在难切削材料的微小孔电火花加工中,电火花机床的电极丝一般由机床电主轴端部引入导向套中定位,基于此设计一种通孔式超声系统。所设计的指数过渡阶梯形变幅杆能将两种单一形变幅杆的优势结合起来,且便于电极丝的放入。结合所购置的超声发生器和换能器将此变幅杆的谐振频率设计为43 kHz,大端面设计为20 mm,小端面设计为12 mm。计算其余参数后使用ANSYS进行有限元分析、参数优化,并对加工后的超声系统进行阻抗分析试验,再安装于电火花机床上对不同材料进行微孔加工,观测入口形貌。计算与试验表明仿真优化后的超声系统的频率与实际频率相差很小,稳定性较高;添加超声加工微孔,不论是加工效率还是孔的表面形貌,都比普通电火花加工质量好。试验结果验证了该超声系统符合初始设计要求。

超声变幅杆是功率超声振动系统中的重要组成部件.本文以一个实际应用为例通过解析法设计一个半波长圆锥形变幅杆,并用有限元软件ANSYS对变幅杆进行模态分析,确定变幅杆的固有频率.最后用有限元法对带工具的变幅杆进行修正设计,使变幅杆的某阶固有频率和系统工作频率相等,确保变幅杆在工作中能够可靠地纵向共振.

采用有限元方法分析了超声切割刀片与变幅杆的匹配规律,探讨了切割刀片几何尺寸的变化对变幅杆与切割刀片组合体固有频率的影响.分析结果表明:随着切割刀片长度的增加,变幅杆与切割刀片组合体的固有频率下降,而振幅放大倍数呈增大趋势;切割刀片宽度增加,固有频率下降;切割刀片的材料性质对整体谐振频率有很大影响.验证实验表明,有限元分析结果与实验结果基本一致.

塑料制品种类繁多，应用广泛。在生产过程中用超声塑料焊接机对热塑性硬质塑料制品进行焊接，与用溶剂粘接或用烙铁熔接等方法比较起来，有许多优点。超声塑料焊接，焊接时间很短，操作简便而安全，焊接过程自动化，焊接牢固，焊缝平整美观，被捍接件不会变形，不必加入液剂和焊剂，没有污染。超声塑料焊接技术的应用，在国外已有近二十年的历史，焊接机的型号和规格已经系列化。近年国内一些工厂先后引进了国外生产的超声塑料焊接机，用于塑料制品如自行车尾部的盆料反光器、化妆品塑料容器、打火机塑料外壳等的焊接，但国内尚未见有超声塑料焊接机产品。

为了探究在混粉电火花加工中,将超声施加于工件对加工效果的影响,在成型电火花机床的基础上自行设计了一套工件附加超声的混粉电火花加工装置。并对TC4钛合金分别使用普通混粉电火花和超声混粉电火花进行加工,利用正交试验法通过极差分析确定两种加工方式的最优参数,通过对比试验,综合分析两种加工方式的试验结果。研究表明,在混粉电火花加工TC4钛合金过程中,将超声附加在工件上,加工时间减少了10%,表面粗糙度减少了15%,研究结果为实现TC4钛合金高效高质量的加工提供了参考。