臥式功率超聲珩磨裝置設(shè)計(jì).doc

中北大學(xué)2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第1頁共33頁1引言時(shí)間過得真快，如白駒過隙，轉(zhuǎn)眼間四年的大學(xué)生活就要結(jié)束。在大學(xué)校園的學(xué)習(xí)可以讓我們學(xué)到很多東西。只要我們用心，當(dāng)我們學(xué)業(yè)已滿走出校園時(shí)，我們也不會(huì)留下任何遺憾。在這里，我不光學(xué)到了書本上的知識(shí)，更重要的是我學(xué)到了如何做人，如何去自主地完成自己的事情，如何自主地去學(xué)習(xí)。尤其是在最后這半年，畢業(yè)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)了我們自主學(xué)習(xí)的能力，同樣也檢驗(yàn)了我們作為一名大學(xué)生應(yīng)有的素質(zhì)。讓我們再次認(rèn)識(shí)到我們還存在的不足，為我們踏入工作崗位或以后的繼續(xù)深造打下了良好的基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的題目是臥式功率超聲珩磨裝置設(shè)計(jì)。在這個(gè)課題上，要求我在了解掌握功率超聲振動(dòng)加工基本原理及珩磨加工原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行超聲珩磨裝置的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)注重的是理論分析，公式的推導(dǎo)及具體說明。另外可以學(xué)習(xí)AUTOCAD及solidworks畫出功率超聲珩磨裝置的具體實(shí)物圖。然后通過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)以及自己查閱相關(guān)資料來順利完成本次設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)，讓我對大學(xué)學(xué)到的知識(shí)作了一次回顧和總結(jié)。通過查閱資料讓我拓寬了我的知識(shí)面，了解了我在某些知識(shí)上還存在的不足；通過自主學(xué)習(xí)讓我了解了如何更好的運(yùn)用知識(shí)來完成我們想要完成的事情；通過和老師及同學(xué)交流讓我更加深刻地認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)的重要性。通過這次設(shè)計(jì)，再次培養(yǎng)了我自主學(xué)習(xí)的能力和毅力，掌握了如何去尋找資料來處理我們要解決的問題，學(xué)到了如何合理的運(yùn)用時(shí)間來處理我們的問題。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走向社會(huì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不盡體現(xiàn)了我們大學(xué)四年學(xué)到知識(shí)的多少，還體現(xiàn)了我們獨(dú)立思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。為我們在以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)。這次設(shè)計(jì)得到了范文斌、祝錫晶老師的悉心指導(dǎo)，同時(shí)也得到了同學(xué)的大力幫助。在這里我非常感謝老師以及同學(xué)給我的這些幫助。這次設(shè)計(jì)是我第一次深入研究超聲振動(dòng)加工的相關(guān)知識(shí)。雖然以前學(xué)過相關(guān)理論，但并不是很精湛，所以在設(shè)計(jì)中遇到了一些困難，也出現(xiàn)了一些失誤。通過努力我改正了在設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤以及不足之處。但人無完人，我知道我的這次設(shè)計(jì)還存在許多不足之處，對于在本次設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的這些不足之處，懇請老師予以指正并提出你們的寶貴意見。中北大學(xué)2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第2頁共33頁2綜述2.1功率超聲珩磨裝置概述磨削加工是機(jī)械制造中重要的加工工藝，超聲振動(dòng)珩磨加工是近年來新興的一種超精加工技術(shù)。在超聲振動(dòng)加工技術(shù)的研究方面，日本走在前列，迄今已有許多方面比較成熟并應(yīng)用與實(shí)踐。但是，由于磨削加工的復(fù)雜性，超聲磨削加工的許多機(jī)理還不十分明了，進(jìn)一步的加工應(yīng)用技術(shù)還在研究之中。超聲振動(dòng)加工具有低切削力、低磨削溫度、低的表面粗糙度和高精度，以及被加工零件良好的耐磨耐腐性，特別是同等加工條件下只需很小的機(jī)床動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。有鑒于此，世界各國目前均在重點(diǎn)開發(fā)和研究超聲振動(dòng)在磨削加工領(lǐng)域的高技術(shù)和應(yīng)用課題，超聲振動(dòng)加工綜合應(yīng)用于磨削加工已經(jīng)成為下一代精密加工的發(fā)展方向之一。2.2功率超聲珩磨裝置的研究現(xiàn)狀日本是最早研究、應(yīng)用功率超聲振動(dòng)珩磨的國家，代表人物是隈部淳一郎，他們研究的功率超聲超聲振動(dòng)珩磨裝置的特點(diǎn)是換能器為磁致伸縮換能器，振動(dòng)形式為縱向振動(dòng)，油石以及芯軸等組成的整個(gè)頭體都振動(dòng)。俄羅斯于八十年代末研制出功率超聲振動(dòng)珩磨裝置，其特點(diǎn)是油石徑向振動(dòng)，借助于在油石旋轉(zhuǎn)軸線垂直平面內(nèi)發(fā)送超聲振動(dòng)的功率超聲珩磨裝置，油石由于受徑向超聲振動(dòng)的影響，金剛石顆粒于被加工材料的接觸性質(zhì)起了變化，從而消除了黏結(jié)、堵塞現(xiàn)象，油石表面變的清潔，已加工表面質(zhì)量高。六十年代初，我國已開始了振動(dòng)切削技術(shù)的研究，直到八十年代初期該技術(shù)才受到普遍重視。近十幾年來，振動(dòng)切削技術(shù)方面的理論研究和應(yīng)用取得了顯著成績，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廣西大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)等單位在功率超聲振動(dòng)理論、加工不同材料的實(shí)驗(yàn)、加工精度與表面質(zhì)量、刀具的磨損耐用度等方面的研究中均取得了一定成績，超聲振動(dòng)加工在生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用。在車削、銑削、刨削、磨削、鉆孔、攻絲、珩磨等各種加工方法中都有應(yīng)用，并取得了較好的效果。中北大學(xué)是國內(nèi)研究功率超聲振動(dòng)珩磨的最早單位之一，八十年代初期已進(jìn)行了功率超聲振動(dòng)切削方面的理論研究。1988年研制成功了臥式功率超聲振動(dòng)珩磨裝置，并通過了北方工業(yè)集團(tuán)公司軍品部鑒定，認(rèn)為該項(xiàng)成果屬國內(nèi)首創(chuàng)、振動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到了八十年代末國際先進(jìn)水平。1993年研制成功了86鋼質(zhì)薄壁缸套的力式功率超聲振動(dòng)珩磨裝置，在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，該裝置取得了國家專利。中北大學(xué)2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第3頁共33頁2.3功率超聲珩磨裝置的研究內(nèi)容及方法2.3.1研究內(nèi)容本課題是關(guān)于“功率超聲珩磨裝置設(shè)計(jì)”的研究，研究的主要任務(wù)和要求是：（1）掌握功率超聲振動(dòng)加工的基本原理。（2）掌握機(jī)械加工中珩磨加工原理。（3）在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)功率超聲珩磨加工裝置。2.3.2研究的途徑及方法（1）了解首先通過收集資料，了解我國超聲振動(dòng)加工技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，對其工作原理和設(shè)計(jì)原理進(jìn)行深入研究，從而才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際工程需要和本課題要求的超聲珩磨裝置。（2）存在的不足及研究方法由于現(xiàn)有的超聲振動(dòng)珩磨裝置傳遞環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量損失大，振動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的匹配性能差，嚴(yán)重影響了超聲珩磨的推廣應(yīng)用，所以在研究本超聲珩磨裝置時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量優(yōu)化設(shè)計(jì)振動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，盡量減小能量傳遞的損失，讓超聲珩磨裝置工作性能更加穩(wěn)定。超聲振動(dòng)珩磨裝置由超聲波發(fā)生器、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、珩磨頭體級(jí)冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成。對它的研究方法融合了力學(xué)、聲學(xué)、材料學(xué)等諸方面的研究方法?？紤]到本論文設(shè)計(jì)的是超聲振動(dòng)珩磨裝置，在超聲振動(dòng)系統(tǒng)中，彎曲振動(dòng)圓盤是超聲波振動(dòng)珩磨裝置遞振的重要零件,該零件的設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量的好壞，直接影響到變幅桿的振動(dòng)能否通過它傳遞到撓性桿上，并保證振動(dòng)時(shí)珩磨桿不振動(dòng)。根據(jù)前面的介紹，本論文的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是彎曲振動(dòng)圓盤。3珩磨珩磨加工是利用可漲縮的磨頭使珩磨條壓向工作表面，以產(chǎn)生一定的接觸面積和相應(yīng)的壓力，在適當(dāng)?shù)溺衲ヒ鹤饔孟?，珩磨條對被加工表面做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給的相對綜合運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到改善表面質(zhì)量、改善表面應(yīng)力狀態(tài)和提高被加工零件精度的目的，是一種多刃切削的精加工方法。近幾年來，由于珩磨技術(shù)的發(fā)展，如人造金剛石和立方氮化硼等超硬磨料的應(yīng)用，把珩磨技術(shù)推向一個(gè)新的階段?，F(xiàn)在珩磨已不僅用做高精度要求的終加工工序，并且還可作為較大余量的中間工序，是一種中北大學(xué)2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第4頁共33頁高效、優(yōu)質(zhì)的加工方法。3.1珩磨加工的特點(diǎn)：珩磨加工與一般切削加工相比的下列特點(diǎn)：（1）可獲得高的加工精度珩磨可以在較短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)濟(jì)地獲得較高的形狀精度及尺寸精度。加工直徑小于50mm的小孔時(shí)，其圓柱度可達(dá)5m，軸心線直線度可達(dá)1m；加工50200mm中等尺寸孔時(shí)，其圓度誤差為35m，孔長在300400mm時(shí)，圓柱度可達(dá)10m以下。經(jīng)珩磨加工的內(nèi)孔，尺寸精度可達(dá)IT6IT7。但珩磨加工不能提高被加工孔的位置精度。（2）可以獲得高的表面質(zhì)量1）珩磨的加工表面具有交叉網(wǎng)紋，有利于潤滑油的儲(chǔ)存及油膜的保持，能承受較大的載荷，工件耐磨性好。2）珩磨表面粗糙度aR值通常小于0.1m。3）珩磨加工表面幾乎沒有熱損傷、變質(zhì)層、嵌沙或冷硬現(xiàn)象。但存在高的殘余壓應(yīng)力，這些有利于零件使用壽命的提高。（3）加工范圍廣珩磨能加工各種內(nèi)孔（通孔、盲孔、多臺(tái)階空、圓錐孔、橢圓孔和擺線孔等）、平面、外圓柱表面、球面、齒輪表面、發(fā)動(dòng)機(jī)曲線表面等；能加工的孔徑范圍為2200mm，孔長為124000mm、長徑比約為1/50300；幾乎能加工所有工業(yè)材料。（4）具有較高的生產(chǎn)率，對機(jī)床精度的要求低珩磨是大面積多刃切削加工，因而具有較高的材料切除率，如珩磨直徑為100mm