超聲旋壓工具頭的結構設計及諧振性能研究.pdf

1、由于旋壓成型件具有結構完整、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。本課題組及其他學者的研究發(fā)現(xiàn)，載荷過大是導致旋壓失穩(wěn)的主要原因。
　　因此本文將超聲波引入旋壓工藝，研發(fā)設計超聲波旋壓裝置。由于旋壓裝置具有長懸臂結構，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合的方法，對全波長變幅桿

2、進行了分段設計;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合的方法對工具頭進行了強度和剛度的校核，并結合實際工況要求對工具頭進行了改進設計。
　　通過研究得到全波長雙節(jié)點變幅桿的設計方法——分為兩個半波長階梯變幅桿進行設計，然后耦合而成。通過對旋輪的三個關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、頭的設計提供了依據(jù);通過對載荷工況下工具頭的應力應變的仿真，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，對工具頭的改進設計方法進行了探討，得到了改進設計的思路和方法。
　　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論的正確性，為超聲減薄旋壓工具頭的設計制造提供了一條可行途徑，對超聲技術應用