超声振动海绵打孔装置设计与实验研究开题报告

1. 研究目的与意义

早在1830年，研究人耳能听到如何更高的频率，超声频率为24,000赫兹的第一次的产生就是通过F.Savrt用了一个多齿轮而产生， 1876制作实验气体高尔顿的哨声频率的超声波达到30,000赫兹，切换到氢气后，当它的频率达到了80,000赫兹。通过这些实验人们自然对超声波有了一定的了解。1927年，物理学家伍德（ RWWood ）和卢米斯（ AE.Loomis ）在美国首次进行超声加工实验，用超强的超声波快速雕刻玻璃，但没有得到工业的应用。 1951年，首个实用的超声波机器是由美国的科恩提出，引起了科学界和社会的重视，这个发现为超声加工技术蓬勃发展奠定了基础。1989年，中国成功超声波研磨设备的发展。70年代中期，美国在超声钻中心孔，精加工，打磨，焊接等长号和在生产阶段，超声车削，钻孔得到了应用，在试生产原型阶段已经掘进设备。1979通用超声波切割系统具有电源行业的应用。当时德国和英国也对超神加工的原理进行过大量研究并且出版了一些具有价值的论文同时也在国内积极推广这项新型的加工技术。在50年代末，我国也对超声波应用到加工中进行研究。1973年我国通过超声振动切削的研究在上海超声电子厂成功研制出CNM-2号超声粉碎机。 1982年在上海钢管厂成功研制出超声加工设别的金属性材料，填补了我国在超声波加工这一领域的空白。 1991年成功开发出修长的锥形杆超声车削系统设备。在二十世纪末到本世纪初，快速发展的超声振动系统应用与深孔加工，超声加工技术在抛光拉丝模具型腔的发展，尤其是在钻石，难加工领域陶瓷，玛瑙，翡翠，淬火钢，工具钢，花岗岩，大理石，石英，玻璃及烧结永磁体等解决许多关键问题,并取得了良好的效果。

随着科学技术的不断发展，孔加工技术在机械制造领域的应用日益广泛，与此同时，对孔的加工精度和表面质量也提出了越来越高的要求。目前，在不锈钢、耐热钢、钛合金、高温合金等难加工材料上加工精密微细深孔仍然是具有挑战性的课题。加工实践表明，采用传统工艺方法加工微细深孔时，存在切削温度高、散热困难、钻头易引偏或折断、入钻定心性差、断屑困难、排屑不畅、出口毛刺多等一系列工艺难题。为此，需要积极探索、开发更合理的加工方法，以改善材料的可加工性，提高产品质量和加工效率。

作为一种特种加工方法，超声振动切削在难加工材料加工和精密加工领域具有普通加工方法难以比拟的工艺效果。将超声振动钻孔技术应用于微细深孔的精密加工具有良好的发展前景。本文基于高频振动切削原理，设计开发了一种新型便携式超声轴向振动钻削装置。

2. 研究内容和预期目标

设计一种超声振动海绵打孔装置，主要用于打印复印机中转印辊上弹性层的加工。超声振动海绵打孔装置，包括超声波发生器、与超声波发生器通过导线相连的超声波换能器、与超声波换能器相连的变幅杆和与变幅杆相连的管状刀具，管状刀具与变幅杆通过螺纹连接。通过超声振动的方式在海绵上轻松打孔，打孔过程稳定，孔径尺寸精度高，孔壁表面平整无损伤，产品合格率大幅提升，生产效率明显提高。

设计一种新型的超声振动海绵打孔装置，超声振动功率1kw，打孔长度不低于350mm，孔径为7mm。对其核心部件压电超声换能器进行有限元模态分析，得出其结构振动模态，并对制作的超声振动海绵打孔装置进行切割实验研究，并对实验结果进行研究分析。

任务内容:

3. 研究的方法与步骤

初期准备阶段，查阅资料并充分利用现有文献资源，了解国内外研究现状和发展前景，获取充分的国内外相关文献。就课题内容进行酝酿和思考，确定设计方案。

设计阶段，通过所查阅资料和结合本课题的具体情况，进行装置的总体结构设计，并对换能器进行有限元模态分析。

实验阶段，对装置进行加工工艺试验，并对结果进行分析。

4. 参考文献

[1] 海绵打孔的制造方法，实用新型专利

[2] 杨兆军，王立江. 新型微小孔振动钻床,机械制造，1995(12):19-20

5. 计划与进度安排

1、提前熟悉solidworks2012、或ug、或pro/e软件，设计的部分尽量使用三维软件建模，然后转换二维平面工程图。

2、2022年3月1日，交英文翻译。

3、2022年3月15日，完善开题报告和毕业设计任务书内容。