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题名复频超声中自由质量块的应用及试验研究
被引量：3
- 1
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作者
方桂飞
王时英
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机构
太原理工大学机械工程学院及精密加工山西省重点实验室
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2018年第10期191-194,共4页
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基金
山西省工业科技攻关计划项目(20080321048)
国家自然科学基金项目(51575375)
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文摘
复频超声加工是在超声加工的基础上,通过自由质量块引入一低频振动,高、低频振动共同完成切削的加工方式。复频超声加工方法能够增大钻头输出端的冲击动应力,提高加工效率,因此是一种应用前景良好的硬脆材料加工方法。分析了复频超声振动系统的工作原理,并根据复频超声振动系统的运动特点,建立了复频超声装置加工硬脆材料的数学模型,研究了自由质量块在加工过程中的作用。陶瓷材料加工试验表明,材料去除率随着自由质量块厚度的增大而增大,且其变化幅度随厚度的逐渐增加越来越明显;很好的验证了理论分析的准确性。对比不同加工时间的试验,结果表明材料去除率的增长率随加工时间的增加而增加,说明材料去除机理遵循裂纹产生、裂纹扩展和材料去除的规律。
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关键词
复频超声加工方法
自由质量块
数学模型
陶瓷材料
材料去除率
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Keywords
Multi-Frequency UltrasonicMachining Method
Free Mass Block
Mathematical Model
Ceramic Materials
Material Removal Rat
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TG663
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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题名不同自由质量块对复频超声加工效率的影响
被引量：1
- 2
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作者
胡叶妮
王时英
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机构
太原理工大学机械工程学院及精密加工山西省重点实验室
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2020年第7期59-62,共4页
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文摘
通过对陶瓷材料的材料去除机理分析,发现了其材料去除率随超声振动频率的增大、碰撞粒子总数的增多、施加静压力的增大而增大。采用了复频超声加工方法对不同自由质量块下超声振动的频率进行了测量,发现了对于同样直径的自由质量块,球形自由质量块产生的低频频率比圆柱形自由质量块产生的低频频率高。通过对不同自由质量块下的陶瓷材料进行超声钻孔实验,发现了对于圆柱形自由质量块,其对应的材料去除率在一定范围内随直径(质量)的增大而增大,而球形自由质量块对应的材料去除率在一定范围内随直径(质量)的增大先增大后减小。且对于同样直径的自由质量块,球形自由质量块对应的材料去除率要比圆柱形自由质量块对应的材料去除率更高,加工效率更好。直径为6mm的球形自由质量块对应的材料去除率最高,为123(mg/min),而不放入自由质量块对应的材料去除率最低,为23(mg/min)。
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关键词
自由质量块
复频超声加工
陶瓷材料
材料去除率
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Keywords
Free Mass
Multi-Frequency Ultrasonic Processing
Ceramic Materials
Material Removal Rate
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TH12
[机械工程—机械设计及理论]
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题名超高导热陶瓷复频超声加工的基础试验研究
被引量：2
- 3
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作者
霍瑞超
王时英
吕明
李一
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机构
太原理工大学机械工程学院
精密加工山西省重点实验室
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2021年第4期86-89,共4页
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基金
山西省自然科学基金项目(201801D121176)。
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文摘
超高导热陶瓷基板作为新一代大规模集成电路的理想封装材料,其硬脆特性为加工带来了极大的困难。在工程陶瓷传统超声加工理论的基础上,针对因超声波发生器功率有限造成的传统单频超声加工振幅难以提高的问题,通过添加自由质量块引入低频大振幅振动的方法,实现了复频超声加工;针对因自由质量块的非正常碰撞造成复频超声加工单元频率不稳定的问题,对自由质量块进行优化设计,有效提高了装置的稳定性;针对因低频大振幅振动引入造成工件出入口处崩边现象加剧的问题,设计了自由质量块捕捉装置,搭建了“刚柔并济”的复频超声加工试验系统;针对影响其加工效率的工艺参数进行了试验研究,试验结果表明:与传统超声加工方法相比,在合理选择自由质量块和轴向静压力的条件下,该方法在保证加工精度的同时,可大幅提高加工效率。
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关键词
复频超声
自由质量块
崩边现象
超高导热陶瓷
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Keywords
Multi-Frequency Ultrasonic
Free Mass
Edge Collapse Phenomenon
Ultra-High Thermal Conductivity Ceramics
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TG663
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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题名工程陶瓷孔复频超声加工方法的研究
被引量：2
- 4
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作者
方桂飞
王时英
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机构
太原理工大学机械工程学院及精密加工山西省重点实验室
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2018年第3期44-46,共3页
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基金
山西省工业科技攻关计划项目(20080321048)
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文摘
超声加工方法广泛应用于工程陶瓷等硬脆材料的加工生产中。传统超声加工方法运动部件较多,操作复杂,为提高加工效率、降低成本,提出了复频超声加工方法,并建立了自由质量块的数学模型,分析了复频超声加工方法的加工原理,设计并加工了一套复频超声加工装置,并对陶瓷材料进行了实验研究,得到不同加工条件下各试件的材料去除率;比较各试件的材料去除率,发现复频超声加工方法相较于传统超声加工,其加工效率可以提高3倍,这为复频超声加工的设计及推广提供了理论指导。
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关键词
复频超声加工
自由质量块
工程陶瓷
加工效率
数学模型
材料去除率
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Keywords
Multi-Frequency Ultrasonic Machining
Free Mass
Engineering Ceramics
Machining Efficiency
Mathematical Model
Material Removal Rate
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名一种复频超声加工钻的设计及有限元分析
被引量：1
- 5
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作者
胡叶妮
王时英
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机构
太原理工大学机械工程学院及精密加工山西省重点实验室
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2019年第9期13-16,共4页
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基金
山西省工业科技攻关计划项目(20080321048)
国家自然科学基金项目(51575375)
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文摘
针对工程陶瓷等材料耐磨、抗高温但具有很高的硬度和较大的脆性,加工困难,提出了复频超声加工钻,即在变幅杆和钻杆之间放置一个自由质量块,让超声电源发出的高频和自由质量块引起的低频共同振动完成切削的一种超声加工钻,以提高钻头输出端的冲击力和加工效率。为了研究球形自由质量块对复频加工效率的影响,设计了一种可以放置球形和柱形自由质量块的复频超声加工钻,计算了具有圆锥形过渡的阶梯形变幅杆的具体尺寸和相关参数。最后对这种复频超声加工钻进行了有限元分析,发现其振动频率在一定范围内随钻杆伸出变幅杆长度的增大而减小,且满足实验规定的频率范围。
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关键词
工程陶瓷
复频超声加工钻
变幅杆
自由质量块
有限元分析
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Keywords
Engineering Ceramics
Multi-Frequency Ultrasonic Machining Drilling
Amplitude Transformer
Free Mass Block
Finite Element Analysis
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TH12
[机械工程—机械设计及理论]
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题名复频超声加工中的非线性特征研究
- 6
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作者
刘志远
王时英
卢枫
刘贝贝
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机构
太原理工大学机械与运载工程学院
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出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2022年第1期94-99,共6页
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基金
山西省自然科学基金资助项目(201801D121176)
山西省重点研发计划资助项目(201903D121068)。
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文摘
在复频超声加工过程中,自由质量块由于多次随机碰撞会产生复杂的非线性运动,针对这一问题,在分析了自由质量块运动特性的前提下,建立了其振动系统的时域离散动态映射状态矩阵,求得了振动过程的吸引子或吸引盆。根据初始状态参数和动力学参数,采用面向集合的数值计算方法(GAIO),求出了自由质量块的位移函数曲线和速度函数曲线;分别取不同的细分次数n=8,16,24,对自由质量块的位移函数曲线进行了对比分析,将通过高速摄像机拍摄的自由质量块的非线性运动结果和GAIO计算的非线性运动结果进行了对比分析。研究结果表明:在不同细分次数的比较过程中,在准确性上,细分次数n=16时绘制的位移函数曲线优于n=8时绘制的曲线,在计算时间上要少于n=24;高速摄像机拍到的实验结果与GAIO算法下的计算结果的相对误差均在5%以内,证明了GAIO算法的优越性。
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关键词
复频超声加工
非线性特征
自由质量块
面向集合的数值计算方法
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Keywords
multi-frequency ultrasonic machining
nonlinear characteristics
free mass
global analysis of invariant objects(GAIO)
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TH113.1
[机械工程—机械设计及理论]
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