机械工程师
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MEC HANIC AL ENGINEER
M ECHANICAL MECHANICAL 超声振动去毛刺工具头的设计及振动特性分析 袁野杰，魏周玲，傅波
溴代环丙烷
（四川大学机械工程学院，成都610065）
摘要：针对深孔、盲孔、交叉孔等难加工位置处毛刺的去除需求，对超声振动去毛刺系统进行了研究。分析了超声振动去毛 刺系统的组成结构，对纵扭复合超声振动去毛刺工具头进行了设计，利用ANSYS对其振动特性进行了分析，对其结构进行了优化，最后给出了合适的超声振动去毛刺工具头结构，为超声振动去毛刺系统的进一步研究打下了基础。
关键词：超声振动去毛刺；纵扭振动工具头；模态分析；ANSYS
中图分类号:TG 717文献标志码:A
文章编号：1002-2333（2020）04-0022-04
Design and Analysis of Ultrasonic Deburring Tools
YUAN Yejie,WEI Zhouling,FU Bo
(School of Mechanical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)
Abstract:An ultrasonic vibration deburring system is studied for removing burrs in deep holes,blind holes and cross holes.The components of the deburring ultrasonic vibration system are analyzed.The structure of longitudinal-torsional composite vibration deburring tool is designed.The vibration characteristic is analyzed by using ANSYS,and the structure is optimized.The appropriate ultrasonic vibration deburring tool structure is proposed.The results lay a foundation for
further study on the ultrasonic vibration deburring system.
小肥羊军博店Keywords:ultrasonic deburring;longitudinal-torsional vibration tool;modal analysis;ANSYS
0引言
在现代制造领域中，大多数加工方法均不可避免使加工零件产生毛刺，这将影响零件的精度及后续的加工和装配，降低机械产品的整体性能，甚至会危及设备的安全运行[1]。因此，去毛刺是机械加工中一道不可缺少的工序。随着材料技术、精密机械等领域的不断发展，对加工零件中的深孔、盲孔、交叉孔等特殊位置毛刺的去除要求越来越高，加之节能环保的要求，研究新型去毛刺方法势在必行[2]。本文对超声振动去毛刺系统进行了研究，重点对工具头进行了设计和仿真优化，为超声振动去毛刺系统在生产中的应用打下基础。
结核菌抗体1超声振动去毛刺系统的组成结构
毛刺是工件加工后残留在工件母体上的一小部分材料，要去除它必须使去除毛刺的应力超过其极限应力。将定值或周期性外力作用于毛刺材料上，使其达到疲劳强度极限而失效或发生变形并超过临界断裂应变，毛刺即可去除。超声振动去毛刺时，去毛刺工具头在超声振动系统的驱动下周期性地碰撞毛刺，致使毛刺反复受力，当所受力超过了毛刺材料的屈服极限时，毛刺即被折断切除，从而达到去除毛刺的目的[3]。
本文研究的超声振动去毛刺系统主要由超声波发生器、换能器、变幅杆和去毛刺工具头组成，如图1所示。超声波发生器1输出的高频电信号经由换能器2转换成纵向机械振动，随后传递给变幅杆3进行振幅放大，最后将高频定振幅传输给去毛刺工具头4，工具头在超声振动驱动下对工件上的毛刺进行
高速撞击，直至毛刺断裂去除，并使工件表面达到一定的平整度。该系统采用夹心式压电超声换能器，此类换能器容易制造，成本低廉，且机电能量转换效
袁兴华率高，性能稳定，在功率超声领域应用广泛[4-5]。2超声振动去毛刺工具头的设计
工具头是超声振动去毛刺系统的重要组成元件，其振动模式对毛刺的去除质量有重要影响。该系统工具头采用了纵扭振动模式，将纵振和扭转振动复合在一起，以期实现对交叉孔等特殊位置毛刺的高效率去除。
为了实现纵扭振动，需要在工具头处将超声换能器的纵向振动转换为扭转振动。传统的将纵向振动转换为扭转振动的方法是利用2个换能器在变幅杆的两端进行作用，形成推挽式的扭转振动，可获得较大的输出功率，但转换效率不高。系统采用在传振杆上开出若干斜槽，使纵向振动在传振杆中传播时出现扭转分量，实现振动模式之间的转换，以获得较大输出功率和转换率的扭转振动[4]。系统去毛刺工具头结构如图2所示，工具头的刀柄由一段圆柱实体和一段筒壁开有斜槽的圆筒构成，斜槽将输入端传递的一部分纵向振动转换成扭转振动。工具头的初始尺寸按照谐振频率28kHz ，应用传输矩阵法计算得到[6]。
图1超声振动去毛刺系统
1.超声波发生器
2.换能器
尿苷3.变幅杆
4.去毛刺工具头楼钟
5.工件
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