功率放大器在超聲輔助聚氨酯沖裁工藝研究中的應(yīng)用
實驗名稱：功率放大器在超聲輔助聚氨酯沖裁工藝研究中的應(yīng)用
研究方向：聚氨酯沖裁工藝是采用聚氨酯彈性體與金屬模具相互作用，對板料施加沖切動作，從而得到?jīng)_孔件或落料件的一種工藝。設(shè)計了一套聚氨酯微孔陣列沖裁模具，將振動頻率為40kHz的超聲振動施加到?jīng)_頭上進行沖裁實驗，并對實驗結(jié)果進行分析。通過選取超聲電源、設(shè)計超聲波換能器、根據(jù)換能器、沖頭的尺寸解析設(shè)計圓錐變幅桿，并使用ANSYS優(yōu)化變幅桿結(jié)構(gòu)進行超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實驗。結(jié)果表明：超聲振動對材料的軟化作用優(yōu)化了沖裁過程，擴大了模具的工藝參數(shù)范圍，使模孔深度對板料成形過程的影響減小，從而達到降低模具加工成本的作用。
測試目的：超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實驗，探究超聲振動對沖裁過程的優(yōu)化作用。
測試設(shè)備：ATA-4052高壓功率放大器、信號發(fā)生器。
實驗內(nèi)容：
微沖裁是指沖裁件在兩個尺度上均處于亞毫米級的沖裁工藝，會激發(fā)材料的尺寸效應(yīng)，對模具的對中度要求較高。如何保證微沖裁件的尺寸精度和形狀精度的問題得到了學(xué)者們的廣泛研究。微沖裁中的模具加工是一個技術(shù)難點，常見的加工方法有激光銑削、微細電火花加工等，但這些加工方法存在成本較高、周期較長等問題。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，以實現(xiàn)沖裁。最早的柔性模沖壓技術(shù)起源于19世紀末，該技術(shù)可在一定程度上解決沖裁過程中出現(xiàn)的劃擦問題。此后，柔性模沖壓技術(shù)經(jīng)過不斷的發(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面板，由此可見該技術(shù)可用于加工精度較高、缺陷較少的零件。雖然柔性模沖壓及微沖裁技術(shù)都已有了較成熟的機理研究和應(yīng)用，但仍存在一些問題，例如：①凹、凸模對中精度較高，難以對中；②利用聚氨酯沖孔的方法缺少能夯實理論基礎(chǔ)的力學(xué)仿真；③聚氨酯沖孔對模孔深度有較高要求，通常得到的沖孔圓角帶過大。針對上述問題，本文主要研究了以下內(nèi)容：①設(shè)計并搭建了聚氨酯微孔陣列沖裁裝置，并進行單因素沖裁實驗；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)計變幅桿，進行了有限元優(yōu)化，并進行超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實驗，探究超聲振動對沖裁過程的優(yōu)化作用。
測試系統(tǒng)：實驗選用信號發(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。本款信號發(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(wěn)定輸出。
實驗結(jié)果：（1）本文設(shè)計了一套聚氨酯微孔陣列沖裁的裝置，設(shè)計并裝配了超聲輔助模塊，進行了超聲振動優(yōu)化聚氨酯沖裁工藝研究。首次提出了在一個沖壓行程內(nèi)先后完成剛性模落料和柔性模沖孔的特殊工藝。通過單因素實驗探究了模孔深度、沖裁力和沖裁速度對沖裁過程和加工件質(zhì)量的影響規(guī)律，驗證了超聲振動優(yōu)化工藝和改善沖裁件質(zhì)量的作用。
（2）通過設(shè)計、裝配超聲模塊進行振幅的測量，發(fā)現(xiàn)振幅隨著電源信號輸入幅度的增加而增大。超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實驗結(jié)果顯示，深度分別為200、300、400μm的模孔均能沖孔成功，并得到帶有微孔陣列的落料件；調(diào)整電源信號幅度進行超聲輔助沖裁實驗，并對沖孔斷面進行觀測，結(jié)果表明，超聲振動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時的57%增大到81%，斷面質(zhì)量得到顯著改善。
安泰ATA-4052高壓功率放大器的指標(biāo)參數(shù)：
本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。公司致力于功率放大器、功率信號源、計量校準(zhǔn)源等產(chǎn)品為核心的相關(guān)行業(yè)測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，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，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。
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