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超聲功率放大器在柔性模沖壓技術(shù)中的應(yīng)用

閱讀:133        發(fā)布時(shí)間:2023-3-16

  實(shí)驗(yàn)名稱:超聲輔助聚氨酯沖裁工藝研究

  研究方向:復(fù)合材料

  測(cè)試目的:

  聚氨酯沖裁是一種典型的柔性模沖壓技術(shù),采用聚氨酯制成的富有彈性的彈性墊替代傳統(tǒng)剛性模具中的凸、凹模,將聚氨酯彈性體墊與金屬模具配合,以實(shí)現(xiàn)沖裁。最早的柔性模沖壓技術(shù)起源于19世紀(jì)末,該技術(shù)可在一定程度上解決沖裁過(guò)程中出現(xiàn)的劃擦問(wèn)題。此后,柔性模沖壓技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展日趨成熟,并在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,其中最著名的就是采用格林橡膠模沖壓法制造的飛機(jī)面板[6],由此可見(jiàn)該技術(shù)可用于加工精度較高、缺陷較少的零件。雖然柔性模沖壓技術(shù)都已有了較成熟的機(jī)理研究和應(yīng)用,但仍存在一些問(wèn)題,例如:①凹、凸模對(duì)中精度較高,難以對(duì)中;②利用聚氨酯沖孔的方法缺少能夯實(shí)理論基礎(chǔ)的力學(xué)仿真;③聚氨酯沖孔對(duì)??咨疃扔休^高要求,通常得到的沖孔圓角帶過(guò)大。針對(duì)上述問(wèn)題,本文主要研究了以下內(nèi)容:①設(shè)計(jì)并搭建了聚氨酯微孔陣列沖裁裝置,并進(jìn)行單因素沖裁實(shí)驗(yàn);②探究了沖孔直徑和斷面質(zhì)量隨板料厚度、模孔深度、沖裁力及沖裁速度變化的規(guī)律;③采用解析法設(shè)計(jì)變幅桿,進(jìn)行了有限元優(yōu)化,并進(jìn)行超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實(shí)驗(yàn),探究超聲振動(dòng)對(duì)沖裁過(guò)程的優(yōu)化作用。

  測(cè)試設(shè)備:信號(hào)發(fā)生器、ATA-4052功率放大器、換能器、變幅桿;

  實(shí)驗(yàn)過(guò)程:

超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁裝置的模型

圖:超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁裝置的模型

  主要模塊包括由換能器、變幅桿等組件組成的超聲模塊,由模柄套筒、上模架、下模架等構(gòu)成的模架模塊及由沖頭、容框凹模、頂桿、聚氨酯墊等構(gòu)成的模具模塊。

裝置實(shí)物圖

圖:裝置實(shí)物圖

  可見(jiàn)換能器、變幅桿和沖頭裝配成超聲模塊,換能器和變幅桿之間使用緊固螺栓連接;通過(guò)變幅桿的法蘭盤將超聲塊安裝于上模架的上表面,法蘭盤下方的定位臺(tái)。

  實(shí)驗(yàn)選用信號(hào)發(fā)生器和ATA-4052功率放大器組成超聲模塊中的超聲電源,用于提高頻率固定的高頻振蕩符號(hào)。信號(hào)發(fā)生器是一款功能較全面的雙通道函數(shù)/任意波發(fā)生器,其輸出正弦波形頻率可達(dá)60MHz,采樣率達(dá)500MSa/s,但存在輸出信號(hào)幅度最大值較小的問(wèn)題,并不能滿足加工所需的振幅,故需搭配ATA-4052超聲功率放大器以放大其幅度。二者共同作用維持了超聲波振動(dòng)振幅的穩(wěn)定輸出。

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  實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

  1本文設(shè)計(jì)了一套聚氨酯微孔陣列沖裁的裝置,設(shè)計(jì)并裝配了超聲輔助模塊,進(jìn)行了超聲振動(dòng)優(yōu)化聚氨酯沖裁工藝研究。提出了在一個(gè)沖壓行程內(nèi)先后完成剛性模落料和柔性模沖孔的特殊工藝。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)探究了模孔深度、沖裁力和沖裁速度對(duì)沖裁過(guò)程和加工件質(zhì)量的影響規(guī)律,驗(yàn)證了超聲振動(dòng)優(yōu)化工藝和改善沖裁件質(zhì)量的作用。

  2通過(guò)設(shè)計(jì)、裝配超聲模塊進(jìn)行振幅的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)振幅隨著電源信號(hào)輸入幅度的增加而增大。超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,深度分別為200、300、400μm的??拙軟_孔成功,并得到帶有微孔陣列的落料件;調(diào)整電源信號(hào)幅度進(jìn)行超聲輔助沖裁實(shí)驗(yàn),并對(duì)沖孔斷面進(jìn)行觀測(cè),結(jié)果表明,超聲振動(dòng)能改善沖孔的斷面形貌,且隨著振幅的增加,沖孔斷面光亮帶的比例由未施加超聲振動(dòng)時(shí)的57%增大到81%,斷面質(zhì)量得到顯著改善。

  安泰ATA-4052高壓功率放大器

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圖:ATA-4052高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

  本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線,且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商,樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。




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