微孔超声振动钻削装置设计.pdf

第３５卷 第６期 轻工机械 Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．６ 　 ２０１７年１２月 　 ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ 　 Ｄｅｃ．２０１７ 　 　［新设备 ·新材料 ·新方法］ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５２８９５．２０１７．０６．０１３ 微孔超声振动钻削装置设计 张　建，张敏良，岳耀波，王　辉 （上海工程技术大学机械工程学院，上海　２０１６２０） 摘　要：针对目前传统钻床钻削微孔存在的局限性，基于超声振动钻削基本理论，课题组设计了一套超声轴向振动钻削 装置，用于对微孔进行钻削加工。并基于ＡＮＳＹＳ软件运用有限元法对超声振动装置的核心微孔部件变幅杆进行动力学 特性仿真研究，得到变幅杆的固有频率和振型以及在变幅杆达到共振时的自由端振幅，从而获得变幅杆的振幅放大系数 等参数，设计了高振幅放大比变幅杆。该超声振动钻削装置可直接安装在摇臂钻床主轴上进行微孔的钻削加工，并得到 高质量的微孔。该设计有效解决了传统钻削的不足。 关　键　词：超声振动钻削；微孔；振动装置；变幅杆；有限元分析 中图分类号：ＴＧ５２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５２８９５（２０１７）０６００５７０５ ＤｅｓｉｇｎｏｆＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＡｘｉａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎＤｒｉｌｌｉｎｇ ＤｅｖｉｃｅｆｏｒＭｉｃｒｏｐｏｒｅｓ ＺＨＡＮＧＪｉａｎ，ＺＨＡＮＧＭｉｎｌｉａｎｇ，ＹＵＥＹａｏｂｏ，ＷＡＮＧＨｕｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｉｎｄｒｉｌｌｉｎｇｍｉｃｒｏｈｏｌｅｓ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇ，ａｓｅｔｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｘｉａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｆｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｏｆｍｉｃｒｏｈｏｌｅｓ．ＴｈｅＦＥＭｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｅｈｏｒｎ＇ｓｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｔｈｅｈｏｒｎｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅ ｆｒｅｅｅｎｄｏｆｔｈｅｈｏｒｎｉｎｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｔａｔｅ，ａｎｄｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｈｉｇｈａｍｐｌｉｔｕｄｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｈｏｒｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅｃｏｕｌｄｂｅｄｉｒｅｃｔｌｙ ｉｎｓｔａｌｌｅｄｉｎｔｈｅｒａｄｉａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓｐｉｎｄｌｅｆｏｒｔｈｅｍｉｃｒｏｈｏｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｈｏｌｅ ｗａｓｇｏｔｔｅｎ．Ｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｐｏｒｅ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ；Ｈｏｒｎ；ＦＥＡ（ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ） 　　随着科技的飞速发展，微孔加工在机械制造、航空 １　总体结构设计 航天、汽车、仪器仪表、电子和自动控制等领域的应用