[發明專利]超聲輔助加工聲學系統的超聲電源功率調整模型建模方法

有效

• 申請號: 201611138430.5
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106650070B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 陳寧池;胡小平;于保華;劉東海;邢文慧
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 33246 浙江千克知識產權代理有限公司
• 代理人: 周希良;張瑜<國際申請>=<國際公布>=

一種超聲輔助加工聲學系統的超聲電源功率調整模型的建模方法，其具體步驟如下：步驟一，基于振幅參數關系式及ABAQUS有限元仿真諧響應分析，理論分析與超聲聲學系統振幅相關的參數與振幅的理論關系；步驟二，以理論分析為基礎設計并搭建超聲輔助加工振幅測試實驗平臺，采用控制變量法分析各個參數對振幅的單因素影響及綜合影響并獲取樣本數據；步驟三，借助MATLAB運用多元線性回歸分析法對樣本數據進行回歸分析并優化后建立以振幅為因變量的指導模型；步驟四，基于以振幅為因變量的指導模型為基礎進行反推得出超聲輔助加工聲學系統定振幅輸出的超聲電源功率調整模型；步驟五，任選一把尖形刀對超聲電源功率調整模型進行實驗驗證。

技術領域

本發明涉及一種超聲輔助加工聲學系統定振幅輸出的超聲電源功率調整模型的建模方法。

背景技術

蜂窩復合材料具有的高比強度和高比剛度，以及耐高溫、絕緣性和不易燃燒等眾多優點，在航空航天、汽車、艦船和建筑等領域廣泛應用。但由于其結構的正交各向異性，使得蜂窩復合材料的高效高質加工成為推廣它更廣泛應用的瓶頸。超聲輔助加工技術引入蜂窩復合材料加工領域，能夠有效地解決傳統銑削加工中存在的粉塵污染嚴重、加工效率低下、被加工零件表面質量低等問題。根據蜂窩復合材料斷裂特性，對不同力學性能的蜂窩復合材料，理想的聲學系統輸出振幅各不相同。在超聲加工時，要求刀具的輸出振幅恒定在理想值附近，以使加工效率及加工質量最佳。考慮加工件幾何形狀、加工工藝和刀具的耐磨性，加工同一種蜂窩復合材料時可能選用不同材質、不同幾何形狀的刀具。根據聲學理論，刀具作為聲學系統的靜態負載、加工過程中切削力作為聲學系統的動態負載，都會影響刀具作為輸出端的振幅。但查閱眾多國內外文獻，目前少有學者就超聲輔助加工聲學系統的定振幅輸出技術進行相關研究，缺乏切實可行的為獲取超聲輔助加工聲學系統定振幅輸出，調整超聲電源功率的指導模型。

發明內容

本發明提供了一種為了在采用不同刀具和加工工藝時，都能保證超聲加工特定蜂窩復合材料的定振幅輸出的超聲輔助加工聲學系統的超聲電源功率調整模型的建模方法。

本發明采用的技術方案是：

一種超聲輔助加工聲學系統的超聲電源功率調整模型的建模方法，其具體步驟如下：

步驟一，基于振幅參數關系式及ABAQUS有限元仿真諧響應分析，理論分析與超聲聲學系統振幅相關的參數與振幅的理論關系，其中振幅參數關系式為：

式中A₁、A₂、A₃、A₄為常數參數，Z_F為負載，I為電流，f為諧振頻率，A為振幅；

步驟二，以理論分析為基礎設計并搭建超聲輔助加工振幅測試實驗平臺，采用控制變量法分析各個參數對振幅的單因素影響及綜合影響并獲取樣本數據；

步驟三，借助MATLAB運用多元線性回歸分析法對樣本數據進行回歸分析并優化后建立以振幅為因變量的指導模型，以振幅為因變量的指導模型為：

A＝46.21+1.44P-2.18M+0.83L (2)

式中A為振幅，P為超聲電源功率，M為尖形刀質量，L為尖形刀長度；

步驟四，基于以振幅為因變量的指導模型為基礎進行反推得出超聲輔助加工聲學系統定振幅輸出的超聲電源功率調整模型，定振幅輸出的超聲電源功率調整模型為：

P＝0.69A+1.51M-0.58L-32.09 (3)

式中P為超聲電源功率，A為振幅，M為尖形刀質量，L為尖形刀長度；

步驟五，任選一把尖形刀對超聲電源功率調整模型進行實驗驗證。