CN204448483U - 一种双换能器驱动超声振动平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双换能器驱动超声振动平台，用于实现待加工工件的辅助超声振动，包括多孔超声变幅器、超声变幅杆、超声波换能器、超声波发生器和支撑座，多孔超声变幅器、超声变幅杆和超声波换能器均水平放置，多孔超声变幅器的两侧分别依次连接超声变幅杆和超声波换能器，两组超声变幅杆和超声波换能器的结构和性能完全相同，两个超声波换能器通过电缆连接同一个超声波发生器，两个超声变幅杆的法兰盘上分别固定有支撑座，多孔超声变幅器可将双向输入的水平超声振动转变为竖直超声振动，并在其顶面固定待加工工件实现超声谐振，从而完成各种超声辅助微成形加工工艺。该装置负载能力强、输出能力高、安装方便、操作简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波传播技术和超声振动特性的数值仿真分析技术，具体涉及一种双换能器驱动超声振动平台，用于实现工件辅助超声振动的微成形加工。
背景技术
随着微型零件在电子、生物、医疗器械及微机电系统等领域应用的越来越广泛，零件的微成形技术受到广泛的关注。20世纪90年代出现了应用传统塑性加工工艺制备微型零件的微塑性成形技术, 可用于生产至少在两维方向上尺寸处于1mm以下的零件。微塑性成形工艺制备的微型零件具有高精度、高生产效率、低成本和净成形等优点，微塑性成形已成为微细零部件批量生产的理想方法之一。
超声辅助微塑性成形工艺是目前微塑性成形领域前沿研究方向之一。在超声辅助微塑性成形工艺中，超声系统通过超声电源、超声换能器和超声变幅杆及超声变幅器产生超声频机械振动并将振动的幅值增大，传递给加工工具或被加工工件，使其产生高频谐振，从而实现超声辅助微塑性成形加工。现有研究文献报道的超声微塑性成形工艺主要有超声微挤压、超声微镦粗、超声微弯曲、超声微拉伸、超声微冲裁和超声微压印工艺。
目前，超声辅助微塑性成形主要通过加工工具的辅助超声振动来实现，而对于待加工工件辅助超声振动的研究较少，这主要由于待加工工件质量和形状的多样性，从而使得待加工工件很难满足超声谐振条件。而已有研究表明待加工工件的辅助超声振动可以改善工件的材料特性，从而改善工件的成形性能。因此，研制可实现工件辅助超声振动的超声装置是目前研究亟需解决的问题。
实用新型内容
针对现有的技术问题，本实用新型的目的是提供一种双换能器驱动超声振动装置，该装置能够将水平超声振动转变为竖直方向的超声振动，并实现待加工工件在竖直方向的辅助超声振动，该装置还具有负载能力强，输出能力高，安装方便，操作简单的优点。
为了解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种双换能器驱动超声振动平台，包括多孔超声变幅器、超声变幅杆、超声波换能器、超声波发生器和支撑座，多孔超声变幅器、超声变幅杆和超声波换能器均水平放置，多孔超声变幅器的两侧分别依次连接超声变幅杆和超声波换能器，两组超声变幅杆和超声波换能器的结构和性能完全相同，两个超声波换能器通过电缆连接同一个超声波发生器，两个超声变幅杆的法兰盘上分别固定有支撑座，多孔超声变幅器可将双向输入的水平超声振动转变为竖直超声振动，并在其顶面固定待加工工件实现超声谐振，从而完成各种超声辅助微成形加工工艺。
进一步地，所述多孔超声变幅器的主体为沿高度方向中部突出的上下对称结构，上表面和下底面的四条边与中部突出部分间分别通过4个圆弧面过渡，上、下表面与中部突出部分之间设有多个相同直径的均匀分布的竖直盲孔，盲孔在靠近上、下表面的一端分别加工有内螺纹，可用于连接和支撑待加工工件。
进一步地，所述的支撑座分为两个连接片，两个连接片上均设有与超声变幅杆上的法兰盘相适应的凹槽，两个连接片固定在超声变幅杆的法兰盘上，连接片之间通过螺栓和螺母装夹固定。
进一步地，所述多孔超声变幅器与超声变幅杆、超声变幅杆与超声波换能器之间均通过双头螺柱连接，所述的双头螺柱的中心线在一个水平面上。
进一步地，所述两组超声波换能器和超声变幅杆之间的固有谐振频率差值应控制在50Hz以内。
本实用新型的有益效果是：
1.水平放置的多孔超声变幅器可改变超声振动的传递方向，将水平的超声振动转变为竖直的超声振动，实现待加工工件在竖直方向的辅助超声振动，可实现各种微成形工件或模具的辅助超声振动，并降低工件形状和质量对超声谐振的影响；2.用水平对称放置的两组超声波换能器和超声变幅杆驱动多孔超声变幅器，增大了多孔超声变幅器的负载能力和输出能力；3.采用在两个超声变幅杆法兰处设置两个支撑架来实现整个超声系统支撑，并有利于本系统在各种加工平台上的便捷安装和固定。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型的俯视图。
图3是本实用新型的多孔超声变幅器的俯视图。
图4是本实用新型的多孔超声变幅器的侧视图。
图5为本实用新型的固定座的主视图。
图6为本实用新型的固定座的俯视结构图。
图中：1-多孔超声变幅器；2-待加工工件；3-双头螺柱；4-超声变幅杆；5-支撑座；6-螺栓；7-螺母；8-超声波换能器；9-超声波发生器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种双换能器驱动超声振动平台，包括多孔超声变幅器1、超声变幅杆4、超声波换能器8、超声波发生器9和支撑座5，多孔超声变幅器1、超声变幅杆4和超声波换能器8均水平放置，多孔超声变幅器1的两侧分别依次连接超声变幅杆4和超声波换能器8，两组超声变幅杆4和超声波换能器8的结构和性能完全相同，两个超声波换能器8通过电缆连接同一个超声波发生器9，两个超声变幅杆4的法兰盘上分别固定有支撑座5，多孔超声变幅器1的顶面可以固定待加工工件2，实现超声谐振。
在本实施例中，所述多孔超声变幅器1与超声变幅杆4、超声变幅杆4与超声波换能器8之间均通过双头螺柱3连接，所述的双头螺柱3的中心线在一个水平面上；所述两组超声波换能器8和超声变幅杆4之间的固有谐振频率差值在50Hz以内。
本实用新型的原理是：超声波换能器8将超声波发生器9所产生的高频电震荡转换为水平的机械超声振动并传递给超声变幅杆4，超声变幅杆4将超声振动的振幅放大并传递给多孔超声变幅器1，多孔超声变幅器1将水平超声振动转换为竖直方向的超声振动，并驱动待加工工件2一起实现竖直方向的超声谐振，工作时，待加工工件2固定在多孔超声变幅器1顶面，支撑座5用于为整个双换能器驱动超声振动平台提供支撑。
如图3和图4所示，所述多孔超声变幅器1的主体为沿高度方向中部突出的上下对称结构，上表面和下底面的四条边与中部突出部分间分别通过4个圆弧面过渡，上、下表面与中部突出部分之间设有多个相同直径的均匀分布的竖直盲孔，盲孔在靠近上、下表面的一端分别加工有内螺纹，可用于连接和支撑待加工工件2。
在本实用新型中，所述的多孔超声变幅器1为现有技术，可以实现，其功能实现原理是：通过均匀分布的竖直盲孔来控制多孔超声变幅器的主体的超声振动特性，将输入的水平方向的超声振动转化为竖直方向的超声振动，并在多孔超声变幅器1的中心区域获得大小均匀的竖直方向振幅。
如图5和图6所示，所述的支撑座5分为两个连接片，两个连接片上均设有与超声变幅杆4上的法兰盘相适应的凹槽，两个连接片固定在超声变幅杆4的法兰盘上，连接片之间通过螺栓6和螺母7装夹固定。
需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,而不是对本实用新型技术方案的限定，任何对本实用新型技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双换能器驱动超声振动平台，其特征在于：包括多孔超声变幅器、超声变幅杆、超声波换能器、超声波发生器和支撑座，多孔超声变幅器、超声变幅杆和超声波换能器均水平放置，多孔超声变幅器的两侧分别依次连接超声变幅杆和超声波换能器，两组超声变幅杆和超声波换能器的结构和性能完全相同，两个超声波换能器通过电缆连接同一个超声波发生器，两个超声变幅杆的法兰盘上分别固定有支撑座，多孔超声变幅器可将双向输入的水平超声振动转变为竖直超声振动，并在其顶面固定待加工工件实现超声谐振。
2.如权利要求1所述的一种双换能器驱动超声振动平台，其特征在于：所述多孔超声变幅器的主体为沿高度方向中部突出的上下对称结构，上表面和下底面的四条边与中部突出部分间分别通过4个圆弧面过渡，上、下表面与中部突出部分之间设有多个相同直径的均匀分布的竖直盲孔，盲孔在靠近上、下表面的一端分别加工有内螺纹，可用于连接和支撑待加工工件。
3.如权利要求1所述的一种双换能器驱动超声振动平台，其特征在于：所述的支撑座分为两个连接片，两个连接片上均设有与超声变幅杆上的法兰盘相适应的凹槽，两个连接片固定在超声变幅杆的法兰盘上，连接片之间通过螺栓和螺母装夹固定。
4.如权利要求1所述的一种双换能器驱动超声振动平台，其特征在于：所述多孔超声变幅器与超声变幅杆、超声变幅杆与超声波换能器之间均通过双头螺柱连接，所述的双头螺柱的中心线在一个水平面上。
5.如权利要求1所述的一种双换能器驱动超声振动平台，其特征在于：所述两组超声波换能器和超声变幅杆之间的固有谐振频率差值应控制在50Hz以内。
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