(精品論文)本_科_畢_業(yè)_設(shè)_計(jì)論_文

畢業(yè)論文題目學(xué)校代碼：10410 序 號(hào)：050603學(xué)生學(xué)號(hào)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)/論 文題目： 小二號(hào)仿宋體 （下面其它空欄填寫小二號(hào)仿宋體）學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二O 年 月- 6 -畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目摘 要（小四宋體，500字以內(nèi)）關(guān)鍵詞：英文題目（Times New Roman 小三號(hào)字，加黑）Abstract:（Times New Roman） Key words:（Times New Roman）目 錄目錄自動(dòng)生成，目錄的自動(dòng)生成方法說明先打開任何一篇需要生成目錄的Word文檔“視圖”“大綱”對(duì)需要設(shè)頁(yè)碼的部分調(diào)設(shè)成不同級(jí)別（在文檔工具欄的最下一行的左邊），對(duì)不需要設(shè)置頁(yè)碼的內(nèi)容均設(shè)置為正文文本設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“插入”“引用”“索引和目錄”“目錄”根據(jù)所需進(jìn)行選擇“目錄”中的適當(dāng)選項(xiàng)“確定”注意：目錄完成后，如論文需要修改，修改后，只要點(diǎn)擊“更新目錄中”的“更新整個(gè)目錄”，目錄就會(huì)自動(dòng)更新。目錄（自動(dòng)生成的目錄參考）1 緒論11.1 引言11.2 超聲加工相關(guān)技術(shù)概述21.2.1 超聲技術(shù)的起源與發(fā)展21.2.2 傳統(tǒng)超聲加工技術(shù)21.2.3 旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)41.3 超聲加工技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀51.3.1 超聲振動(dòng)切削的研究進(jìn)展51.3.2 超聲復(fù)合加工的研究進(jìn)展71.3.3 超聲表面光整加工的研究進(jìn)展81.3.4 旋轉(zhuǎn)超聲加工的研究進(jìn)展91.4 課題研究依據(jù)及本文所做的工作112 旋轉(zhuǎn)超聲磨削及其加工機(jī)理分析132.1 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的原理132.2 傳統(tǒng)磨削中的材料去除機(jī)理142.2.1 塑性材料的去除機(jī)理142.2.2 脆性材料的去除機(jī)理152.3 超聲加工的材料去除機(jī)理172.3.1 傳統(tǒng)超聲加工中的材料去除機(jī)理172.3.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工中的材料去除機(jī)理182.4 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的材料去除機(jī)理202.5 本章小結(jié)206 總結(jié)44參考文獻(xiàn)44致謝441 緒 論（參考正文）1.1 引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及航空航天等領(lǐng)域的需求，不銹鋼、復(fù)合材料、工程陶瓷等難加工材料應(yīng)用日趨廣泛，而此類材料的特殊性能使其加工制造非常困難。例如1，海洋結(jié)構(gòu)件普遍采用耐腐蝕的不銹鋼，而不銹鋼加工起來切削力大、切削溫度高、粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重、加工硬化趨勢(shì)強(qiáng)等特點(diǎn)，使得不銹鋼切削過程中切削功率消耗大，切削溫度高，而且加工工件表面質(zhì)量較低。又如航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要零件如機(jī)匣、壓氣機(jī)風(fēng)扇葉片等廣泛采用鈦、鎳基合金等先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料，而鈦、鎳基合金材料切削加工性較差，主要表現(xiàn)在材料熱硬度和熱強(qiáng)度很高，所需切削力很大，工件、刀具容易產(chǎn)生較大變形。航天飛機(jī)機(jī)頂首部廣泛采用工程陶瓷，但工程陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、高脆性等特點(diǎn)，使得陶瓷材料的加工十分困難，加工成本很高。此類材料的出現(xiàn)及廣泛應(yīng)用，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了一系列迫切需要解決的新問題。對(duì)此，采用傳統(tǒng)加工方法十分困難，甚至無法加工，而特種加工很適合對(duì)這些材料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)加工2。而在眾多特種加工方法中，超聲加工有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而迅速得以發(fā)展和推廣1。超聲加工（Conventional ultrasonic machine, USM）是目前應(yīng)用較普遍的一種加工方法。盡管該加工方法的生產(chǎn)率比電火花、電解加工等低，但其精度和表面光潔度卻比它們高，可穩(wěn)定地加工出精度為5 m，表面粗糙度為Ra0.510.76 m的零件3；其應(yīng)用不受工件材料的電、化學(xué)特性限制，不需要工件導(dǎo)電，也不像激光、電火花等特種加工一樣給工件帶來熱損傷和殘余應(yīng)力。盡管如此，由于各種客觀條件的限制，迄今為止對(duì)于超聲加工，特別是旋轉(zhuǎn)超聲加工的加工機(jī)理、工藝規(guī)律和加工穩(wěn)定性等的研究還處于早期的探索階段，而對(duì)旋轉(zhuǎn)超聲磨削加工的研究更是鳳毛麟角。而有研究表明7-9，在超聲加工中，旋轉(zhuǎn)超聲磨削具有加工時(shí)磨削力小、加工效率高、精度高、工具磨損小以及對(duì)加工材料適應(yīng)廣等優(yōu)點(diǎn)，也是復(fù)合材料、不銹鋼等難加工材料比較理想的加工方法。1.2 超聲加工相關(guān)技術(shù)概述1.2.1 超聲技術(shù)的起源與發(fā)展超聲波是指頻率高于人耳聽覺上限的聲波。一般來講，人耳可以聽到的聲波的頻率范圍約為1620KHz。因此，人們常把高于20KHz的聲波稱為超聲波。而在實(shí)際應(yīng)用種，有些超聲技術(shù)使用的頻率可能在16KHz以下。早在1830年，為了探討人耳究竟能夠聽到多高的頻率，F(xiàn).Savart13曾用一個(gè)多齒的輪首次產(chǎn)生了頻率為Hz的超聲，但人們一般卻認(rèn)為，首次有效產(chǎn)生高頻聲的，應(yīng)是1876年F.Galton的氣哨實(shí)驗(yàn)。第一次世界大戰(zhàn)期間，P.Langevin14發(fā)明了石英晶體換能器，用來在水中發(fā)射和接收頻率較低的超聲波，開始了人類真正科學(xué)的開展超聲技術(shù)的研究。1.2.2 傳統(tǒng)超聲加工技術(shù)超聲加工方法是近40年來逐步發(fā)展的一種新型加工方法，它不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等脆性金屬材料，而且適合于半導(dǎo)體和不導(dǎo)電的非金屬硬脆材料（如半導(dǎo)體硅片、玻璃、陶瓷以及金屬基碳化硅復(fù)合材料等）的精密加工和成形加工1, 7, 8。在難加工材料和精密加工中，超聲波加工方法具有普通加工無法比擬的工藝效果，具有廣泛的應(yīng)用范圍1, 15。1. 傳統(tǒng)超聲加工的原理傳統(tǒng)超聲加工是利用工件做超聲振動(dòng)，并沿工具頭振動(dòng)方向施加一定壓力，通過液體磨料來加工材料。如圖1-1所示，其原理為：加工時(shí)，超聲波發(fā)生器通過換能器產(chǎn)生超聲頻振動(dòng)，該振動(dòng)振幅（約有5m）一般比較小，不能滿足需求，需用變幅桿將換能器的振動(dòng)振幅放大后（振幅為2030m），再傳給工具。磨料工件工 件工具磨料噴嘴加壓變幅桿換能器超聲波發(fā)生器超聲振動(dòng)圖1-1 超聲加工示意圖由于工具與工件間充滿了液體（水或煤油）與磨料（如氧化鋁或碳化硅等）混合的懸浮液，且工具以很小的壓力壓在工件上。工作液中懸浮的磨粒在工具的超聲振動(dòng)下以高速不斷沖擊工件加工表面，使該表面受到很大的壓強(qiáng)而產(chǎn)生材料的變形，當(dāng)應(yīng)力超過其強(qiáng)度極限時(shí)，材料將發(fā)生破壞而成粉末狀去除。同時(shí)由于懸浮工作液的擾動(dòng)，促使磨料以高速拋磨工件的加工表面。此外，懸浮工作液受工具端部的超聲振動(dòng)而產(chǎn)生的“空化”現(xiàn)象在工件表面形成液體空腔，促使液體滲入被加工材料的縫隙處，而空腔的瞬時(shí)閉合又引起強(qiáng)烈的液壓沖擊，加快了工件材料的機(jī)械破除作用，并有利于加工區(qū)域磨料懸浮液的均勻攪拌和磨蝕產(chǎn)物的排除。磨料懸浮液的循環(huán)流動(dòng)使磨料不斷更新，并帶走被粉碎下來的材料微粒，工具逐漸滲入到材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在工件上。因此，超聲加工是磨粒在超聲振動(dòng)下的機(jī)械沖擊和拋磨作用與超聲空化作用的綜合結(jié)果，其中磨料的連續(xù)沖擊和拋磨起著主要作用。2. 傳統(tǒng)超聲加工的特點(diǎn)由超聲加工的原理和過程可以看出，超聲加工具有如下特點(diǎn)：1) 由于超聲加工是靠磨料及液體分子的不斷沖擊和空化作用來進(jìn)行加工的，因此適合加工各種硬脆材料，如玻璃、陶瓷、寶石、半導(dǎo)體等，尤其是電加工難以加工的導(dǎo)電性能差的材料。2) 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬時(shí)局部的沖擊作用，故工件表面的宏觀切削力很小，切削應(yīng)力、切削熱更小，不會(huì)產(chǎn)生變形及燒傷。加工精度高，尺寸精度可達(dá)0.010.02mm，表面粗糙度也較低，可以達(dá)到Ra0.630.08um，很適于加工薄壁、窄縫、低剛度零件。3) 工具可用較軟的材料、做成較復(fù)雜的形狀，且不需要工具和工件作比較復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便可加工各種復(fù)雜的型腔和型面。一般超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作、維修也比較方便。4) 雖然超聲加工的面積不大，且工具頭磨損較大，加工效率相對(duì)較低。但可以與其它多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲電火花加工和超聲電解加工等。3. 傳統(tǒng)超聲加工的應(yīng)用超聲加工與其它加工方法相結(jié)合，逐漸發(fā)展成了多種多樣的超聲加工方法和方式，在生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用范圍如下表1-1。隨著超聲加工研究的不斷深入，其應(yīng)用范圍還將繼續(xù)擴(kuò)大。表1-1 超聲加工的應(yīng)用范圍超聲材料去除加工超聲切削加工超聲車削、超聲鉆削、超聲鏜削、超聲插齒、超聲滾齒、超聲攻絲、超聲刨削、超聲振動(dòng)鉸孔超聲磨削加工超聲修整砂輪、超聲磨削、超聲磨齒磨料沖擊加工超聲打孔、超聲切割、超聲套料、超聲雕刻超聲表面光整加工超聲拋光、超聲珩磨、超聲砂帶拋光、超聲壓光、超聲珩齒超聲焊接和其它應(yīng)用超聲焊接、超聲電鍍、超聲清洗、超聲處理超聲塑性加工超聲拉絲、超聲拉管、超聲沖裁、超聲軋制、超聲彎管、超聲擠壓、超聲鉚墩超聲復(fù)合加工超聲電火花復(fù)合加工、超聲電解復(fù)合加工2 旋轉(zhuǎn)超聲磨削及其加工機(jī)理分析2.1 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的原理旋轉(zhuǎn)超聲磨削的加工原理如圖2-1所示，其中，壓電陶瓷換能器用于將從外部接入的高頻電振蕩信號(hào)（由220V或380V的交流電經(jīng)超聲波發(fā)生器轉(zhuǎn)換而成）轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動(dòng)；由于壓電陶瓷換能器產(chǎn)生的振幅較?。ù蠹s有5m），一般不能滿足需求，需用變幅桿將換能器的振動(dòng)振幅放大后（振幅為2030m）再傳至磨削工具，磨削工具在由電機(jī)驅(qū)動(dòng)做旋轉(zhuǎn)