旋转超声加工装置的设计开题报告

大学本科毕业设计（论文）开题报告
一、选题的目的和意义
旋转超声加工是集传统超声加工与磨粒磨削加工于一体的复合加工，是加工硬脆材料的有效方法，具有良好的应用前景。其工作原理是加工工具以一定静压力压在工件上，除以一定振幅作轴向超声频振动，还作相对于工件的高速旋转运动，冷却液不断被送进工具和工件加工表面之间，靠超声振动的锤击作用、工具的抛磨作用及超声空化作用来进行加工。其加工装置主要由超声发生器、超生振动系统、机床本体，磨料工作及其循环循环系统组成。
通过调查研究发现国内现在还没有生产完善的旋转超声加工机床，超声加工的技术也远远落后于发达国家水平。本毕业设计试图对旋转超声加工机床装置与传统机床的结合与做些基本的研究。并在此毕业设计过程中培养自己综合运用所学的基础理论、基本技能和专业知识，提高分析与解决工程实际问题的能力和初步科学研究的能力。
1．调查研究、中外文献检索与阅读的能力；
2．综合运用专业理论、专业知识分析解决实际问题的能力；
3．设计、计算与绘图的能力，包括使用相关专业软件的能力；
4．能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册；
5、基本理清旋转超声加工装置的设计思路及需解决的问题。

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二、国内外研究综述
国内：清华大学在广泛调研的基础上，研制成功一台新型的旋转超声加工机床，并对该机床采用了粗精频率跟踪的智能超声波发生器，提出并实现了两面定位的超声变幅杆结构，并采用工控PC为硬件基础，研究开发了完全数控化的旋转超声加工机床。中国电子科技集团第二研究所研制的旋转超声机床，以数控加工中心为本体，可用于航空航天、半导体制造、光学玻璃制造、集成电路薄、厚膜电路制造等行业的陶瓷基板、硅片、刚玉、光学玻璃及石英等硬脆材料的加工，不仅可以完成打孔的功能，还能进行图形和型腔的加工。机电部第十一研究所范国良等人研制的用于加工YGA激光晶体棒的T3030-3/ZV超声加工实验样机，已成功用于YGA激光晶体棒的成行加工。该机加工晶体棒直径3-10mm,加工精度——圆度小于0.005mm圆柱度一般为0.03mm。此外众多国内高校和研究所，如天津大学、太原理工、哈尔滨工业大学也开展了旋转超声加工装置与加工过程的研究。
国外：前苏联在20世纪60年代就生产出带磨料的超声波钻孔机床。在美国，利用工具旋转同时作轴向振动进行孔加工已取得了较好的效果。美国堪萨斯州立大学提出了一种超声旋转加工陶瓷材料去除率模型的计算方法，并将其应用到氧化锆陶瓷的加工中，确定了材料去除率和加工参数之间的关系，该研究大大推动了陶瓷材料旋转加工技术的发展。日本已经制成新型三坐标数控超声旋转加工机,功率450W，工作频率20KHZ ，可在玻璃上加工孔径1.6mm深150mm 的深小孔，其圆度可达0.005mm，圆柱度为0.02mm 。日本还研制成一种新型“纵-弯”型振动系统 ，并已在手持式超声复合振动研磨机上成功应用。该系统压电换能器也采用半圆形压电陶瓷片产生“纵弯”型复合振动。日本金泽工业学院的研究人员研制了加工硬脆材料的超声低频振动组合钻孔系统。将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合，制造了一台组合振动钻孔设备，该设备能检测钻孔力的变化以及钻孔精度和孔的表面质量，并用该组合设备在不同的振动条件下进行了一系列实验。实验结果表明，将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合是加工硬脆材料的一种有效方法。

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三、毕业设计所用的方法
1、在学校图书馆查阅相关资料。
2、在工厂的实践毕业实习。
3、通过老师和工程师的指导。
4、通过浏览因特网上的相关资料。
5、通过对相关资料和数据的理论计算和分析。
6、与同学进行探讨。
四、主要参考文献与资料获得情况
    1、《特种加工》 刘晋春 赵家齐 赵万生 哈尔滨工业大学出版社 2004
    2、《金属切削机床概论》 何萍 吴敬勇  北京理工大学出版社 2008
3、《机械制造装备设计》 冯辛安 等   机械工业出版社  2006
4、《机械设计》  濮良贵 纪名刚   高等教育出版社  2006
4、《机械设计手册》   徐灏    机械工业出版社  2001
5、《复合加工技术》 张建华 等 化学工业出版社 2005
5、旋转超声加工机床的研制及实验研究 郑学友 华侨大学 博士学位论文 2008
6、变幅杆连接结构对超声能量传递效果的影响 戴向国等 清华大学学报  2004
7、旋转超声加工机床的研究  戴向国 傅水根 王先逵 中国机械工程14卷 2003
8、超声轴向振动钻削加工系统设计 王天琦 刘战峰 机械设计与制造5期 2009

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9、超声振动车削加工的研究现状及进展 王红飞  机械设计与制造 10期 2007
五、指导教师审批意见

指导教师：           （签名）
年    月    日 [资料来源：http://Doc163.com]