中北大學(xué)2007屆畢業(yè)設(shè)計說明書第1頁共33頁1引言時間過得真快，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，當我們學(xué)業(yè)已滿走出校園時，我們也不會留下任何遺憾。在這里，我不光學(xué)到了書本上的知識，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)計檢驗了我們自主學(xué)習(xí)的能力，同樣也檢驗了我們作為一名大學(xué)生應(yīng)有的素質(zhì)。讓我們再次認識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，我的題目是臥式功率超聲珩磨裝置設(shè)計。在這個課題上，要求我在了解掌握功率超聲振動加工基本原理及珩磨加工原理的基礎(chǔ)上，進行超聲珩磨裝置的設(shè)計。本次設(shè)計注重的是理論分析，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。這次設(shè)計，讓我對大學(xué)學(xué)到的知識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面，了解了我在某些知識上還存在的不足；通過自主學(xué)習(xí)讓我了解了如何更好的運用知識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識到了團隊的重要性。通過這次設(shè)計，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)到了如何合理的運用時間來處理我們的問題。畢業(yè)設(shè)計是我們走向社會的一個重要環(huán)節(jié)，它不盡體現(xiàn)了我們大學(xué)四年學(xué)到知識的多少，還體現(xiàn)了我們獨立思考、獨立設(shè)計的能力。為我們在以后的工作積累了經(jīng)驗。這次設(shè)計得到了范文斌、祝錫晶老師的悉心指導(dǎo)，同時也得到了同學(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)計是我第一次深入研究超聲振動加工的相關(guān)知識。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)計中的錯誤以及不足之處。但人無完人，我知道我的這次設(shè)計還存在許多不足之處，對于在本次設(shè)計中出現(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械制造中重要的加工工藝，超聲振動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)用與實踐。但是，由于磨削加工的復(fù)雜性，超聲磨削加工的許多機理還不十分明了，進一步的加工應(yīng)用技術(shù)還在研究之中。超聲振動加工具有低切削力、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床動力等優(yōu)點。有鑒于此，世界各國目前均在重點開發(fā)和研究超聲振動在磨削加工領(lǐng)域的高技術(shù)和應(yīng)用課題，超聲振動加工綜合應(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珩磨裝置的特點是換能器為磁致伸縮換能器，振動形式為縱向振動，油石以及芯軸等組成的整個頭體都振動。俄羅斯于八十年代末研制出功率超聲振動珩磨裝置，其特點是油石徑向振動，借助于在油石旋轉(zhuǎn)軸線垂直平面內(nèi)發(fā)送超聲振動的功率超聲珩磨裝置，油石由于受徑向超聲振動的影響，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理論、加工不同材料的實驗、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)研究功率超聲振動珩磨的最早單位之一，八十年代初期已進行了功率超聲振動切削方面的理論研究。1988年研制成功了臥式功率超聲振動珩磨裝置，并通過了北方工業(yè)集團公司軍品部鑒定，認為該項成果屬國內(nèi)首創(chuàng)、振動系統(tǒng)達到了八十年代末國際先進水平。1993年研制成功了86鋼質(zhì)薄壁缸套的力式功率超聲振動珩磨裝置，在實際生產(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”的研究，研究的主要任務(wù)和要求是：（1）掌握功率超聲振動加工的基本原理。（2）掌握機械加工中珩磨加工原理。（3）在此基礎(chǔ)上設(shè)計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，了解我國超聲振動加工技術(shù)的發(fā)展狀況，對其工作原理和設(shè)計原理進行深入研究，從而才能設(shè)計出符合實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，振動系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的匹配性能差，嚴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應(yīng)當盡量優(yōu)化設(shè)計振動系統(tǒng)的各個環(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。超聲振動珩磨裝置由超聲波發(fā)生器、超聲振動系統(tǒng)、珩磨頭體級冷卻循環(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)計的是超聲振動珩磨裝置，在超聲振動系統(tǒng)中，彎曲振動圓盤是超聲波振動珩磨裝置遞振的重要零件,該零件的設(shè)計、制造質(zhì)量的好壞，直接影響到變幅桿的振動能否通過它傳遞到撓性桿上，并保證振動時珩磨桿不振動。根據(jù)前面的介紹，本論文的設(shè)計重點是彎曲振動圓盤。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?shù)溺衲ヒ鹤饔孟?，珩磨條對被加工表面做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進給的相對綜合運動，從而達到改善表面質(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：珩磨加工與一般切削加工相比的下列特點：（1）可獲得高的加工精度珩磨可以在較短的時間內(nèi)經(jīng)濟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，其圓柱度可達5m，軸心線直線度可達1m；加工50200mm中等尺寸孔時，其圓度誤差為35m，孔長在300400mm時，圓柱度可達10m以下。經(jīng)珩磨加工的內(nèi)孔，尺寸精度可達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)動機曲線表面等；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