附件化超声振动工作台设计及有限元优化分析

论文摘要

超声振动辅助加工为合金材料、硬脆材料和复合材料等难加工材料提供了有效的机械制造解决方案,超声振动辅助加工装置结构复杂、专业化程度高、使用可靠性差等因素制约了超声加工技术的推广及民用化历程。为了推广超声振动辅助加工的应用范围,基于超声能量传播原理,设计了一种机床附件化的超声振动工作台,能够方便地安装于加工中心上为工件提供超声振动辅助加工。首先,选用2种材料对工作台进行整体结构设计,通过模态分析确定工作台的工作频率及振动形式,使用谐响应分析揭示工作台工作时的稳定情况。其次,采用多目标优化方法对工作台进行结构优化,在保证总模态变形量不变的情况下降低振动台的质量,以减小超声能量损耗的同时提高振动状态的可靠性。最后,对比优化前后的有限元分析结果确定工作台材料并进行尺寸调整,使其更加符合实际加工需要。分析结果表明,45#钢工作台在工作时的振动稳定性要好于Cr12Mov钢工作台,但Cr12Mov钢工作台具有较大振幅。通过多目标优化使得振动台的总体质量降低27%,其工作频率同时降低11%,优化后2种工作台的共振频率带宽相差较小。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王岩,林彬,东野广恒,董颖怀,赵静楠,张晓峰

关键词: 超声振动工作台,结构设计,多目标优化,谐响应分析,谐振频率

来源: 北京航空航天大学学报 2019年08期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 天津科技大学机械工程学院,天津大学先进陶瓷及加工技术教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金(51505334),天津市自然科学基金(18JCQNJC05200),天津市高等学校科技发展基金(2018KJ116)~~

分类号: TG663

DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0698

页码: 1589-1596

总页数: 8

文件大小: 426K

下载量: 302

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