超声振动钻削机构方案论证报告.doc

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目次
1、课题的来源与意义…………………………………………………………3
1.1课题的背景与意义………………………………………………………3
1.2课题设计要解决的问题…………………………………………………3
1.3课题研究现状和发展趋势………………………………………………4
2、本课题的设计任务与技术要求……………………………………………5
2.1本毕业设计课题应达到的目的…………………………………………5
2.2本毕业设计课题任务的内容和要求……………………………………5
3、方案拟定超声振动钻削机构总体设计布局………………………………5
3.1超声波加工机床的基本结构……………………………………………5
3.2超声振动钻削机构的基本结构…………………………………………6
3.3超声波加工的基本原理…………………………………………………7
3.4换能器的选择……………………………………………………………8
3.5变幅杆的选用……………………………………………………………10
4、方案对比……………………………………………………………………11
方案确定………………………………………………………………………13
本毕业设计课题工作进度计划…………………………………………………14
参考文献…………………………………………………………………………15

毕业设计论证报告
第一章课题的来源与意义
1.1课题的背景与意义
随着科学技术的迅速发展和激烈的市场竞争,加快了产品更新换代的步伐,为此,各种新材料、新结构、高要求的零部件大量涌现,这对机械制造业提出了新的要求。解决各种难切削材料尤其是硬脆材料和复合材料的加工问题成了一个急待解决的问题。传统加工方法难度大，质量差，特种加工业应运而生。特种加工包括电火花加工、超声波加工以及激光加工等。其中，超声波加工适合于加工各种硬脆材料，尤其是电加工难以加工的材料，如玻璃、陶瓷、石英、金刚石、半导体等材料，因此在现在的加工中得到了广泛的应用。但是，超声波加工机床具有体积大、成本高的缺陷，还有加工的尺寸受到限制。为此，本文提出了一种新型旋转超声复合钻削机构。该新型结构可以作为一种机床附件，具有体积小、结构简单、成本低、可加工大型工价的优点，这对超声波加工以及机床的发展具有十分重要的意义。
1.2课题设计要解决的问题
1、对超声加工机床进行分析，通过和普通机床的比较，研究一种新的结构，使其可以安装在普通机床上可以进行旋转超声加工。
2、幅杆是超声波机床振动系统的重要组成部分，本文将从声学角度和波动方程角度来探讨变幅杆的设计和刀具的设计问题。
3、对变幅杆进行结构分析和动力学分析，分析其最大应力和振幅的变化曲线。
4、为满足不同用户的要求，以超声电源功率250W的钻削头结构为基型产品，对其进行系列化设计。
5、通过实验验证结构的可行性，并且对其进行超声加工的效率和质量进行研究，以验证其是否达到专用机床的要求。
6、对本课题的内容做出总结和展望。
1.3课题研究现状和发展趋势
早在1927年，R.W.Wood和A.L.Loomis就发表了一篇关于超声波加工的论文。1945年L.Balamuth申请了关于超声加工的专利。1960年左右，英国Hawell原子能研究中心的科学家发明新的超声钻削复合加工方法。70年代，美国也开始进一步的研究。日本则于80年代后期成功的研制出了样机。其加工效率较传统加工方法高出6--10倍。目前超声波加工已经被广泛应用，如超声钻孔、超声清洗、超声研磨等，而且还被广泛应用于医学领域。1992年11月在日本举行的第四届中日超精密金刚石切削技术学术研究会上，提出了两篇报告。一篇是《超声振动在难加工材料超精密金刚石切削加工的应用》，研究表明:采用金刚石刀具的超声振动切削能获得表面粗糙度约为光学质量表面。而且对玻璃可以进行塑形加工。另一篇是我国北京航天大学韩云台所作《振动切削表面形成机理》报告，用弹性和塑形理论对两维振动切削加工分析表明：超声振动切削能减小加工表面回颤，实现精密微切削。
我国超声加工始于50年代末期，曾掀起一阵群众性的“超声热”，由于超声电源、换能器、声振系统很不成熟，缺乏合理的组织和持续的研究工作，很快就冷了下来。60年代末，哈尔滨工业大学应用超声车削，加工了一批飞机上的铝制细长轴，取得了良好的切削效果。1976年，我国再次展开超声加工的试验研究和理论探讨工作。1983年，机械电子工业部科技司委托《机械工艺师》杂志编辑部在西安召开了我国第一次“振动与切削专题讨论会”。1985年，机械电子工业部第十一研究所研制成功旋转超声加工机，在玻璃、陶瓷等硬脆材料的钻孔、套料、断铣、内外圆磨削及螺纹加工中，取得了优异的工艺效果。80年代后期，天津大学的李天基等人在高