超音波悬臂梁切削方法技术

本发明专利技术公开一种超音波悬臂梁切削方法，其包括如下步骤(1)将悬臂梁的长度方向的一端进行固定，并保持悬臂梁呈水平状；(2)对悬臂梁的长度方向的另一端的中心处施加竖直向下的作用力F，该作用力F需使悬臂梁具有明显的弯曲趋势；(3)保持作用力F不变，保持弯曲的悬臂梁处于静止状态；(4)采用静态有限元法找出悬臂梁承受作用力F的有效应力区域和无效应力区域；(5)采用超音波设备切削掉悬臂梁的无效应力区域；(6)循环执行步骤(1)－步骤(5)直至悬臂梁的重量满足所需设计为止。通过该超音波悬臂梁切削方法对现有的悬臂梁进行切削，使得切削后的悬臂梁既具有足够刚性和承载能力，又能减轻设备重量及增加工业设计美感。设备重量及增加工业设计美感。设备重量及增加工业设计美感。

【技术实现步骤摘要】
超音波悬臂梁切削方法


[0001]本专利技术涉及一种工业设计中的切削方法，尤其涉及一种轻量化处理工件切削方法。

技术介绍

[0002]随着工业设计的快速发展，产品各项性能的快速提升势在必行。传统工业设备的用于承载受力的部件悬臂梁，都直接采用整体的条状或者板状的型材，且大多数设备中都就有若干这种悬臂梁。这种直接采用型材的方式，虽然能保证不悬臂梁具有的刚性和承载能力，但是其重量为整个设备的负荷增加了很多；并且还占据了整个设备的极大设计空间；由于悬臂梁的规则形状占据设备空间的各个角落，彰显出设备的工业设计感较低和笨重，工业设计美感差。
[0003]因此，既能保持悬臂梁具有足够刚性和承载能力，又能减轻设备重量及增加工业设计美感的悬臂梁切削方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超音波悬臂梁切削方法，通过该超音波悬臂梁切削方法对现有的悬臂梁进行切削，使得切削后的悬臂梁既具有足够刚性和承载能力，又能减轻设备重量及增加工业设计美感。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超音波悬臂梁切削方法，其包括如下步骤：(1)将悬臂梁的长度方向的一端进行固定，并保持悬臂梁呈水平状；(2)对悬臂梁的长度方向的另一端的中心处施加竖直向下的作用力F，该作用力F需使悬臂梁具有明显的弯曲趋势；(3)保持作用力F不变，保持弯曲的悬臂梁处于静止状态；(4)采用静态有限元法(Static Finite Element Method，简称：Static FEM)找出悬臂梁承受作用力F的有效应力区域和无效应力区域；所述有效应力区域为P≥5.0兆帕，所述无效应力区域为P＜5.0兆帕；其中，P为压力，单位为帕；(5)采用超音波设备切削掉悬臂梁的无效应力区域；(6)循环执行步骤(1)－步骤(5)直至悬臂梁的重量满足所需设计为止。
[0006]与现有技术相比，本专利技术通过对现有的悬臂梁的无效应力区域进行多次的超音波切削，使得悬臂梁的重量大幅减小实现轻量化的设计，但是其刚性和承载能力依然保持所需；从而使得使用本专利技术的方法对悬臂梁进行切削处理后，重量大幅减轻，但是其刚性和承载能力并未受到较大的影响，仍然能满足所需。同时，现有的悬臂梁经过超音波切削后会呈多处呈镂空状及边缘部分多处呈弧状，其工业设计美感得到大幅提升。另，采用超音波设备所提供的超音波切削，使得能精准的切削掉无效应力区域，同时确保切削表面不会受损。由此可见，使用本专利技术的超音波悬臂梁切削方法对现有的悬臂梁进行切削，使得切削后的悬臂梁既具有足够刚性和承载能力，又能减轻设备重量及增加工业设计美感。
[0007]较佳地，本专利技术的超音波悬臂梁切削方法中的作用力F满足如下关系式：1.5S≤F≤2.5S；其中F的单位为牛顿；S为悬臂梁的表面积且单位为平方厘米。
附图说明
[0008]图1是需要利用本专利技术的超音波悬臂梁切削方法进行切削的悬臂梁的第一实施例结构示意图。
[0009]图2是对图1的悬臂梁左端进行固定右端施加竖直向下的作用力F后的静止状态的静态有限元－应力图。
[0010]图3是切削图2中的无效应力区域后的悬臂梁的结构示意图。
[0011]图4是对图3所示的悬臂梁左端进行固定右端施加竖直向下的作用力F后的静止状态的静态有限元－应力图。
[0012]图5是切削图4中的无效应力区域后的悬臂梁的结构示意图。
[0013]图6是利用本专利技术的超音波悬臂梁切削方法对第二实施例的悬臂梁进行四次超音波设备切削的状态图。
[0014]图7是图1和图6中悬臂梁采用超音波设备切削后的切削表面放大144倍的影像图。
[0015]图8是采用现有CNC数控机床刀对图1和图6中悬臂梁切削后的切削表面放大144倍的影像图。
具体实施方式
[0016]现在参考附图描述本专利技术的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0017]本专利技术的超音波悬臂梁切削方法，包括如下步骤：(1)将悬臂梁的长度方向的一端进行固定，并保持悬臂梁呈水平状；(2)对悬臂梁的长度方向的另一端的中心处施加竖直向下的作用力F，该作用力F需使悬臂梁具有明显的弯曲趋势；(3)保持作用力F不变，保持弯曲的悬臂梁处于静止状态；(4)采用静态有限元法(Static Finite Element Method，简称：Static FEM)找出悬臂梁承受作用力F的有效应力区域和无效应力区域；所述有效应力区域为P≥5.0兆帕，所述无效应力区域为P＜5.0兆帕；其中，P为压力，单位为帕；(5)采用超音波设备切削掉悬臂梁的无效应力区域；(6)循环执行步骤(1)－步骤(5)直至悬臂梁的重量满足所需设计为止。由此可见，本专利技术通过对现有的悬臂梁的无效应力区域进行多次的超音波切削，使得悬臂梁的重量大幅减小实现轻量化的设计，但是其刚性和承载能力依然保持所需；从而使得使用本专利技术的方法对悬臂梁进行切削处理后，重量大幅减轻，但是其刚性和承载能力并未受到较大的影响，仍然能满足所需。同时，现有的悬臂梁经过超音波切削后会呈多处呈镂空状及边缘部分多处呈弧状，其工业设计美感得到大幅提升。另，采用超音波设备所提供的超音波切削，使得能精准的切削掉无效应力区域，同时确保切削表面不会受损。由此可见，使用本专利技术的超音波悬臂梁切削方法对现有的悬臂梁进行切削，使得切削后的悬臂梁既具有足够刚性和承载能力，又能减轻设备重量及增加工业设计美感。具体地，结合图1－图8对本专利技术超音波悬臂梁切削方法做进一步详细的说明。
[0018]如图1－图5所示，本专利技术的第一实施例，设计要求为悬臂梁重量减轻20％且刚性最大化：
[0019]该第一实施例对图1的悬臂梁进行了两次超音波切削后得到所需设计重量的悬臂梁(图5所示)；具体地切削步骤如下：步骤(1)将图1所示的悬臂梁的左端进行固定，并保持该悬臂梁呈水平状态；图1所示的悬臂梁呈规则的矩形截面的板状结构，其长度为160毫米，宽度为40毫米，其表面面积S＝64平方厘米。步骤(2)于该悬臂梁的右端中心处施加竖直向
下的作用力F，F＝100牛顿，F＝1.5625S；进一步地，作用力F可以进行调整，其满足1.5S≤F≤2.5S即可；该悬臂梁在作用力F的作用下呈现明显的弯曲趋势(如图2所示)。步骤(3)保持作用力F不变，保持弯曲的悬臂梁处于静止状态。步骤(4)采用静态有限元法(Static Finite Element Method，简称：Static FEM)找出悬臂梁承受作用力F的有效应力区域和无效应力区域；所述有效应力区域为P≥5.0兆帕，所述无效应力区域为P＜5.0兆帕；其中，P为压力，单位为帕；具体地，图2中标示了P＝0.0083271兆帕的区域，标示了P＝0.065601兆帕的区域，标示了P＝0.51681兆帕的区域，标示了P＝4.0714兆帕的区域，标示了P＝32.074兆帕的区域，标示了P＝252.68兆帕的区域；由此可见，P＝0.0083271兆帕的区域、P＝0.065601兆帕的区域、P＝0.51681兆帕的区域、P＝4.0714兆帕的区域均为无效应力区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超音波悬臂梁切削方法，其特征在于，包括如下步骤，：(1)将悬臂梁的长度方向的一端进行固定，并保持悬臂梁呈水平状；(2)对悬臂梁的长度方向的另一端的中心处施加竖直向下的作用力F，该作用力F需使悬臂梁具有明显的弯曲趋势；(3)保持作用力F不变，保持弯曲的悬臂梁处于静止状态；(4)采用静态有限元法(Finite Element Method，FEM)找出悬臂梁承受作用力F的有效应力区域和无效...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛升华，
申请(专利权)人：东莞创响智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：