轴向超声振动碳化硅打孔装置结构设计开题报告

 2022-12-17 14:09:56

1. 研究目的与意义

目的:设计一种轴向超声振动碳化硅打孔装置,该轴向超声振动碳化硅打孔装置包括小型二维运动平台、Z轴上下移动装置、超声振动部件、特殊冷却液循环系统。超声振动部件位于Z轴上下移动装置上,超声振动部件下端设置有打孔工具,并驱动打孔工具进行超声振动,工件(碳化硅被加工工件)设置在小型二维运动平台上,通过二维运动平台的运动,可以实现工件二维移动,并通过Z轴的上下移动和控制系统配合,实现在工件表面不同位置进行打孔加工。

需要对小型二维运动平台、Z轴上下移动装置、超声振动部件、特殊冷却液循环系统等进行结构设计,并进行整机模拟装配和试验。二维运动平台行程300mm*300mm;Z轴行程500mm;超声振动频率20-40khz;功率100-300w;振幅1-20微米可调。

意义:碳化硅作为一种难加工材料,具有硬度大,介电系数大、弹性模量较小、切削性能差等加工特性,所述超声波换能器与所述变幅杆大端连接,所述工具头与所述变幅杆小端连接,所述耦合层设置在所述工具头的内、外壁,所述Z轴上下运动平台水设在所述工具头的外部,Z轴上下运动装置与碳化硅工件产生轴向移动。该装置用途广、体积小、质量轻、定位简便,具有设备简单、成本低、效果好等特点。

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2. 研究内容与预期目标

设计一种轴向超声振动碳化硅打孔装置,该轴向超声振动碳化硅打孔装置包括小型二维运动平台、Z轴上下移动装置、超声振动部件、特殊冷却液循环系统。超声振动部件位于Z轴上下移动装置上,超声振动部件下端设置有打孔工具,并驱动打孔工具进行超声振动,工件(碳化硅被加工工件)设置在小型二维运动平台上,通过二维运动平台的运动,可以实现工件二维移动,并通过Z轴的上下移动和控制系统配合,实现在工件表面不同位置进行打孔加工。

1、轴向超声振动碳化硅打孔装置的技术背景和发展前景(百度查资料,碳化硅材料(难加工材料—切削加工性能差,高硬度、高强度、高塑性和高韧性、低塑性和脆性、低导热性、化学性能活泼、有大量微观硬质点和硬夹杂物)的加工特性)

2、轴向超声振动碳化硅打孔装置的总体结构设计(Solidworks三维建模钻床)

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3. 研究方法与步骤

1、轴向超声振动碳化硅打孔装置的技术背景和发展前景(百度查资料,碳化硅材料(难加工材料—切削加工性能差,高硬度、高强度、高塑性和高韧性、低塑性和脆性、低导热性、化学性能活泼、有大量微观硬质点和硬夹杂物)的加工特性)

2、轴向超声振动碳化硅打孔装置的总体结构设计(Solidworks三维建模钻床)

3、轴向超声振动碳化硅打孔装置的小型二维运动平台、Z轴上下移动装置、超声振动部件、特殊冷却液循环系统等结构设计(机械设计)

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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)

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5. 工作计划

1、2022.2.24-2022.3.9 收集资料,并完成英语论文翻译

2、2022.3.10-2022.3.25方案论证,确定工作原理以及结构分析

3、2022.3.26-2022.4.10对轴向超声振动部件进行分析计算

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