机械综合实践项目报告书

'机械综合实践项目报告书项目名称：项目组长：成员：联系方式：指导老师：2011年月 一项目背景二项目目标（项目的主要功能、结构与技术指标）三设计方案（包括原理图、结构图、装配图、零件图、主要结构的计算、工艺路线、实物图片、实物录像、项目实物等）四项目分工说明每个人承担的主要工作，以及合作中的问题五问题与总结项目的改进方案与市场前景项目经费使用项目总结（对项目选题、组织实施的意见和建议等）要求项目报告书不少于4页 超声加工的原理：利用作超声频小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工,英文简称为USM。超声加工可用于穿孔、切割、焊接（见超声波焊）、套料和抛光。   加工原理  由超声发生器产生的高频电振荡（频率一般为16～25千赫，焊接频率可更高）施加于超声换能器上（见图[超声加工原理图]），将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅（双振幅为20～80微米），并驱动以一定静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，为循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，加工出与工具相应的形状。   特点和应用  超声加工的主要特点是：①不受材料是否导电的限制。②工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、 窄缝和薄片工件。③被加工材料的脆性越大越容易加工；材料越硬或强度、韧性越大则越难加工。④由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料。⑤可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。  超声加工主要用于各种硬脆材料,如玻璃石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔（包括圆孔、异形孔和弯曲孔等）、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。超声打孔的孔径范围是0.1～90毫米，加工深度可达100毫米以上，孔的尺寸精度可达0.02～0.05毫米。表面粗糙度在采用W40碳化硼磨料加工玻璃时可达R1.25～0.63微米，加工硬质合金时可达R0.63～0.32微米。   超声加工机  由电源（即超声发生器）、振动系统(包括超声换能器和变幅杆)和机床本体3部分组成。超声发生器将50赫的交流电转换为超声频电功率输出，功率由数瓦至数千瓦，最大可达10千瓦。通常使用的超声换能器有磁致伸缩的和电致伸缩的两类。磁致伸缩换能器又有金属的和铁氧体的两种，金属的通常用于千瓦以上的大功率超声加工机；铁氧体的通常用于千瓦以下的小功率超声加工机。电致伸缩换能器用压电陶瓷制成，主要用于小功率超声加工机。变幅杆起着放大振幅和聚能的作用，按截面积变化规律有锥形、指数曲线形、悬链线形、阶梯形等。机床本体一般有立式和卧式两种类型，超声振动系统则相应地垂直放置和水平放置。 超声波变幅杆的作用压电或电磁致的伸缩的变形是很小的（即使在共振的条件下振动也不会超过0.005~0.01mm），不足以用来直接加工。超声波加工需要0.01~0.1mm的振幅，因此，必须在换能器的端面连变幅杆，将机械振动振幅放大。变幅杆之所以能够扩大振幅，是由于通过它的每一个截面的振动能量是不变的（略去传播的损耗）。能量密度J正比于振幅A的平方，即A2=2Jρcω2,所以A=2JK式中K=ρcω2是常数。由上式可见，截面面积越小，能量密度越大，振动振幅就越大。为了获得较大的振幅，应使变幅杆的固有频率和外激震荡频率相等，处于共振状态。超声波变幅杆的设计步骤：根抓实用的要求，设计变幅杆的一般步骤如下:1)确定工作频率及变幅杆输出端的最大位移振幅号2)选择材料:3)根抓所选择材料一的声速及疲劳强度来估计所需要的形状因数φ4)根抓换能器辐射面所能得到的位移振幅ζ来估算总放大系数MT(MT=ζ2ζ1)5)根抓所需要的放大系数M及所要求的形状因素币来 选择变幅杆类型及确定变幅杆输入端厂一般为大端少和输出端（一般为小端）的直径或面积比。但应注意输入端的直径不能选取过大，否则变幅杆的横向振动就不可忽略。一般取D/λ<0.25D为变幅杆大端直径，λ为波长。几种变幅杆的参数设计 ①指数形：②圆锥形： ①悬链线形： ①阶梯形： 变幅杆的实物图：关于压电材料 压电材料由于其具有力学变形和电场的藕合机电效应，是一种非常理想的机敏材料，可利用它制成传感元件和驱动元件，应用于机敏机械系统中.为了对结构进行有效控制，了解压电结构在外载(机械力或电场)作用下的力学特征、电学特征是非常重要的.由于压电材料的存在，对整体结构分析的控制方程变得更为复杂，求解更困难.采用有限单元法可解决这一问题，许多研究者在这方而作了不少工作，开发了多种类型、基于不同理论的有限单元，以分析各种不同结构和各种工作情况下压电体的响应.基本原理1.压电效应对压电元件施力时，会引起其内部正负电荷中心发生相对位移，从而导致压电元件的两个表而上出现数量相等、符号相反的束缚电荷，电荷密度和外力成正比，这种现象称为正压电效应;在压电元件上施加电压，会引起元件内部正负电荷中心产生相对位移，从而造成压电元件变形，变形与电压成正比，这种现象称为逆压电效应.利用正压电效应可以制成各种传感元件;利用逆压电效应可以制成驱动元件.2.基本方程 主要分工汪洋主要负责项目过程中电学方面问题的计算刘宗源主要负责项目的实物图的绘制顾浩良主要负责项目机械方面的计算过程'