开题报告.docx

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开题报告

中北大学

毕业设计开题报告

学生姓名：

柳栋

学号：

020*******

学院、系：

机械工程与自动化学院

专业：

机械设计制造及其自动化

设计题目：

20mm卧式功率超声珩磨装置设计

指导教师:

范文斌教授

祝锡晶副教授

2007年5月7日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。

文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；

5.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；

6.指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告

1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

一、珩磨加工的原理

1.加工原理

珩磨是利用安装在珩磨头圆周上的若干砂条（油石），由涨开机构将砂条沿径向涨开，使其压向工件的孔壁；与此同时，使珩磨头做旋转运动和直线往复运动，对孔进行低速磨削和摩擦抛光。

旋转及往复运动的结果，油石上的磨粒在孔的表面上的切削轨迹成交叉而又不重复的网纹，因而获得表面粗糙度较小的加工表面。

径向加压运动是油石的进给运动，加压压力越大，进给量就越大。

2.加工过程

珩磨的切削过程中油石的表面状态、油石的压力、被加工表面三者的变化情况及相关关系，因采用的扩涨进给方式不同而不同。

（1）定压进给珩磨过程定压进给中，进给机构以恒定压力压向孔壁，珩磨过程可以根据油石表面状态的变化分为三个阶段：

1）脱落阶段加工初始阶段，由于孔表面粗糙，油石与孔壁的实际接触面积小，接触压力大，工件孔粗糙表面的凸起部分很快被磨去，而油石面因接触压力过大，加上切屑对油石黏结剂的磨耗使磨粒和黏结剂间的结合强度下降，因而有的磨粒在切削力作用下自行脱落，油石面即露出新的磨粒，即为油石的自锐。

2）破碎切削阶段随着珩磨的进行，孔表面越来越光滑，接触面积也逐渐增大，单位面积接触压力下降，切削效率低，同时切下的切屑既少又细。

这些切屑对油石黏结剂的磨耗也很小。

因此，油石面的磨粒脱落很少，油石主要不是靠新磨粒切削，而是由磨粒尖顶切削，因此磨粒尖顶的负荷很大，磨粒易于破裂、崩碎而形成新的切削刃。

3）堵塞切削阶段此时油石与工件表面的接触面积很大，极细的切屑堆积于油石孔壁之间不易排出，造成油石面气孔的堵塞，因此油石的切削能力极低，油石表面也变的很光滑，此时的油石磨削相当于抛光。

但当油石堵塞严重而产生黏结性堵塞时，油石完全失去切削能力并严重发热，加工精度与表面粗糙度均可受到破坏。

因此，当油石进入堵塞切削时要尽快结束珩磨。

（2）定量进给珩磨过程定量进给珩磨时，进给机构以恒定的速度扩涨进给，使磨粒强制性的进入工件，因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削，不可能产生堵塞切削现象。

因为当油石产生堵塞而使切削能力下降时，则进给量大于实际的磨削量，此时珩磨压力增大，从而使磨粒脱落、破碎、切削作用增强。

（3）定压-定量进给珩磨过程加工开始以定压进给珩磨，当油石进入堵塞切削阶段时，转化为定量进给方式珩磨，让磨粒只产生脱落、破碎使油石恢复切削能力，提高效率，最后可用无进给珩磨提高孔的精度和降低表面粗糙度。

二、超声珩磨加工原理

超声振动珩磨加工是指将同频率的超声波通过一定的方式分别施加到被加工的工件和所使用的超声工具上，同时在超声珩磨磨头、珩磨油石除纵向振动外，仍存在一定的侧向振动，然后与普通珩磨方法相复合对被加工工件进行加工，其加工特点是：

加工精度高（精度等级为IT6，表面粗糙度为

0.05

，圆度和圆柱度为IT6）；磨削力小，工作温度低，不会引起变形；效率高，而且超声的真空化既改善精度，又净化了冷却液，降低了珩磨噪声。

铸铁缸套（

）和20（

）薄壁缸套的超声珩磨系统已成功地应用于生产。

对径向超声振动珩磨和纵向（轴向）超声振动珩磨的磨削特点进行的对比研究，建立了磨粒纵向超声振动珩磨的切削模型，推导了其临界速度的计算公式，并对工程陶瓷

和高强度P钢进行了纵向超声振动珩磨试验。

研究表明，所建立的模型与试验结果一致，从而验证了模型的正确性；纵向超声振动磨削具有比普通珩磨较大的材料去除率，且磨削表面光滑，粗糙度低，为高效镜面磨削奠定了基础

对于超声波振动珩磨来说，振动部分是其核心，振动效果对珩磨质量起关键作用，而振动部分由于振动传递环节多，振动形式复杂，很难得到准确的振动系统数学模型。

三、超声珩磨装置的结构

超声波振动珩磨的工作原理是将超声拨发生器产生的超声频点振荡通过换能器转换为超声频轴向机械振动或弯曲振动，在珩磨头的自转运动与往复运动的重叠情况下进行加工所使用的珩磨头。

超声波振动珩磨装置由以下几部分组成：

超声波发生器、超声振动系统、珩磨头体及冷却循环系统。

而超声振动系统主要由换能器、变幅杆（又称振幅放大杆）、弯曲振动圆盘、挠性杆-油石座振动子系统组成。

1.超声波发生器超声波发生器又称为超声频率发生器、超声振动发生器或超声波电源，起作用是将50Hz的交变电变为有一定功率输出的超声频振荡，提供给超声振动系统使工具作往复振动的能源。

2.换能器换能器的作用是将高频点振荡转换成机械振动。

目前所使用的换能器主要有两种：

磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器。

（1）磁致伸缩换能器磁致伸缩换能器是利用某些铁磁体在变化的磁场中所产生的磁致伸缩效应而制成的。

磁致伸缩换能器的优点是：

在工件条件变化很大的情况下，切削力变动以及振动系统自身的一些变化对工具的振动形态影响比较小。

此外由此组成的工具振动系统使用安全可靠，调整方便，容易掌握。

（2）电致伸缩换能器电致伸缩换能器是利用材料在电场作用下的压电效应而制成的。

和磁致伸缩换能器比较，电致伸缩换能器尺寸小，声电转换效率高，瞬时输出功率大，但是连续振动时功率只有瞬时功率的1/5左右。

长时间的工作会使他的特性明显下降。

此外，电致伸缩换能器的机械强度低，工作时所加电压较高，对振动系统的设计、制造和调整精度的要求也高。

3.变幅杆换能器在高频电振荡作用下的伸缩变形很小，不能直接用来进行珩磨加工，因此必须通过变幅杆将振幅加以放大。

变幅杆的放大倍数一般在10～100

之间。

4.弯曲振动圆盘弯曲振动圆盘位于变幅杆和珩磨杆之间。

它是超声波振动珩磨装置递震的重要零件，该零件的设计、制造质量的好坏，直接影响到变幅杆的振动能否通过它传递到挠性杆上，并保证振动时珩磨杆不振动。

5.挠性杆-油石座振动子系统超声振动珩磨装置的挠性杆-油石座振动子系统由两段不同截面的均匀杆组成。

可根据需要自行加页，加页格式同此页。

毕业设计开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

一、研究内容

在超声振动珩磨系统中，振动珩磨效果的好坏取决于振动系统能否将由超声波发生器输出的振动有效地通过各个环节传递到油石座上，在传递过程中具有最小的能量损失，并使油石座在珩磨时产生脉冲切削力激发激发微细沟槽自成作用的活跃程度。

因此，各个传振环节的设计成了设计超声振动珩磨工具的关键。

在超声珩磨系统的各个环节中，弯曲振动圆盘对加工质量和效率影响最大。

如何优化设计圆盘是生产实际中普遍关注的问题。

弯曲振动圆盘的谐振频率除了与圆盘本身的材料有关外，还与圆盘的尺寸，包括厚度和直径大小有关。

只要确定谐振频率，则圆盘厚度直径比也随之确定了。

而圆盘直径取决于整个珩磨装置尺寸，所以对应于确定的珩磨装置，其谐振频率与圆盘厚度直径比存在对应关系，可见圆盘尺寸对整个珩磨装置有重要影响，研究圆盘几何尺寸与振动特性关系，对超声珩磨系统的优化设计有着十分重要的意义。

二、研究方法

对于超声珩磨，要使振动系统有效并可靠地工作，克服传统静态设计方法中存在的问题，有必要应用现代设计方法对振动系统进行动态设计，分析动态性能，即对振动系统的固有振动性能及相应特性进行分析。

固有振动特性分析是研究在无阻尼自由振动的条件下，振动系统的固有特征，即固有频率和振动应力。

响应分析是用于确定振动系统中受到持续的周期载荷作用时产生的周期响应，以及确定线形结构承受随时间按正眩规律变化的载荷时的稳定响应。

在本设计里,我们采用了有限元方法对系统进行动力分析。

参考文献

[1]李伯民，赵波.现代磨削技术.北京：

机械工业出版社，2003

（1）.

[2]祝锡晶.超声波珩磨.机械制造，1995，20（6）：

28-29.

[3]祝锡晶等.功率超声珩磨发动机薄壁缸套新技术.山西机械，1999增刊2：

3-4.

[4]辛志杰，祝锡晶等.超声波振动珩磨振动系统试验研究.工具技术，1998（10）.

[5]张云电.超声加工及其应用.北京：

国防工业出版社，1995.

[6]吴雪松，祝锡晶，高艳霞等.功率超声振动加工技术中谐振系统的研究.苏州市职业大学学报，2006

（2）.

[7]奚凤丰，王诚德.磨具上附加超声波的切削加工机理.电加工，1987

（2）.

[8]李祥林，薛万夫，张日升等.振动切削及其在机械加工中的应用.北京：

北京科学技术出版社，1985.

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

指导教师：

年月日

所在系审查意见：

系主任：

年月日

附件：

参考文献注释格式

学术期刊作者﹒论文题目﹒期刊名称，出版年份，卷（期）：

页次

如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。

例如：

[1]李峰,胡征,景苏等.纳米粒子的控制生长和自组装研究进展.无机化学学报，2001,17（3）:

315~324

[2]J.Y.Li,X.L.Chen,H.Li.Fabricationofzincoxidenanorods.JournalofCrystalGrowth,2001,233:

5～7

学术会议论文集作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称，出版地：

出版者，出版年份：

页次

例如：

[3]司宗国谢去病王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见赵维勤，高崇寿编﹒第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：

中国高等科学技术中心，1996：

105

图书著者﹒书名﹒版本﹒出版地：

出版者，出版年﹒页次

如果该书是第一版则可以略去版次。

例如：

[4]韩其智孙洪洲﹒群论﹒北京：

北京大学出版社，1987﹒101

预印本作者﹒论文题目﹒预印本编号（出版年份）

例如：

[5]XiaofengGuoandJianweiQiu﹒Theleadingpowercorrectionstothestructurefunctions﹒hep—ph/9810548（1998）

学位论文作者﹒论文题目﹒学士（或硕士、博士）学位论文.出版地：

出版者，出版年份

例如：

[6]陈异.纳米粒子形貌控制研究.硕士学位论文.北京：

中国科学院,2002

电子文献主要责任者.电子文献题名﹒电子文献的出处或可获地址.发表或更新日期

例如：

[7]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展.1998-08-16

专利专利所有者.专利名称.专利国别：

专利号，日期.

例如：

[8]姜锡洲.一种温热外敷药制备方案.中国专利：

881056073，1989-07-26.