密电阻焊技术。在精密电阻焊接技术中,带锯条的焊接质量由多个因素决定,包括焊接时间、焊接电流、焊接压力、焊接角度(即焊接电极同粒子及锯齿的相对角度)等。其中,焊接电源控制焊接电流参数的输出,焊接压力则由伺服加压系统提供,而焊接角度在此前一直都是靠人工手动调试的。从外观上来说,带锯条的焊接质量体现在两个方面:焊粒的对中性和热影响区的面积大小,而这两个参数都是无法通过人工实时在线检测的。因此,基于机器视觉相关技术理论,结合带锯条的实际生产场景和检测需求,本文提出带锯条焊接质量的视觉检测系统,实现带锯条的焊接角度,焊粒的对中性,热影响区的面积的快速检测。论文的主要研究内容如下:1.分析带锯条的生产过程,并根据机器视觉的原理和硬件系统结构,依照带锯条焊接质量的视觉检测系统的需求结果,结合本课题带锯条的锯齿、焊粒、电极的颜色尺寸、焊盘的背景颜色、目标物体运动速度以及检测精度需求等,搭建合适的视觉系统硬件平台。2.本系统的图像检测部分分为三个部分:焊前角度检测、焊后的对中性检测、焊后的热影响区面积检测。针对这三个待检测部分的图像进行分割处理,区域处理,形态学处理以及目标边缘轮廓的处理,为不同的检测目标编写不同的图像处理算法。3.带锯条焊接质量的视觉检测系统的人机交互界面的设计与实现。论述了带锯条视觉软件系统使用的软件编写开发环境,软件的设计流程、框架结构、主要思想和功能实现。4.通过设置不同的视觉检测参数对硬质合金带锯条进行单因素焊接工艺试验,分别分析不同焊接角度、不同焊接电流以及不同对中性分别对硬质合金带锯条焊接质量的影响。

关键词：机器视觉带锯条图像处理焊接角度对中性热影响区

可常温自固化的水性氟碳无铬锌铝涂层的制备及其性能研究

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可常温自固化的水性氟碳无铬锌铝涂层的制备及其性能研究

作者：宁岳林广东工业大学

学位级别：硕士

水性氟碳无铬锌铝涂料是一种以氟碳树脂为粘结剂,金属锌铝粉末为颜料,再添加一些其他助剂（分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂）制备而成的双组分防腐涂料,该涂料以水为溶剂和稀释剂,能实现常温自固化,而传统锌铝涂料使用的是油性溶剂且... 详细信息

水性氟碳无铬锌铝涂料是一种以氟碳树脂为粘结剂,金属锌铝粉末为颜料,再添加一些其他助剂（分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂）制备而成的双组分防腐涂料,该涂料以水为溶剂和稀释剂,能实现常温自固化,而传统锌铝涂料使用的是油性溶剂且需要进行高温烧结固化。本课题研究的水性常温自固化涂料成本低,生产过程对环境无污染,施工简单,有着良好的耐蚀性和耐溶剂性,能广泛的应用于各种金属防腐工程领域。传统锌铝涂料又称达克罗,是由锌铝粉体、铬酸盐粘结剂、有机溶剂以及润湿剂,分散剂,增稠剂组成,通过高温烧结固化使涂料在金属表面成膜,使金属基体与外界隔离,并且由于锌相对铁制金属基体活性强,能对基体形成阴极保护,具有较好的耐腐蚀性,主要应用于金属表面防腐蚀。但是,达克罗涂料是一种油性涂料,需要有机溶剂才能使锌铝粉体与粘结剂充分混合,生产施工过程恶劣,对环境和施工人员健康也非常不利,并且铬酸盐粘结剂在烧结固化过程中会有未被转化的六价铬离子,而六价铬是一种强致癌物质。发达国家已经明令禁止含铬锌铝涂料的生产和使用。目前,我国也有明文规定在销售的电子电器产品严禁六价铬离子的存在。本研究课题针对传统锌铝涂料需高温烧结固化、油性、以及六价铬离子致癌物质的问题,以氟碳树脂（含氟丙烯酸）作为粘结剂,以5:1的锌铝混合粉作为颜料,并添加增稠剂、分散剂、消泡剂、润湿剂和去离子水混合,通过正交试验,优先考虑涂层的耐腐蚀性,其次是涂层的结合力,最后考虑涂层外观,确定了涂层的最优配方（锌铝混合粉30g、含氟丙烯酸50g、聚醚改性二甲基硅氧烷5g、乙二醇8g、氢氧乙基纤维素0.5g、吐温20 0.5g、去离子水10g）。本文制备涂料能实现在常温下12小时自固化,也能通过180℃烧结固化,通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射分析（XRD）、动电位极化曲线测试及电化学阻抗谱测试（EIS）等实验方法,对比分析了通过两种固化方式制备涂层的微观组织形貌、成膜性和腐蚀产物等。结果表明:涂料经常温固化和烧结固化后耐腐蚀性能基本一致,涂料适应面更广,适合不同类型的工件和工况。最后,本课题研究了硅烷预处理对涂料的性能影响,通过自制的KH560硅烷水解液和MTMS硅烷水解液对基体进行预处理,结果发现涂层的耐蚀性得到明显提升,使用MTMS硅烷水解液对基体进行预处理,制备的涂层耐蚀性更好,在3.5wt.%Na Cl溶液（pH=6）中浸泡时间可达35d。

关键词：达克罗水性氟碳树脂含氟丙烯酸常温自固化硅烷预处理

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体检中心排队系统仿真优化研究

体检中心排队系统仿真优化研究

作者：徐瑞梅广东工业大学

学位级别：硕士

随着团队体检数量越来越大,体检中心排队拥挤现象日益严重,造成体检中心效率低、顾客不满意的情况,亟需改善。由于顾客到达体检中心和体检服务时间的随机性,当服务窗口和医护人员固定时,体检人员增多,则会使顾客排队等待时间变长,导致... 详细信息

随着团队体检数量越来越大,体检中心排队拥挤现象日益严重,造成体检中心效率低、顾客不满意的情况,亟需改善。由于顾客到达体检中心和体检服务时间的随机性,当服务窗口和医护人员固定时,体检人员增多,则会使顾客排队等待时间变长,导致体检中心的服务水平下降,因此,如何合理地对体检中心的排队系统进行设计优化,既使体检中心不需要增加资源,又使顾客排队等待时间减少,进而提高体检中心的体检效率,是本文研究的目的。本文的研究内容如下:首先,结合离散事件系统仿真和仿真优化的理论思想,提出一种基于实验设计的仿真优化方法,将实验设计和离散事件系统仿真结合,通过实验设计作为优选方案的手段,借助系统仿真进行方案性能指标评价从而辅助实验寻优。该方法可以降低仿真计算的时间,较快的找出较优解。其次,分析体检中心排队系统的分类和特征,并基于体检中心存在的排队问题和仿真优化目标,提出一种选择站队规则:当顾客面对两个检查项目及以上选择下一个检查项目进行排队时,通过将排队队长与每个检查科室预设队长值进行比较,从而选择站队的规则。最后,以典型体检中心排队系统作为研究对象,运用离散事件系统仿真软件e M-Plant建立体检中心排队系统的仿真模型,进行实验设计仿真优化,接着分析仿真模型的运行性能,并使用统计分析方法分析仿真优化的结果,寻找决策变量的优解。再通过仿真实验对比,评价优化方案的优劣。通过研究得出通过优选预设队长值进行选择站队的方案,可达到体检中心排队系统优化,能有效的减少排队等候时间的结论。本文提出针对体检中心排队系统的仿真优化方法,通过实验设计调用仿真评价结果来优选排队系统,从而为各个检查科室预设队长值及其站队规则设置提供参考,有望提高体检中心服务水平和运作效率。

关键词：排队系统离散事件系统仿真实验设计仿真优化

基于FPGA的双超声振子压缩驱动电源系统设计

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基于FPGA的双超声振子压缩驱动电源系统设计

作者：莫远东广东工业大学

学位级别：硕士

纤维素燃料能源是属于新能源的一种,可以通过农作物秸秆经过粉碎与压缩得到,可以弥补我国能源紧张的局面,化解我国能源需求紧张的危机,不但符合当今社会发展的需求,而且还可以大大降低我国大气污染指数。本课题意识到传统的压缩成型环... 详细信息

纤维素燃料能源是属于新能源的一种,可以通过农作物秸秆经过粉碎与压缩得到,可以弥补我国能源紧张的局面,化解我国能源需求紧张的危机,不但符合当今社会发展的需求,而且还可以大大降低我国大气污染指数。本课题意识到传统的压缩成型环节技术不够完善,压缩出来的生物质压块体积过大,导致运输和储存成本过高,于是提出利用一台超声电源同时驱动两个性能参数相同或相近的超声振子,其中一个可以移动的,另一个固定在工作台。利用工作台与工具头同步振动的双超声振子压缩系统,以减小压块的体积。此压缩系统的研究包括以下内容：首先本论文在对超声波电源的工作原理进行充分分析的基础上,设计以FPGA为控制核心的双超声振子压缩驱动电源总体方案,对电源各个模块进行做了详细的设计,确定了以电流和相位组合频率跟踪法作为本课题的双超声振子压缩驱动电源的频率跟踪方法。其次本论文在确定双超声振子压缩驱动电源总体方案的基础上,确定了超声电源的匹配网络并对所选用的串联匹配网络做了详尽的说明。对电源的输出高频变压器进行了详细的参数设计以及其绕制做了详细的介绍。然后对驱动电源在调试过程所需的动态电感进行详尽的设计。最后本论文对双超声振子压缩驱动电源控制电路进行了详细的介绍,确定了变步长电流最大值扫频思想和相位差原理频率自动跟踪方案。还有对A/D采样模块、输出功率调节模块等FPGA硬件模块进行详细的设计。完成了人机交互界面系统设计,其中包括人机界面和通信协议。然后在对FPGA核心板进行二次开发的基础上,创建Nios Ⅱ软核及SOPC系统,使触摸屏与FPGA之间能进行良好的通信。接着对驱动电源各个模块进行PCB板设计并进行装箱,最后通过压缩装置对电源进行检验。第一,分别在无超声、单超声与双超声的情况下,对不同压缩时间压缩得到生物质压块的体积大小进行对比;第二,在不同压缩时间与输入电压下,双超声对压块的体积的影响。最后对工艺参数进行正交实验。实验结果证明了双超声对减少生物质压块体积有很大作用,进而证实了一台超声电源能良好地驱动两个超声振子,其运行状态和频率自动跟踪效果良好,达到本课题的要求。

关键词：双超声振子 FPGA 超声电源频率自动跟踪压缩

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虚拟数控加工仿真系统的研究与开发

虚拟数控加工仿真系统的研究与开发

作者：徐大敏广东工业大学

学位级别：硕士

我国数控机床使用率低的主要原因是缺乏技术熟练的编程与操作人员。传统培训方式需要比较昂贵的数控机床,一旦编程或操作有误将导致破坏性后果。利用计算机仿真技术开发仿真系统,用于对机床操作者进行操作编程的培训,降低了对实物、实... 详细信息

我国数控机床使用率低的主要原因是缺乏技术熟练的编程与操作人员。传统培训方式需要比较昂贵的数控机床,一旦编程或操作有误将导致破坏性后果。利用计算机仿真技术开发仿真系统,用于对机床操作者进行操作编程的培训,降低了对实物、实地的要求。本文针对NC机床特点,研究并开发出GSK980T型仿真车削加工系统。论文主要进行了以下具体研究工作:采用面向对象技术和VRML语言建立了由工件、机床、夹具及刀具等实体组成的仿真操作环境;通过描述它们之间的结构关系,快速、真实地显示出三维虚拟场景;采用Java语言编程,实现了仿真环境中NC代码的读入、检查、解释及数据处理;根据机床的工件、刀架及尾架等相互运动关系,建立虚拟机床运动仿真模型;根据工件由毛坯变成零件过程形状、尺寸的变化,应用参数化技术,实现加工工件的动态造型;利用VRML-JavaApplet-JavaScript的相互通信,传递NC代码数据和场景事件消息,实现了NC代码驱动的虚拟车削加工仿真;应用关键帧动画技术,以较少的帧数实现了三维仿真动画;模拟机床越程保护,对操作加工仿真过程中刀架、尾架等运动行程限位;建立友好用户界面,以HTML页面方式浏览。该系统基于VRML与Java技术,用户只需安装一个免费小巧的VRML浏览插件即可通过IE浏览器正常运行,具有平台通用、仿真效果逼真、可扩展性良好等优点。

关键词：虚拟现实数控加工仿真 VRML JAVA

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电火花加工高精度微孔研究

电火花加工高精度微孔研究

作者：梁世雍广东工业大学

学位级别：硕士

电火花加工（EDM）是常用的微孔加工方法,但是加工过程中工具电极损耗,排屑困难等原因,影响微孔加工精度。为及时排出加工屑,研究人员采用电极摇动、超声辅助或改变电极形状等方法,提高排屑效果,然而极少兼顾电极损耗对加工精度的影响;... 详细信息

电火花加工（EDM）是常用的微孔加工方法,但是加工过程中工具电极损耗,排屑困难等原因,影响微孔加工精度。为及时排出加工屑,研究人员采用电极摇动、超声辅助或改变电极形状等方法,提高排屑效果,然而极少兼顾电极损耗对加工精度的影响;为预测电极损耗并对其进行补偿,研究人员建立了多种预测模型,然而电火花加工过程复杂随机,理论模型通常无法预测确切的电极损耗,经验模型只适用于特定加工条件和特定的工具电极和工件材料组合。为解决这些问题,本文通过对加工屑的排出过程进行了建模分析,基于分析结果,采用电极螺旋进给来促进加工屑的排出,提高了微孔加工的形状精度;同时为减少电极损耗引起的深度误差,本研究提出一种定点检测轴向补偿法来对电极损耗进行精确补偿,最终通过螺旋进给+定点检测轴向补偿的方法实现了高精度微孔的放电加工。本文的主要内容如下:1)提出定点检测轴向补偿法加工高精度微孔的方案,通过多次重复进给逐次逼近的方式降低深度误差,即每完成一次进给加工之后,电极移动到固定参考点检测电极轴向损耗,依据实测的电极损耗值计算深度误差,若深度误差大于设定误差,则将Z轴坐标置零,并将电极移动至加工区域,进行第二次进给加工（进给深度与前一次一样）,每次重复,材料的去除量均降低,因此电极的损耗值会逐次减少,也就是加工深度值会逐次逼近设定值,如此往复,直至加工深度误差达到设定的误差范围为止。2)运用ANSYS软件FLUENT模块,对电火花加工微孔进行间隙流场仿真。对比直线进给和螺旋进给在加工不同深度孔流场的差异。由仿真结果可知,电极螺旋进给的排屑效果优于直线进给,加工碎屑更容易排出。3)电极直线进给在钛合金工件加工微孔深度误差实验研究。对比无补偿、均匀损耗法和定点检测轴向补偿法加工不同深度微孔的差异,利用短脉冲和长脉冲两种电源,钨钢、黄铜和紫铜三种电极验证所提方法有效性,结果表明不同电极材料组合以及不同放电能量,所提方法都可加工出接近预期深度的孔,深度偏差精准控制在0.8%以下,距离预期深度最小相差0.106?m,但黄铜和钨钢加工形状精度差,由于加工屑堆积,孔底部存在孤岛和台阶问题,严重影响孔的形状精度,紫铜电极加工效果最佳。4)电极螺旋进给在钛合金工件加工高精度微孔实验研究。针对钨钢直线进给加工微孔形状精度差问题,研究结果表明,电极螺旋进给+定点检测轴向补偿法不仅可以促进加工屑的排出,消除孤岛,获得良好的形状精度,而且可以极大降低微孔的深度误差。

关键词：电火花加工高精度间隙流场加工碎屑

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瓷砖超声辅助磨削振子研制与试验

瓷砖超声辅助磨削振子研制与试验

作者：郭刚广东工业大学

学位级别：硕士

瓷砖磨边工序在瓷砖生产过程中起到了非常重要的作用。目前的加工方式主要是传统磨削加工,但是它存在着效率低、能耗大等问题。超声辅助磨削加工是将超声加工与传统磨削加工相结合,充分运用这两种加工手段的优点,使得这种加工方式相对... 详细信息

瓷砖磨边工序在瓷砖生产过程中起到了非常重要的作用。目前的加工方式主要是传统磨削加工,但是它存在着效率低、能耗大等问题。超声辅助磨削加工是将超声加工与传统磨削加工相结合,充分运用这两种加工手段的优点,使得这种加工方式相对比传统磨削加工而言,可以提高效率、降低能耗、减少环境的污染等优势。本文主要对超声辅助磨削加工振子进行试制与研究,证明超声辅助磨削加工相对比传统磨削加工而具有的优势,主要研究的内容包括以下几个方面:第一、根据超声的生成机理以及超声波传播的运动学规律,从超声波的波动方程求解出质点运动的一般解,来分析超声波传播的一般规律。同时了解了超声波传播的能量分布情况及能量守恒条件。通过对超声波在金属材料中的传播特性的了解,分析了在超声波作用下,金属材料的应力与应变的相关变化规律,也了解了超声波在金属材料边界面上所出现的透反射现象,这种现象可能会在超声波传递的过程出现能量损失的情况,为而后的超声辅助磨削振子的设计提供了理论依据。第二、对超声辅助磨削加工振子进行结构设计,主要是设计超声换能器、变幅杆及振子头。由超声波的产生及传播特性,设计出适合于实际磨削加工的相关的超声振动系统的技术参数,并且计算出超声辅助磨削加工振子的加工尺寸。第三、对所设计的超声辅助磨削加工振子进行试验验证,论证其是否与所设想的相符。主要的试验包括:(1)有限元仿真试验,试验主要是对所设计的几何参数进行建模动态分析,也验证了所设计的符合超声振动要求,在振子头的位置产生了超声振动并且振幅为最大值。(2)阻抗分析试验,试验主要是验证对设计并且加工完成的样品进行阻抗测试,分析其基本的超声技术参数,包括谐振频率、反谐振频率、动态电抗、机械品质因素、机械耦合系数等,通过对得到的特性曲线图以及测试的技术参数分析,所设计的符合超声振动要求,并且达到优化的要求。(3)实际加工对比试验及磨削力测试,将制造的超声辅助磨削加工振子样品安装于试验平台上,与传统磨削加工设备进行加工试验对比,并以表面粗糙度作为评判依据。通过最后得到的测试结果绘制出折线图,从图中看出超声辅助磨削加工在相同时间内加工出的表面质量要优于传统磨削加工,还看出随着加工时间的增长,传统磨削加工的表面质量出现的降低的情况,超声辅助磨削加工并未出现该明显现象。同时对超声辅助磨削加工进行磨削力测试,分析其三个方向的磨削力的大小。通过数据判断出所设计、制造的超声辅助磨削振子符合实际加工需要,并且整个加工过程中受力情况趋于稳定状态,满足实际加工条件。最后,通过一系列的分析对比,得出了所构想的将超声加工与传统磨削加工相结合的加工方式是能够达到所预想的结果。同时在试验的测试下,其实际加工特性是优于传统磨削加工的,这也验证超声加工在运用到实际加工领域是起到了积极作用的。

关键词：超声辅助磨削瓷砖磨边谐振频率机械品质因素