1. 研究目的与意义
在最近,超声波技术在各种不同的加工制造领域中得到了广泛的应用，在应用超声时可以提高加工的性能和改善部件的质量。大量的文献报道的结果强烈的表明超声振动技术在材料加工过程中的有益的作用。载荷的降低可以同时由于摩擦力的减少而实现致密化和成形,，由于超声振动造成的氧化膜破碎可以促进工件界面的结合力增加.。另外一方面,，超声振动可以施加非线性效应(声流与空化)，从而对液态的熔化金属的凝固产生影响。热制造过程中的部件的精密制造和部件的高质量由此可以得到提高，
超声是一种物理波，其传播的频率为超过20 KHz，这一声波是超过了人类的听觉的上限。超声波在不同介质中的传播取决于材料的弹性性质和密度。由于超声产生的机械振动可以造成介质在其静止位置产生一个非常微小的位移。形成的超声振动可以以波的形式从介质的一部分区域传播到另外一个区域。超声波及其传播受到很多因素的影响，诸如超声频率，幅度等。超声的频率同每秒完成的振动次数相关。超声频率和幅度决定着超声强度的数值，这是功率穿过单位横截面的数值。为了实现超声振动可以有效的对被加工材料的振动，非常有必要在超声振动器和材料之间通过一个介质，如喇叭/工装夹具，超声波探头，超声振动平台等。
2. 研究内容和预期目标
设计一种超声振动激光打孔装置，该超声振动激光打孔奘詈句括小型二维标动平台、Z轴上下移动聚焦装置、激光发射装置、吸气吸尘装置，小型超声振动工作台等。小型超声振动工作台安装于二维平台后，工件设置在小型超声振动工作台上，不但可以实现工件的二维平面运动，还可以实现工件的Z向超声振动,在工件表面不同区域的超声振动激光打孔，并通过Z轴的上下移动和聚焦系统的配合，实现不同深度小孔打孔加工。
需要对小型二维运动平台、Z轴上下移动聚焦装置、激光发射装置、吸气吸尘装置，小型超声振动工作台等进行机械结构设计，并进行整机装配,然后完成相应实验。二维运动平台行程00*200mm，Z轴行程300mm,，激光系统功率5W，超声振动系统频率4OkHEz，功率300W，振幅1~20微米可调。
3. 研究的方法与步骤
本课题拟采用先进行模拟分析后进行实验的方法进行研究，主要采用有限元分析如见ansys以及三维建模软件solidworks作为辅助软件，研究步骤如下：
1、进行超声振动工作台的结构设计，包括换能器和固定装置的设计及装配方式，使得超声振动工作台能够加工玻璃、陶瓷、硬质合金等硬脆材料。
2、模拟附带小型超声振动装置的工作台在负载硬脆材料下状态的工作状态以及能量分布情况。
4. 参考文献
[1]孙恒, 陈作模.机械原理(第7版), 2006, (05)
[2]濮良贵.机械设计(第九版), 2013, (05)
[3]成大先.机械设计手册(第5版), 2014,(05)
5. 计划与进度安排
1．2022-2-20～2022-2-26查阅资料，了解超声振动激光打孔装置的国内外研究现状和发展前景，了解超声换能器的设计方法。撰写开题报告和翻译外文资料；
2．2022-2-27～2022-3-6查阅相关资料，确定超声振动激光打孔装置的总体结构设计，制定方案；
3．2022-3-7～2022-3-13小型超声振动压电超声换能器规格设计、工作台的结构设计，制定说明书框架结构；
