實驗名稱：功(gong)率放大器在超(chao)聲輔助聚(ju)氨酯沖裁工(gong)藝(yi)研究中(zhong)的應用(yong)

　　研究方向：聚氨(an)酯(zhi)(zhi)沖(chong)裁(cai)工藝是采用聚氨(an)酯(zhi)(zhi)彈性體與金屬模具(ju)相互作用，對板料施加沖(chong)切(qie)動(dong)作，從而得到(dao)沖(chong)孔件或落(luo)料件的(de)一(yi)種工藝。設計(ji)了(le)一(yi)套聚氨(an)酯(zhi)(zhi)微(wei)孔陣(zhen)列(lie)沖(chong)裁(cai)模具(ju)，將振動(dong)頻率為40kHz的超(chao)聲(sheng)(sheng)振動施加(jia)到(dao)沖(chong)頭(tou)上(shang)進行沖(chong)裁(cai)實(shi)驗，并(bing)對(dui)實(shi)驗結(jie)果進行分析。通過選取超(chao)聲(sheng)(sheng)電源、設(she)(she)計超(chao)聲(sheng)(sheng)波換能器、根(gen)據換能器、沖(chong)頭(tou)的尺(chi)寸解析設(she)(she)計圓錐變(bian)(bian)幅桿，并(bing)使用(yong)(yong)ANSYS優化變(bian)(bian)幅桿結(jie)構(gou)進行超(chao)聲(sheng)(sheng)輔助聚氨酯微孔陣列(lie)沖(chong)裁(cai)實(shi)驗。結(jie)果表明：超(chao)聲(sheng)(sheng)振動對(dui)材料(liao)的軟化作用(yong)(yong)優化了(le)沖(chong)裁(cai)過程，擴大(da)了(le)模具(ju)的工藝參數范圍，使模孔深度對(dui)板料(liao)成形過程的影響(xiang)減(jian)小，從而達到(dao)降低模具(ju)加(jia)工成本的作用(yong)(yong)。

　　測試目的：超聲輔助聚氨(an)酯微(wei)孔陣列(lie)沖裁(cai)實驗，探究(jiu)超聲振動對沖裁(cai)過程的優化作用。

　　測試設備：ATA-4052高壓功率放(fang)大器、信(xin)號(hao)發生器。

　　實驗內容：

　　微(wei)沖(chong)(chong)裁(cai)是指沖(chong)(chong)裁(cai)件(jian)在兩個(ge)尺度上均處于(yu)亞(ya)毫米級的(de)(de)沖(chong)(chong)裁(cai)工(gong)藝(yi)，會激發材(cai)料的(de)(de)尺寸(cun)效(xiao)應(ying)，對模(mo)具的(de)(de)對中(zhong)度要求較(jiao)高(gao)。如何保證微(wei)沖(chong)(chong)裁(cai)件(jian)的(de)(de)尺寸(cun)精(jing)度和形狀精(jing)度的(de)(de)問題得到了學者們的(de)(de)廣泛(fan)研究。微(wei)沖(chong)(chong)裁(cai)中(zhong)的(de)(de)模(mo)具加工(gong)是一個(ge)技術(shu)難點(dian)，常(chang)見的(de)(de)加工(gong)方法有激光銑削(xue)、微(wei)細電火(huo)花加工(gong)等，但這些加工(gong)方法存在成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)、周期較(jiao)長等問題。聚(ju)(ju)氨(an)(an)(an)酯(zhi)沖(chong)(chong)裁(cai)是一種典型的(de)(de)柔(rou)(rou)性(xing)模(mo)沖(chong)(chong)壓(ya)技術(shu)，采用聚(ju)(ju)氨(an)(an)(an)酯(zhi)制成(cheng)的(de)(de)富有彈性(xing)的(de)(de)彈性(xing)墊替代傳統剛性(xing)模(mo)具中(zhong)的(de)(de)凸(tu)、凹(ao)模(mo)，將聚(ju)(ju)氨(an)(an)(an)酯(zhi)彈性(xing)體墊與(yu)金(jin)屬模(mo)具配(pei)合，以(yi)實現沖(chong)(chong)裁(cai)。最早的(de)(de)柔(rou)(rou)性(xing)模(mo)沖(chong)(chong)壓(ya)技術(shu)起源于(yu)19世紀末(mo)，該技(ji)(ji)術可(ke)在一(yi)定(ding)程度(du)(du)上解(jie)決(jue)沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)過(guo)程中(zhong)(zhong)出現的(de)(de)(de)劃擦問題(ti)。此(ci)后，柔性(xing)模(mo)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)技(ji)(ji)術經過(guo)不斷(duan)(duan)的(de)(de)(de)發展日趨成熟，并(bing)在工(gong)(gong)業生產(chan)等領域得到(dao)(dao)了廣泛應用(yong)，其中(zhong)(zhong)最著名(ming)的(de)(de)(de)就是(shi)采(cai)(cai)用(yong)格林橡膠(jiao)模(mo)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)法(fa)制造的(de)(de)(de)飛(fei)機面板，由此(ci)可(ke)見該技(ji)(ji)術可(ke)用(yong)于加工(gong)(gong)精度(du)(du)較(jiao)(jiao)高、缺陷較(jiao)(jiao)少的(de)(de)(de)零件。雖然(ran)柔性(xing)模(mo)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)及微沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)技(ji)(ji)術都已有(you)了較(jiao)(jiao)成熟的(de)(de)(de)機理研究(jiu)和應用(yong)，但仍存在一(yi)些(xie)問題(ti)，例如：①凹(ao)、凸模(mo)對(dui)(dui)(dui)中(zhong)(zhong)精度(du)(du)較(jiao)(jiao)高，難以對(dui)(dui)(dui)中(zhong)(zhong)；②利用(yong)聚氨(an)(an)酯(zhi)(zhi)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)的(de)(de)(de)方法(fa)缺少能夯實理論基礎的(de)(de)(de)力學(xue)仿真；③聚氨(an)(an)酯(zhi)(zhi)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)對(dui)(dui)(dui)模(mo)孔(kong)深度(du)(du)有(you)較(jiao)(jiao)高要求，通常得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)圓角帶過(guo)大。針(zhen)對(dui)(dui)(dui)上述問題(ti)，本文主要研究(jiu)了以下內容(rong)：①設(she)計并(bing)搭建了聚氨(an)(an)酯(zhi)(zhi)微孔(kong)陣列(lie)沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)裝置，并(bing)進(jin)行單因素沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)實驗；②探究(jiu)了沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)直(zhi)徑和斷(duan)(duan)面質量隨板料厚度(du)(du)、模(mo)孔(kong)深度(du)(du)、沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)力及沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)速度(du)(du)變化的(de)(de)(de)規律；③采(cai)(cai)用(yong)解(jie)析法(fa)設(she)計變幅桿，進(jin)行了有(you)限元優化，并(bing)進(jin)行超聲輔助聚氨(an)(an)酯(zhi)(zhi)微孔(kong)陣列(lie)沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)實驗，探究(jiu)超聲振(zhen)動對(dui)(dui)(dui)沖(chong)(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)過(guo)程的(de)(de)(de)優化作用(yong)。

　　測試系統：實驗選用信號發生器和(he)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。本款信號發生器是一款功能較全面的雙通道函數/任意波發生器，其輸出正弦波形頻率可達60MHz，采樣率達500MSa/s，但存在輸出信號幅度最大值較小的問題，并不能滿足加工所需的振幅，故需搭配ATA-4052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振幅的穩定輸出。

　　實(shi)驗結果：（1）本文設計(ji)了(le)一套(tao)聚氨酯微(wei)孔陣列沖(chong)裁(cai)的(de)裝(zhuang)置(zhi)，設計(ji)并裝(zhuang)配(pei)了(le)超(chao)聲(sheng)(sheng)輔助模(mo)塊，進行(xing)了(le)超(chao)聲(sheng)(sheng)振(zhen)(zhen)動優化(hua)聚氨酯沖(chong)裁(cai)工(gong)(gong)藝研究。首次(ci)提出了(le)在一個沖(chong)壓行(xing)程內先后完(wan)成剛性模(mo)落料和柔(rou)性模(mo)沖(chong)孔的(de)特(te)殊(shu)工(gong)(gong)藝。通過(guo)單因(yin)素(su)實驗探究了(le)模(mo)孔深度、沖(chong)裁(cai)力和沖(chong)裁(cai)速度對(dui)沖(chong)裁(cai)過(guo)程和加工(gong)(gong)件質量的(de)影響規律，驗證了(le)超(chao)聲(sheng)(sheng)振(zhen)(zhen)動優化(hua)工(gong)(gong)藝和改善沖(chong)裁(cai)件質量的(de)作用。

　　（2）通(tong)過(guo)設(she)計、裝配超聲模(mo)(mo)塊進行振幅(fu)(fu)的(de)(de)測(ce)量(liang)，發現振幅(fu)(fu)隨著(zhu)電(dian)源信號輸入(ru)幅(fu)(fu)度的(de)(de)增加(jia)而增大(da)。超聲輔助聚(ju)氨酯微(wei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)陣(zhen)列沖(chong)裁實(shi)驗結果(guo)顯(xian)示，深度分別為200、300、400μm的(de)(de)模(mo)(mo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)均能(neng)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)成功，并得到帶有微(wei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)陣(zhen)列的(de)(de)落料件；調(diao)整電(dian)源信號幅(fu)(fu)度進行超聲輔助沖(chong)裁實(shi)驗，并對沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)斷(duan)面進行觀(guan)測(ce)，結果(guo)表明，超聲振動(dong)能(neng)改(gai)善沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)斷(duan)面形貌，且隨著(zhu)振幅(fu)(fu)的(de)(de)增加(jia)，沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)斷(duan)面光亮(liang)帶的(de)(de)比例由未(wei)施加(jia)超聲振動(dong)時的(de)(de)57%增大(da)到81%，斷(duan)面質(zhi)量(liang)得到顯(xian)著(zhu)改(gai)善。

　　安泰ATA-4052高壓功率放大器的指標參數：

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