材料和几何形状对变幅杆固有频率的影响研究

超声复合加工的加工能力与变幅杆的振动特性有关，为了提升材料利用率，利用模态分析法对四种常用几何形状，及铝合金、钛合金和45钢三种材料的变幅杆进行了模态分析。结果表明：在理想轴向振动模态下，四种几何形状中，指数形的固有频率最高，其中钛合金指数形变幅杆的仿真频率与设计频率最接近；铝合金圆锥形变幅杆的频率与泊松比、密度呈负相关，与弹性模量的呈正相关；四种几何形状中，阶梯形变幅杆固有频率范围最宽，圆锥形变幅杆最窄。对于需要频繁更换工具头的超声系统可选用固有频率的范围较大的45钢阶梯形变幅杆。以上结论为超声复合加工中变幅杆选材提供了参考。