超声波加工以及机床设计-机械设计论文设计

1. 绪论

1.1 论文的提出及其应用价值

1.1.1 课题所属研究领域

由于各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的问题。对这些材料用传统加工方法十分困难，于是产生了特种加工技术，双面超声波加工就是其中一种。

超声波加工(USM)是利用超声波振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声波频振动进行振动加工，或利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。几十年来，超声波加工技术的发展迅速，在超声波振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声波复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。超声波加工非常适合于加工硬脆材料，而且不会损害工件表面，所以是加工硅工件的理想方法[1]。

超声波加工方法是近50年来逐步发展的一种新型加工方法。在难加工材料和精密加工中，超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用围。超声波加工技术横跨机械学、电学、和声学三个学科，因而可把超声波加工视为交叉学科[1]。

1.1.2 课题的理论意义和应用价值

如今的一些材料，如硅晶体具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、比重低和自润滑等优良特性，已在电子、机械、能源、航空航天等众多领域显示出相当广泛的应用前景。然而，硅材料的加工十分困难，尤其是对于具有复杂型面的硅材料零件至今尚无有效的加工手段。目前硅材料的加工技术已成为制造业研究的热点。

材料的加工技术中，金刚石磨削方法只能加工简单型面的零件，而对于较复杂的型面，如有锐角要求的槽形零件和非回转体表面，就无能为力了；激光束加工（LBM）技术虽然可用于硅零件的加工，但会使加工表面产生达50m 的微观裂纹，很难适应航空航天重要零件的要求；此外，由于硅材料电导率低且化学稳定性好的限制，使得电火花（EDM）及电化学（ECM）加工方法不适于加工硅零件。而超声波加工（USM）不需工件导电，可加工任何超硬材料，且不属于热过程，

对加工表面损害极小，可稳定地加工出精度为mμ5±，表面粗糙度为Ra≤O.51~0.76mμ的零件，已成为加工硅晶体最具潜力的方法之一[4]。

超声波加工(USM)是利用超声波振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声波频振动进行振动加工，或利用超声波振动使工件相互结合的加工方法[5]。

几十年来，超声波加工技术的发展迅速，在超声波振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声波复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。

1.2 国外超声波加工研究现状和发展趋势

超声波加工技术的研究最早可追溯到1927年R.W.Word和A.L.Looms的奠基性工作，并于1954年由L.Balamuch研制出第一台超声波加工机床。

从50年代以来，许多国家都对这一技术进行了研究。日本政府设立了专门的振动切削研究所，许多大学和研究机构也都设有这个研究课题。原苏联在这方面的研究也较早，在超声波车削、钻孔、磨削、光整加工、复合加工等方面均有生产应用，并取得了良好的经济效果。60年代初美国就开始了超声波加工的研究，70年代中期，美国在超声波波钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面，已处于生产应用阶段:超声波车削、钻孔、镗孔已处于试验性生产设备原型阶段;通用超声波振动切削系统已供工业应用，日前已形成部分标准。德国和英国也对超声波加工的机理和工业应用进行了大量的研究工作，并发表了许多有价值的论文，在生产中也得到了积极的应用[5]。

英国Harwe11国家原子能权威机构是此理论的早期探索者之一，他们的研究需要在耐火材料成形的特殊陶瓷上钻一些1.016~25.4mm，传统机械加工的局限性激发了他们探索新技术的兴趣。美国从1969年开始使用金刚石工具的超声波旋转加工技术。

经过近40年的时间，各国的研究者们进行了许多实验，研究出控制参数（如超声波波振幅、静压力、转速、金刚石类型、磨粒尺寸及连接类型等）与加工结果（如材料去除率、工具磨损等）之间的关系。建立了有关材料去除的塑性去除、脆性去除等多种材料去除模型，并进行了实验验证。

1970年，Tyrell用金刚石空心钻在玻璃片边上加工出两个1.Omm的孔，孔深63.5mm,相距仅0.5mm，每个孔的平均加工时间为14分钟。他还使用金刚石空心钻在厚88.9m的氧化铍1.Omm的孔，加工结束后，在钻芯抽出完整的0.4mm的工件材料[1，5]。

1992年，rabhakertalD.和HaselkonM.在大量超声波旋转加工材料去除率试验研究的基础上，给出预测材料去除率的经验模型，并对各种加工因素及其交互作用对材料去除率的影响进行了分析和讨论。

对超声波旋转加工中材料去除机理的研究，Markov等认为，脆性材料的破裂是大量的微观裂纹及裂纹扩展到一定深度的结果。Markov和Ustinov认为，超声波旋转加工中存在一个被加工材料的脆性断裂特别强烈的过程，它是被加工表面的微小裂纹交织成网和表面撕扯的结果。Kubota等报道超声波旋转加工中材料以“贝壳”状的碎片形式去除。Z.J.Pei,P.M.Ferrira和M.haselkorn通过实验证明，除了脆性断裂，塑性流动是超声波旋转加工中材料去除的另一种主要方式[14,15]。

硅材料不同加工工艺的研究表明，超声波旋转加工在较低的加工压力和较轻的表面损伤情况下，有较高的材料去除率，是有潜力的加工方法。Tyrell也报道:使用超声波振动，需要的加工压力小于无超声波加工时的压力。

最近，国外又出现了超声波旋转面铣削技术，由于RUM钻深小孔时，其加工面及碎片很难观察，为了克服这个困难，采用面铣削方法加工硅晶体，用扫描电镜观察加工面和碎片。研究表明，硅加工中，材料的去除机理包括塑性去除及脆性去除。在一些加工条件下，塑性去除占主要地位，在另一些加工条件下，脆性去除占主要地位;通过调整不同的加工参数，可以调整塑性去除及脆性去除的比例。由于超声波旋转加工只能加工原形孔和型腔，因此配以适当的数控系统，借鉴数控铣削的方法就可以加工具有复杂三维型面的工程陶瓷，国外许多学者正在开展三维轮廓微细旋转超声波加工的研究。

我国超声波加工技术的研究始于50年代末。60年代末，工业大学应用超声波车削，加工了一批飞机上的铝制细长轴，后这项技术的研究中断了十多年。1976年以后，我国再次开展超声波加工的试验研究和理论探讨工作。工业大学、广西大学以及光学仪器厂等单位率先进行了超声波波车削设备及实验研究。1982年，钢管厂、中科院声学研究所和超声波波仪器厂研制成功超声波拉管设备。1985年以来，超声波波旋转加工机、超声波珩磨装置和变截面细长杆超声波车削装置相继研制成功.到1993年，我国己发表了300多篇有关超声波加工等的科学研究论文。

半个多世纪以来，经过各国学者的不懈努力，超声波加工技术己有了长足的进步。主要体现在:实验出加工参数〔振幅、频率、静压力、磨料材料及粒度、悬浮工作液的浓度和工作液循环方式等)对加工效率的影响规律;总结出静压力、工件材料硬度、加工工具材料硬度是影响工具损耗的主要因素;总结出磨料粒度及悬浮工作液的均匀性对工件表面质量有影响规律;利用有限元的方法使变幅杆的设计更合理;机械增益Q值高的材料用于制作变幅杆、性能优良的PCD用于制作工具头，使加工效率大大提高;工具头回转的超声波加工使加工效率提高3至4倍;采用性能优良的压电陶瓷换能器使加工机床的体积大大减小，能量利用率大大提高;90年代

Suzuki.K.研制的工程陶瓷无旋转超声波波磨削新技术明显提高了加工效率，也可以用来加工较复杂的型面[1，5]。

现在，该技术应用的可行性己经成为一个研究的热点，并在一些国家包括英国、法国、瑞士、日本等国家得到了研究。现在有些控制旋转超声波加工系统的CNC可以通过购买而使用，例如:Exturde Hone limited(法国)的SoneX300, Erosonic AG(瑞士)的ErosonicUS400/US8001410。

综上所述，超声波加工技术发展机器取得的应用成果是可喜的。一方面材料加工的客观需求推动和促进了超声波加工技术的发展；另一方面，超声波加工技术的发展为材料的加工提供了一种强有力的加工手段，而促进了材料加工的发展。展望未来，超声波加工技术的发展前景是美好的。

2. 超声波加工技术概述

2.1 超声波加工的基本原理和特点

2.1.1 超声波波的特性

人耳可以听到的声波的频率围约为16~20000Hz 。低于16Hz 的声波称为次声波，高于20000Hz 的声波称为迢声波。人们还把频率为9105.0?Hz 以上的声波称为特超声或微波超声。超声波具有如下特性：

（1）超声波波可在气体、液体和固体介质中传播，其传播速度与频率、波长、介质密度等有关，可用公式表示 ：

f v λ= （2－1）

式中v —超声波波传播速度（s m ）

λ—波长（m ）

f —频率（Hz ）

（2）超声波波在各种介质中传播，其运动轨迹都按余弦函数规律变化，其位移为：

)cos(ψω+=t A x （2－2）

式中 x--质点运动的位移（m ）

A--振幅（m ）

ω--圆频率（rad/s ）

t--时间（s ）

ψ--振动的相位角（rad ）

（3）超声波波可传递很强的能量，其能量强度可用垂直于波的传播方向单位面积的能量来表示，超声波加工中的能量强度高达几百瓦/平方厘米，且90%作用于工件表面。

（4）超声波波会产生反射、干涉和共振现象。出现波的叠加作用，使弹性杆中某处质点始终不动，而某处质点的振幅则大大增加，从而获得更大的超声波加工能量（如图2-1所示）。这是因为，超声波波在同一弹性杆的一端向另一端传播时，在不同介质的介面上会产生一次或多次波的反射，结果在有限长弹性杆，将存在若干个周期相同、振幅相等、传播方向相同或相反的波。于是在弹性杆传播的波，会出现波叠加，致使某处振动始终加强，或某处振动始终减弱，产生波的干涉现象[3]。

图2-1 弹性杆质点振动状况[1]

1--反射波

2--合成波

3--人射波

b--波节点

l--波节点至波反射端的距离

如图2-1中t＝T/4或3T/4的情况是当弹性杆的长度恰为半波长的整数倍，且相位相同时，便会出现波的干涉而产生振幅增加的驻波，即波共振现象。而图2-1中t＝0、T/2和T的情况，则是相位相反时出现的干涉现象，使叠加后的振幅为零，不产生振动。由上述分析可知，为了提高超声波加工生产效率，必须使弹性杆处于最大振幅的共振状态，其设计长度为半波的整数倍，杆的支点选在振动过程中的不动点，即波节点上；而杆的工作端部应选在最大振幅的波腹处（如图2-1所示）。

（5）超声波波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象，强化了加工过程的进行[3]。因超声波波通过悬浮磨粒的液体介质时，会使液体介质连续地产生压缩和稀疏区域，由于压力差而形成气体的空腔，并随着稀疏区的扩展而增大，部压力下降，与此同时，受周围液体压力及磨粒传递的冲击力作用，又使气体空腔压缩而提高压力，于是，转人压缩区状态时，迫使其破裂产生冲击波。由于进行的时间极短，因此，会产生更大的冲击力作用于工件表面，从而加速磨粒的切蚀过程。

2.1.2 超声波加工的基本原理

超声波加工时，高频电源联接超声波换能器（如图2-2所示），由此将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声波机械振动，其根幅仅0.005~0.01mm，再经变幅杆放大至0.05~0.1mm，以驱动工具端面作超声波振动。此时，磨料悬浮液（磨料、水或煤油等)在工具的超声波振动和一定压力下，高速不停地冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。同时，由于磨料悬浮液的不断搅动，促使磨料高速抛磨工件表面，又由于超声波振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。随着磨料悬浮液不断地循环。磨粒的不断更新。加工产物的不断排除，实现了超声波加工的目的[12]。

总之，超声波加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声波振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声波加工

图2-2超声波加工原理图[12]

1-冷却器，2-磨料悬浮液抽出，3-工具，

4-工件，5-磨料悬浮液输入，6-变幅杆，

7-磁致伸缩换能器，8-高频发生器

2.1.3 超声波加工的特点

（1）适合加工各种硬脆材料，尤其是玻璃、陶瓷、宝石、硅、锗、硅、石墨等不导电的非金属材料。也可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导电的金属材料，但加工效率较低。

（2）由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤，表面粗糙度也较低，可达Ra:0．63~0．08m ，尺寸精度可达正负0．03mm，也适于加工薄壁0.63低刚度零件。

（3）工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的相对运动，便可加工各种复杂的型腔和型面。一般，超声波加工机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。

（4）超声波加工的面积不够大，而且工具头磨损较大，故生产率较低[2]。

2.2 超声波加工设备及其组成部分

超声波加工设备的功率和结构有所不同，但其基本组成相同。一般包括超声波发生器、超声波振动系统、磨料悬浮液循环系统和机床。其主要组成如图2－3所示。

图2-3 超声波加工设备的主要组成

2.2.1 超声波发生器

超声波发生器（又叫超声波频发生器或超声波波电源）的作用是将工频交流电转换为功率为20~4000W的超声波频振荡，以供给工具端面往复振动和去除工件材料的能量。

超声波发生器的电路由振荡级、电压放大级、功率放大级及电源组成（如图2-4所示）。其可以是他激式，也可以是自动跟踪式。后者是一种自激振荡推动多级放大的功率发生器[2]。

图2-4 超声波发生器的组成方框图

自激频率取决于超声波波振动系统的共振频率。当出于某种原因，如更换工具或工具头磨损、部件受热或压力变化等，会引起超声波波振动系统共振频率的变化，可通过“声反馈”或“电反馈”使超声波波发生器的工作频率能自动跟踪变化，保证超声波波振动系统始终处于良好的谐振状态。为此，一般要求超声波波发生器应满足如下条件：

（l）输出阻抗与相应的超声波波振动系统输入阻抗匹配；

（2）频率调节围应与超声波波振动系统频率变化围相适应，并连续可调；

（3）输出功率尽可能具有较大的连续可调围，以适应不同工件的加工；

（4）结构简单、工作可靠、效率高，便于操作和维修。

2.2.2超声波振动系统

超声波振动系统主要包括换能器、变幅杆、工具。其作用是将由超声波发生器输出的高频电信号转变为机械振动能，并通过变幅杆使工具端面作小振幅的高频振动，以进行超声波加工。

（l）换能器[5]

换能器的作用是将高频电振荡转换成机械振动。目前，根据其转换原理的不同，有磁致伸缩式和压电式两种。换能器在纵向或压缩模式下工作。工业应用常使用的有磁致伸缩和压电装置的。因为磁致伸缩式的Q值（Q是对能量峰值尖锐程度的测量）很低，所以允许变幅杆更大的设计挠度，能够适应工具磨损。另外，变幅杆可以被许多次的改进设计而不会有太大的振幅损失。

①磁致伸缩式换能器

磁致伸缩效应是指，铁、钴、镍及其合金；或铁氧体等材料的长度可随所处磁场强度的变化而伸缩的现象。镍在磁场中的最大缩短量为其长度的0.004％，铁和钴则在磁场中为伸长，当磁消失后又恢复原有尺寸（如图2-5所示）。这种材料的棒杆在交变磁场中，长度将突变伸缩，端面将交变振动。

图2-5 几种材料的磁致伸缩曲线

l--75％镍十25％铁

2--49％钴十2％钒十49％镍

3--6％镍十94％铁

4--29％镍十71％铁

5--退火钴

6--镍

为了减少高频涡流损耗，超声波加工中常用纯镍片叠成封闭磁路的镍棒换能器，即镍磁致伸缩式换能器。其机械强度较高、输出功率较大，常用于中功率和大功率的超声波加工。不足的是镍片的涡流发热损失较大，能量转换效率较低，加工过程中需用风或水冷却，否则随着温度的升高，磁致伸缩效应变小甚至消失，也可能将线圈绕组的绝缘材料烧坏。

如果输入磁致伸缩换能器线圈中的电流是交流正弦波形，那么每一周波的正半波和负半波将引起磁场两次大小变化，使换能器也伸缩两次，出现“信频”现象。信频现象使振动节奏模糊，并使共振长度变短，对结构和使用均不利。为了避免这种信频现象，常在换能器的交流励磁电路中引入一个直流电源，叠加一个直流分量，使之成为脉动直流励磁电流，或并联一个直流励磁绕组，加一恒定的直流磁场c镍棒长应等于超声波波半波长或其整部数，使之处于共振状态。

此外，因铁氧体材料的磁致伸缩效应做成的铁氧体磁致伸缩换能器，其电声效率高，但机械强度低、单位面积辐射功率小，一般用于功率较小的超声波加工。

②压电效应换能器

压电效应是指，硅晶体、钛酸钡以及诸钛酸铅等物质在受到机械压缩或拉伸变形时，在其两端面上产生一定的电荷而形成一定的电势。相反，改变两端面上的电压，也会产生一定的伸缩变形的现象（如图2-6所示）。若利用上述物质的压电效应，在两面加16000Hz以上的交变电压，则该物质会产生高频的伸缩变形，使周围的介质作超声波振动。为了获得最大的超声波波强度，应使晶体处于共振状态，故晶体片厚度应为声波半波长或整倍数。

图2－6 压电效应

硅晶体的伸缩量太小，3000V电压才能产生0.01m 以下的变形。钛酸钡的压电效应比硅晶体大20~30倍，但效率和机械强度不如硅晶体，铬钛酸铅具有二者的优点，一般可用作超声波波清洗、探测和小功率超声波加工的换能器。

可见，磁致伸缩换能器的主要缺陷在于高电能损失（例如涡流损失）和低能量利用率（≈50%）。这些损失表现为热，因此换能器必须水冷或空冷而且体积很大。与压电式的相比，它也不能产生高的振动强度。典型的压电换能器包括两个有锆钛酸铅或合成陶瓷做的盘片，厚度大约略少于整个换能器长度的1/10。压电换能器能量效率很高（≈90~96%），从而不需要任何冷切。不易于损伤，更容易构建也更适于旋转加工。

（2）变幅杆[5]

变幅杆（又称振幅扩大棒）的作用是放大换能器所获得的超声波振动振幅，以满足超声波加工的需要。变幅杆可以被看作声音耦合器。由于换能器端面振幅太小以至于不能直接运用于加工，变幅杆被用作放大装置。最佳协调对于每一种变幅杆材料都是特定的，必需要有好的焊接和铜焊的性质、良好的声音传送能力、在高变幅环境下耐疲劳强度能力高等。另外，耐腐蚀性能要好以及要有较好的螺纹连接性能，通常材料为镍铜合金、钛、AISI304不锈钢、铝或铝青铜等。

常用的变幅杆有外径变化的实心型和径变化的空心型（如图2-7所示）。两种类型的变幅杆沿长度上的截面变化是不同的，但杆上每一截面的振动能量是不变的（不考虑传播损耗）。截面越小，能量密度越大，振动的幅值也就越大，所以各种变幅杆的放大倍数都不相同。

(a)锥形(b)指数形(c)阶梯形(d)空心指数形

图2－7常见变幅杆截面变化形式[1]

为了获得较大的振幅，应使变幅杆的固有振动频率和外激振动频率相等，处于共振状态。为此，在设计、制造变幅杆时，应使其长度等于超声波振动波的半波长或其整倍数。

表征变幅杆性能的主要指标，一般是共振频率、振幅扩大比、输入阻抗随频率和负载变化的特性等。在面积系数（指大小直径比）相同的情况下，锥形变幅杆的振幅扩大比较小（5~10倍），但易于制造；指数形变幅杆的振幅扩大比中等（10~20倍），使用中性能稳定，但不易制造，阶梯形变幅杆的振幅扩大比较大（20倍以上），且易于制造，但受到负载阻力时振幅减小的现象比较严重，不稳定，而且在粗细过渡的地方容易产生应力集中而疲劳断裂，为此须加过渡圆弧。实际生产中，加工小孔、深孔常用指数形变幅杆；阶梯形变幅杆因设计制造容易，一般也常采用。此外，要求变幅杆的输入阻抗随频率和负载变化比较小。

变幅杆一方面是在可变载荷作用下工作，另一方面在传递和放大超声波波的振动能量的同时会产生温升。因此，要求变幅杆材料应声阻小、热损耗低、抗疲劳强度高。制造方便、价格适宜。综合考虑，目前常用的变幅杆材料为45钢和工具钢。

应该指出，超声波加工并不是整个变幅杆和工具都是在作上下高频振动，与低频或工频振动概念完全不一样。超声波波在金属棒杆主要以纵波形式传播，引起杆各点沿波的前进方向按正弦规律在原地作往复振动，并以声速传导到工具端面，使工具端面作超声波振动。

（3）工具[5]

超声波波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使磨粒和工作液以一定的能量冲击工件，并加工出一定的尺寸和形状。

工具的形状和尺寸决定于工件表面的形状和尺寸，两者相差一个“加工间隙”（稍大于平均的磨粒直径）。当工件表面积较小或批量较少时，工具和变幅杆做成一个整体，否则可将工具用焊接成螺纹联结等方法固定在变幅杆下端。当工具不大时，可以忽略工具对振动的影响，但当工具较重时，会减低振动系统的共振频率；工具较长时，应对变幅杆进行修正，以满足半个波长的共振条件。

整个振动系统的联接部分应接触紧密，否则超声波波传递过程中将损失很大能量。在螺纹联接处应涂以凡士林油，绝不可存在空气间隙，因为超声波波通过空气时会很快衰减。换能器、变幅杆或整个振动系统应选择在振幅为零的驻波节点。

按照波动的合成原理，当系统处在共振状态时，只有在此驻波节点平面，从单方向人射波和反方向反射波引起的质点位移恰好大小相等方向相反，其合成位移始终为零。例如换能器长度l/2处的中间截面上的任何点，即为静止不动的波节点，以后向两端处振幅即逐渐增大，到换能器与变幅杆交界面上振幅为最大，称波腹点。以后振幅又逐渐减小再次出现波节点，到工具端面处再次出现振幅更大的波腹点。整个振动系统应选择波节点支承固紧在机床上（如图2-8所示）。

图2-8 超声波振动系统的固定[5]

1--振幅2--波节点

在超声波加工中，工具在纵向和横向都会磨损，工具端面的磨损是主要的，侧面的磨损仅占全部磨损的1/10。这样，不仅直接影响加工速度和加工精度，而且会破坏振动系统的共振条件，降低加工效率。工具磨损量的大小，主要取决于工具材料、结构和工件材料。试验表明，加工一般硬脆材料，多用45钢或碳素工具钢做工具材料，因为这些材料具有抗疲劳强度高、比较耐磨损，加工容易的特

点。如果要求加工精度较高时，采用硬质合金或淬火钢较好，必要时可采用金刚石表面镀覆工具。

（4）磨料悬浮液循环系统[1]

简单的超声波加工装置，其磨料是靠人工输送和更换的，即在加工前将悬浮磨料的工作液浇注在加工区，加工过程中定时抬起工具和补充磨料。也可利用小型离心泵使磨料悬浮液搅拌后浇注到加工间隙中去。对于较深的加工表面，仍经常应将工具定时抬起以利磨料的更换和补充。大型超声波加工机床都采用流量泵自动向加工区供给磨料悬浮液，且品质好，循环良好。此外，工具和变幅杆尺寸较大时，可在工具和变幅杆中间开孔，由孔抽吸磨料悬浮液，对提高加工质量有利。

图2-9 几种常见的磨料悬浮液输送系统[15]

2.3超声波加工的应用

超声波加工是功率超声波技术在制造业应用的一个重要方面；是一种加工如陶瓷、玻璃、硅、宝石、锗、硅以及金刚石等硬脆性半导体、非导体材料有效而重要的方法。即使是电火花粗加工或半精加工后的淬火钢、硬质合金冲压模、拉丝模、塑料模具等，最终常用超声波抛磨、光整加工。

超声波加工从50年代开始实用性研究以来，其应用日益广泛。随着科技和材料工业的发展，新技术、新材料将不断涌现，超声波加工的应用也会进一步拓宽，发挥更大的作用。目前，生产上多用于以下几个方面：

2.3.1 超声波成形加工

超声波加工可以加工各种硬脆材料的圆孔、型孔、型腔、沟槽、异形贯通孔、弯曲孔、微细孔、套料等。虽然其生产率不如电火花、电解加工，但加工精度及工件表面质量则优于电火花、电解加工。例如，生产上用硬质冶金代替合金工具

钢制造深模、拉丝模等模具，其耐用度可提高80~100倍。采用电火花加工，工件表面常出现微裂纹，影响了模具表面质量和使用寿命。而采用超声波加工则无此缺陷，且尺寸精度可控制在0.01~0.02mm之、孔锥度可修整至8`。

对硅等半导体硬脆材料进行套料等加工，更显示了超声波加工的特色。例如，在直径90mm、厚0.25mm的硅片上，可套料加工出176个直径仅为1mm的元件，时间只需1.5min，合格率高达90％~95％，加工精度为正负0.02mm。图2-13是超声波波成形加工出的一些模型上的凹槽和通道。

图2-10 超声波成形加工出的一些模型上的凹槽和通道

2.3.2 超声波切割加工

超声波精密切割半导体、铁氧体、硅、宝石、陶瓷、金刚石等硬脆材料，比用金刚石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生产率高、经济性好的优点。例如，超声波切割高7mm、宽15~20mm的锗晶片，可在3.5min切割出厚0.08mm的薄片；超声波切割单晶硅片一次可切割10~20片。再如，在陶瓷厚膜集成电路用的元件中，加工8mm、厚0.6mm的陶瓷片，1min可加工4片；在4 1mm2的陶瓷元件上，加工O.03mm厚的陶瓷片振子，0.5~1min以，可加工18片，尺寸精度可达正负0.02mm。

2.3.3 超声波焊接加工

超声波焊接是利用超声波频振动作用，去除工件表面的氧化膜，使新的本体表面显露出来，并在两个被焊工件表面分子的高速振动撞击下，摩擦发热，亲和粘接在一起。其不仅可以焊接尼龙、塑料及表面易生成氧化股的铝制品等，还可以在陶瓷等非金属表面挂锡、挂银、涂覆薄层。由于超声波焊接不需要外加热和焊剂，焊接热影响区很小，施加压力微小，故可焊接直径或厚度很小的（O.015~0.03mm）不同金属材料，也可焊接塑料薄纤维及不规则形状的硬热塑料。目前，大规模集成电路引线连接等，已广泛采用超声波焊接。

图2-11 超声波焊接成型示意图

2.3.4 超声波清洗

超声波清洗主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高的中、小精密零件，特别是工件上的探小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗。采用其他清洗方法，效果差，甚至无法清洗，采用超声波清洗则效果好、生产率高。目前，在半导体和集成电路元件、仪表仪器零件、电真空器件、光学零件、精密机械零件、医疗器械、放射性污染等的清洗中应用。

一般认为，超声波清洗是由于清洗液（水基清洗剂、氯化烃类溶剂、石油熔剂等）应超声波波作用下产生空化效应的结果。空化效应产生的强烈冲击波，直接作用到被清洗部位上的污物等，并使之脱落下来；空化作用产生的空化气泡渗透到污物与被清洗部位表面之间，促使污物脱落；在污物被清洗液溶解的情况下，空化效应可加速溶解过程。

超声波清洗时，应合理选择工作频率和声压强度，以产生良好的空化效应，提高清洗效果。此外，清洗液的温度不可过高，以防空化效应的减弱，影响清洗效果。

图2-12 超声波清洗示意图

3. 超声加工系统的计算分析

3.1 压电换能器

3.1.1纵向振动压电换能器设计计算

这种换能器由压电陶瓷片、电极片、声头反射罩和螺母组成，通过一个螺柱紧固连接

图3-1 20KHz 纵向振动压电换能器

该压电换能器有四块压电陶瓷片，四块电机片，压电陶瓷片厚6mm ，外圆直径50mm ，圆直径16mm ，在装配时，依靠连接螺杆和声头以及螺母的螺纹连接，将整个换能器固成一体。

该换能器的技术条件如下：

（1）压电陶瓷选择PZT-4，直径50mm ，中心孔直径20mm ，厚度6mm ，四片，K 33=0.64，ρ0=7.6g/cm 3，C 0=3.1×106mm/s ；

（2）声头和反射罩均采用铝合金，直径50mm ，ρ1=ρ2=7.6g/cm 3，C 1=C 2=5.1×106mm/s ；

（3）电极选取薄电极片，厚为0.3mm 的磷青铜。

图3-1所示波节点位于电极片所在的截面上；l 0为压电晶堆的厚度，l 1为反射罩的长度，l 2为声头的长度，曲线U 表示振幅变化曲线。在设计时，考虑到压电晶堆较厚，利用声传输线原理，得谐振频率方程

1

0331101031tan tan Z Z k l k l k ?-=

? （3-1） 式中，

1

1001011

1000Z 22C C Z C f C k C f C k ρρπωπω=====

带入式3-1后得

1

1003311001312tan 2tan C C k C fl C fl ρρππ?-=? （3-2） 端面的距离为表示为波节面至反射罩01l

mm l 9.3001=；

K 33=0.64；

将所有数据带入式3-2得谐振频率为

KHz f 68.19=；

以上计算所得的换能器谐振频率数值，以接近要求的20KHz ，但是在理想条件下设计的；当材料和尺寸确定后，它的4λ为定值。因为夹心式压电换能器是非均匀的、多种材料复合而成的，同时由于材料的成分、杂志和加工精度等多方面因素的影响，谐振频率会产生差异，需要随时修正。一般情况下，若频率偏低，需增加4λ的长度，若频率过高，需要修正过渡面，加大曲率以降低频率。

3.1.2换能器制造

为保证换能器的性能，对压电陶瓷片有如下要求：

（1）压电陶瓷片银层表面要均匀，附着力好，无裂痕，两表面要求平整；

（2）多片压电陶瓷片阻抗要接近，并标好压电陶瓷片的特性，必要时要进行分组。

对换能器其他零部件的材料选择及加工要求如下：

前后盖板一般采用45号钢或铝合金，电极片要有一定的机械强度，导电导热性好，膨胀系数尽量与压电陶瓷接近。对于三种零件，材料部均要求结构紧密，无缩孔，特别是压电陶瓷片与金属块的所有接触面平整度均要求达到几微米。

连接螺杆是夹心式压电换能器的关键零件之一，它的质量好坏也直接影响到换能器的寿命。因为螺杆连接两金属块并要求夹紧压电陶瓷片，它在紧固时收到一定的拉力，在工作时又收到较大的动态应力，故要求选用40Cr 或其他强度较大的材料。为了避免应力集中，螺杆与螺杆头连接处要圆滑过渡。螺杆在满足强度要求的情况下，要尽量减小截面积，以提高它的动态顺性。

夹心式压电换能器装配时，压电陶瓷片与金属块接触良好与否，预紧力的大小，对谐振频率和阻抗的影响很大。装配前对压电陶瓷片、前后盖板，电极片的接触面都要进行严格的清洗处理，并保证三者同心。装配时要注意压电片的极化方向。夹心式换能器的装配工艺关键是确定和保持施加在压电陶瓷片上的预压力。对于单螺杆结构，拧紧时要使压电陶瓷片与金属块压紧，然后拧紧，对压电陶瓷片的预应力约为3000~3500N/cm2.

换能器装配完成后，为提高其稳定性，还需要对换能器进行老化处理。另外，在超生换能器工作过程中，声波的热效应、各接触面之间的声损耗、摩擦热以及电声转换过程中的损耗等都会产生大量的热量。因此，换能器工作时必须进行冷却。换能器的冷却方式因换能器的类型不同而异。常见的冷却方式有：自然风冷、强迫风冷散热、水冷、热管散热器、半导体制冷、干冷、液氮等。强迫风冷散热在实践应用中最易实现：在换能器后加一风扇，风扇的开关可由超声波发生器控制，当超声波发生器工作时，风扇开始工作。试验结果表明，风扇的散热比较理想[1]。

3.1.3换能器的测试

换能器工作频率有高有低，功率大小不一，使用要求各不相同，并且换能器的性能参数与输入电功率的大小、环境静压力及湿度有关。因此换能器设计计算后，应在换能器的实际工作条件下进行其性能参数的测量。由于此比较费时，牵涉的技术问题较多，目前尚无测试标准。下面介绍一种在一般的实验室设备所能达到的条件下的测量方法。此种测量方法通常输入功率较小，测量频率一般在几百赫兹到几千赫兹围。尽管这种测量方法比较简单，但是它能反映换能器在小信号工作时的性能状况，并且设计的换能器只有经过小功率信号测量以后才能做进一步的测试。通过分析比较测量得出的参数值可根据实际需要来不断地修正和改进换能器的结构尺寸。

由谐振理论可知，压电换能器在最小阻抗频率

f附近，存在一个使信号电压

m

与电流同向的频率，这个频率即是换能器的谐振频率。当换能器工作在谐振频率时，其等效阻抗最小，其主回路中电流值最大。基于以上原理，小功率信号换能器测试方法的测量电路如图3-2所示

机械设计制造及其自动化毕业论文-

毕业设计（论文） 题目：自动上下料机械手及主要零部件设计 姓名：管明亮学号：1465101255680 教育层次：本科专业：机械设计制造及其自动化分校：北京路指导教师：朱乾隆老师 2016年05月30日

摘要：机械手能代替人工操作，起到减轻工人的劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用的基础上，对自动上下料机械手的设计，其中分为三个部分，手爪、手腕、直臂。设计手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆。手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆。直臂传动结构为滚珠丝杆。整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。 关键词：机械手；直臂与夹持部件；Pro/e三维设计；CAD二维设计

Abstract：Mechanical arm can replace manual operation, reduce the labor intensity of workers,save processing time,improve the production efficiency, reduce the production cost.On the basis of the practical,the design of automatic up-down material manipulator, which is divided into three parts, hand,wrist,arm straight.Design of clamping type hand claw gripper for translation,for sliding screw transmission structure.Wrist for transformation,rotation Angle of 0-180 °,for the worm gear and worm drive structure.Straight arm for the ball screw transmission structure. Integral type manipulator for rectangular coordinates, drive for motor drive,structure simple, reliable and high precision. Key Word：Mechanical arm; Straight arm and clamping parts; Pro/e 3 d design; 2 d CAD design

机械设计与制造专业毕业设计要求

毕业实习要求 一、实习目的 在学完专业理论课之后，为了进一步掌握所学机械设计与制造的相关专业知识，达到理论与实践相结合，根据教学计划的要求，安排本次毕业实习。 二、实习内容 （一）、基础知识要求： 掌握机械设计、机械制造与加工、自动控制等方面的基础知识。 掌握典型机械设备（传统机械加工设备、数控机床等）的结构与工作原理。 （二）、基本技能要求 1. 通过机械加工基本操作和基本技能的训练，使学生掌握常用电气设备运行、维修与安装的操作技能和工艺知识；了解机械加工过程；了解常见电机、电器的基本结构，为进入毕业设计建立感性认识。 2. 通过机械拆装实习了解机械装配、拆卸和修理的一般知识，了解装配和拆卸的工艺过程和方法。 3. 了解本专业机械设计的流程，熟悉机械加工制造的流程，能够正确地操作和使用传统的机械加工设备，能根据设计图纸做一般性的独立操作。 三、实习时间 2019年3月4日至3月17日 四、实习要求 机械设计与制造专业的毕业实习是重要的实践教学环节，其基本要求是： 1、按学校实习计划和统一要求，到选择的实习单位开展实习。实习期间，学生应遵纪守法，遵守学校和实习单位的有关规章制度，认真完成顶岗实习任务。 2、虚心向实习指导老师请教，尊重领导；注意精神文明建设，讲究文明礼貌，爱护公物，同时与实习单位搞好团结。全面了解和掌握了解机电产品、设备，提高对机械加工制造技术的认识。 3、2019年6月15日之前提交实习报告，实习报告不得少于2000字。

毕业论文要求 一、收集资料阶段 学生根据毕业论文提出的设计要求，结合毕业实习，围绕选定的课题查阅相关专著、教材、期刊等资料，并进行实地考察，进行分析、综合、归纳、演绎、整理。 二、毕业论文设计阶段 1、方案确定阶段（2019年3月18日-2019年3月31日） 在充分了解国内外关于有关课题的发展状况的前提下，提出自己的设计方案，经指导教师审阅，认为可行的条件下，进入论文硬件、软件设计阶段。 2、硬件、软件设计阶段（2019年4月1日-2019年6月13日） 学生根据确定好的方案，首先进行硬件设计，硬件设计阶段学生需掌握相关的软件，然后软件设计时学生需掌握一种编程语言，经指导教师审核后进入论文撰写阶段。 3、论文撰写阶段（2019年5月27日-2019年6月15日） 学生根据指导教师修改建议，润色要求，进行加工、整理、达到结构合理，层次清楚，有自己独到的内容，经指导教师审批签字通过，按学校统一要求打印。要求字数不低于10000字。有些设计题目需出相关的设计图纸（详见设计题目）。 三、毕业论文排版格式要求 1、论文包括摘要（包括摘要和关键词2部分，中文（小四，宋体）；英文（小四，Times New Roman））、目录（小四，宋体）、正文（小四，宋体）、致谢（小四，宋体）、参考文献（五 号，宋体）五个部分； 2、纸型：A4；字体：宋体；全文行距1.5倍； 3、文中的图、表、附注、参考文献、公式一律采用阿拉伯数字连续(或分步)编号。 4、文中所用计量单位一律采用国务院发布的法定计量单位，单位名称和符号的书写方式， 可以采用国际通用符号，也可用中文名称，但全文应统一，不要两种混用。 5、提交论文的电子版稿，打印并装订成册。 6、有图纸要求的同学还需提交相关图纸。 7. 将毕业论文和相关图纸放进牛皮纸档案袋封存。 毕业设计题目选题表

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机械设计毕业论文 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

山东科技大学 目 录 摘 要 (3) 第1章 绪论 (4) 第2章 影响工件表面质量的因素 .................... 4 加工过程对表面质量的影响 .................... 4 工艺系统的震动对工件表面质量的影响 . (4) 刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响 ········· 4 切削液对表面质量的影响 ···················· 5 工件材料对表面质量的影响 ··················· 5 切削条件对表面质量的影响 ··················· 5 切削速度对表面质量的影响 ··················· 5 磨削加工对表面质量的影响 ··················· 5 影响工件表面物理机械性能的因素 ················ 6 使用过程中影响表面质量的因素 ················ 8 耐磨性对表面质量的影响 ···················· 8 疲劳强度对表面质量的影响 ··················· 9 耐蚀 性对 表面质量的影响 9 第3章 控制表面质量的途 径 9 降低表面 粗糙度的加工方 法 9 超精密切削和低粗糙度磨削加工 ························ 9 毕业设计 题目：影响机械加工表面质量的因素及采 取的措施 论文作者： 指导教师： 专 业： 机械设计与自动化 函授地址： 答辩日期：

机械制造及其自动化-本科毕业论文

液压传动系统的故障分析与排故 摘要：本文主要介绍液压传动系统的常见故障，并对其常见故障进行分析，从而得出有效的解决方法。 关键词：液压系统；故障分析；排除故障。 Hydraulic system failure analysis and troubleshooting Abstrast:This paper mainly intrduces the common fault of the Hydraulic System,and analyses its commen fault,so it reaches effective solution methed. Keywords: Hydraulic System;fault analysis;Troubleshooting 1.前言 液压传动是以液压油为工作介质进行能量转换和动力传递的，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于工程机械领域。但是，液压传动的故障往往不容易从外部表面现象和声响特征中准确地判断出故障发生的部位和原因，而准确迅速地查出故障发生的部位和原因，并及时排除。压系统产生故障的实质就是系统工作参数的异常变化,因此当液压系统发生故障时必然是系统中某个元件或某些元件有故障,也就是说某个参数已偏离了规定值。需维修人员马上处理。 机械设备的技术维护是指为了保持设备的正常技术状态，最大可能地延长其使用寿命所采取的各项技术措施、包括机器日常保养（预防故障）和及时的修理（排除故障）。良好的技术维护对于保证设备正常运转、减少停工损失和维修费用、降低产品成本、提高生产效率等方面都具有十分重要的意义。在工程机械的使用中管理和维修中是十分重要的。 2.液压传动系统故障概述

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机械设计制造及其自动化毕业论文 篇一：机械制造及其自动化毕业论文 中国石油大学（北京）现代远程教育 毕业设计（论文） 机械设计制造及其自动化方向 ——机械设计制造及其自动化发展方向的研究 姓名：张宝坤 学号： 002912 性别：女 专业: 机械设计制造及其自动化 批次： 0703 层次：专升本 电子邮箱： zhbk56789@https://www.sodocs.net/doc/4515984419.html, 联系方式： 0951-158******** 学习中心：宁夏奥鹏 指导教师：崔厚玺 XX年4月6日 机械设计制造及其自动化发展方向的研究 摘要 本文主要对传统的机械设计制造和机械自动化相比较，提出了具有智能化的特征是现代机械和传统的机械在功能上的本质区别。根据机械自动化在各行各业的应用和发展，

显现出了机械自动化产品的优点和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不断满足人们生活和生产多元化需求。 文章从系统的观念出发，综合运用机械技术、微电子技术，自动化技术，及过控技术在化工生产中的应用。着重例举了锅炉汽包水位的控制和冷却剂流量和气氨排量的最佳控制方案。提出了过程自动化控制今后的主要目标，指明了机械设计制造及其自动化的发展方向。 关键词：设计制造; 自动化; 产品; 发展; 方向 目录 第一章前言 5 1.1 机械自动化的产生和定义 1.2 机械自动化的科学技术 第二章机械设计制造及其自动化符合设计原则6 2.1满足对机器的功能要求6 2.2利用先进技术不断创新6 第三章机械自动化技术在化工生产中的应用8 3.1 锅炉汽包水位控制方面的研究8 3.1.1 单冲量控制系统8 3.1.2 双冲量控制系统9 3.1.3 三冲量控制系统10 3.2 冷却器控制方案的研究3.2.1控制冷却剂的流量12

机械系毕业论文

柳州职业技术学院 毕业实践报告 题目2013级毕业设计（论文）副标题2013级毕业设计（论文）学生姓名陈成 学号034 专业机械制造 教学站广西机电技师学院教学站 班级柳职院13级机械制造1班 指导教师罗莹艳 日期2013年8月6日 目录 一、自我介绍及专业学习介绍 (3) 1.1 学生自我介绍 (3) 1.2 主要理论课程内容以及学习情况 (3) 1.3 主要技能水平以及方法能力 (4) 1.4 社会能力的自我评价 (4) 二、综合实践的过程与目的 (5) 2.1 综合实践的目的 (7) 2.2 实习岗位所具备的技术 (5) 2.3 实习岗位的安全技术规程 (5) 2.4 实习的岗位介绍 (8) 2.5 实习岗位技术工作的工艺分析 (6) 2.6 实习岗位技术工作的工艺规程 (7)

三、技能等级考过程 (8) 3.1 等级考试工件图纸分析包括尺寸、形位公差、表面粗糙度 (8) 3.2 工件加工所需的工具、量具、设备等以及使用方法 (8) 3.3 加工工艺步骤 (9) 3.4 工件的检测 (9) 3.5 等级考试小结（自我评价） (9) 四、总结：实践的收获与体会 (9) 五、致谢 (9) 六、参考文献 (10)

一、自我介绍及专业学习介绍 1.1 自我介绍 我叫陈成，出生于风景优美江水围绕的工业城市广西柳州市，我所学的专业为机械制造，毕业于国内示范性高校柳州职业技术学院。 我是一个乐观自信的男孩，平时给人一种亲近的感觉，我最大的特点是执着，只要是我选择好了的道路，再艰苦我也会走下去，直到到达我所想要的高度。我喜欢挑战不一样的自我，挖掘自己的潜力，更好的发现自己的优缺点，缺点改正优点精益求精。 在大学将近三年的时间里，我刻苦学习书本内容，虚心向老师和同学请教不懂的问题，很好的利用了图书馆庞大的教学资源来充实自己的课外知识，专业课我学习了企业管理、大学生就业指导等文化课程和机械基础、工程力学、等理论课程，还进行了调漆、喷漆、打磨等的实心，我现在拥有了较扎实的专业知识基础，各科成绩良好。 通过在校的学习，我对自己的未来有了明确的定位，并有足够的信心在未来的职业生涯中一步步迈向我所要的工作职位，提升自己的人生价值，为企业，为国家做出微小的贡献。现在我的就像一只羽翼未丰满的小邹鸟，希望通过未来的不断的实践来充实自己，逐渐的变为展翅的雄鹰。 成功是留给有准备的人的，我一直都在努力，一小步一小步的迈向我的目标，我相信自己的努力没有白费，我也相信自己的能力，希望通过自己的努力能够得到学院领导老师的认可，天降大任于斯人也，必先苦其心志，我将会身心力行去做好自己的本职。 现即将毕业，为了能更好更快的适应今后的工作岗位，真正的做到理论与现实相结合，我现在正在进行毕业实习。 未来等我，现在我在努力。 1.2 主要理论课程内容以及学习情况 《机械设计基础》：机械设计是一门应用科学，是研究机械类产品的设计、开发、改造，以满足经济发展和社会需求的科学。机械设计涉及工程技术的各个领域。一台新的设备从提出设计任务到制造出来投入正常使用，一般要经过市场调查、收集同类产品信息、研究、设计、制造、运行考核等各个阶段。在设计阶

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目录 摘要 -----------------------------------------------------------------------------3 关键词 --------------------------------------------------------------------------3 第一章任务介绍---------------------------------------------------------3 1.1轴的零件图-------------------------------------------------------3 1.2零件图的分析----------------------------------------------------3 1.3选择加工设备（题目给定用数控车）-----------------3 第二章数控车床的简介-----------------------------------------------4 2.1概述 -------------------------------------------------------------------4 2.1.1数控车床的特点及应用----------------------------------------4 2.1.2数控车床的发展前景-------------------------------------------6 2.1.3数控车床加工轴类零件的优势 -----------------------------7 第三章轴类零件的分析--------------------------------------------------7 3.1该零件的功能分析 ----------------------------------------------7 3.2该零件的结构分析 ----------------------------------------------7 3.3该零件材料及受力分析-----------------------------------------8 3.4该零件的精度分析-----------------------------------------------9

机械类毕业设计(论文完整版模板)

本科毕业论文（设计）机械设计制造及其自动化 *** 20**1*00** 专业名称机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 XX 指导教师姓名、职称（教授） 20 年月日

摘要 摘要 多层热压机是生产胶合板、刨花板、中密度纤维板等人造板的主要设备。目前设备制造厂生产的热压机已基本定型，为了改进热压机的结构性能和降低制造成本，本文主要对五层侧压式热压机结构进行了设计,并对热压机的重要部件下托板的结构、强度和刚度进行了设计分析和计算,使下托板在结构上更加合理,降低了材料和能源消耗,提高了生产率。设计主要结合现有的设计理念，在符合设计要求的前提下，设计时热压机的机架整体上主要采用了钢板焊接闭式结构，这种结构制造方便无需大型加工设备，并且，选材主要使用了工字钢、角钢等常用材料，使用钢板焊接的加工工艺，因而，生产工艺性较好，一般机械厂均能制造。设计中主要使用了CAD、Pro\E等工程制图软件，使用了Pro\E软件进行受力分析。 关键词：侧压式，热压机，结构设计，受力分析 I

Abstract Abstract The multi-layered hot press is the production plywood, the shaving board, building board and so on density fiberboard major installations. At present the equipment factory production's hot press has finalized basically, to improve hot press's structure performance and reduce the production cost, this article mainly has carried on the design to five side thrust type hot press structure, and to hot press's important part under carrier's structure, the intensity and the rigidity has carried on the project analysis and calculates, causes the carrier to be more reasonable in the structure, reduced the material and the energy consumption, raised the productivity. The design main union existing design idea, in conforms to under the design requirements premise, in the design in press's rack whole has mainly used the steel plate welding closed type rack, this kind of structure manufacture convenience does not need the large-scale processing equipment, and, the selection has mainly used the I-steel, the angle steel and so on commonly used material, uses processing craft which the steel plate welds, thus, the production technology capability is good, generally the machine shop can make. In the design has mainly used CAD, engineering drawing soft wares Pro \ E and so on, used the software Pro \ E to carry on the stress analysis. Key words: lateral pressure type, thermal-pressing machine, structural design, stress analysis II

机械制造与自动化专业毕业论文

机械制造与自动化专业毕 业论文 Prepared on 22 November 2020

摘要：数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。 数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。 NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。 数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。 机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。 关键词：数控，车床，编程，加工

目录

一、引言 数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。 本文主要讨论数控车床的零件加工工艺以及程序编制，主要以FANUC数控系统为例，结合典型零件对数控车零件进行讲解。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算

机械设计毕业论文设计(例范本)

实用标准文档 黄冈职业技术学院 毕业设计 课题名称:设计螺旋传输机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 系别机电工程系 专业机电一体化 班级机电动机200702班 姓名杨国志 学号200703011211 指导教师李杰老师

目录 第1章、总述 (5) 一、机械设计基础毕业设计的目的 (5) 二、机械设计基础毕业设计的内容 (6) 三、机械设计基础毕业设计的要求 (6) 第2章、传动装置的总体设计 (7) 一、减速箱的工作原理 (7) 二、电动机的选择 (8) 三、计算总传动比及分配各级的传动比 (10) 四、运动参数及动力参数计算 (10) 第3章、传动零件的设计计算 (12) 一、带轮传动的设计计算 (12) 二、带轮的安装与维护 (15) 第4章、轴的设计计算 (16) 一、从动轴的设计计算 (16) 二、从动轴校核轴受力图 (19) 第5章、滚动轴承的选择及校核计算 (22) 一、从动轴滚动轴承的设计 (22)

二、主动轴滚动轴承的设计 (23) 第6章、键联接的选择及校核计算 (24) 一、从动轴与齿轮配合处的键 (24) 二、主动轴与齿轮配合处的键 (26) 第7章、润滑的选择 (27) 第8章、联轴器及轴承盖的选择 (29) 一、联轴器的选择 (29) 二、轴承盖的选择 (29) 第9章、减速器箱体和附件设计 (30) 一、减速器箱体： (30) 二、附件设计： (32) 小结 (35) 参考文献 (37)

摘要 本次毕业课题设计中的减速机选择的是非标准减速器。一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。 关键词：传动装置箱体齿轮低速轴 Abstract The subject of design graduates choose non-standard gear reducer. A cylindrical gear reducer is located between the prime mover and working machine mechanical transmission device. Machines often the original motivation, transmission and work machine of three parts. Sound transmission programs should not only meet the performance requirements of the work machine, but also reliable operation, simple structure, compact and easy processing, low cost, high transmission efficiency, as well as easy to use and maintain. Key words: low-speed gear box gear shaft

机械设计制造和自动化优秀本科毕业设计论文终稿

摘要 转动惯量作为一个重要的工程参数，如何准确地测量转动惯量在工程上具有重大意义。 本文针对ZME-1综合力学实验台“三线摆”法测转动惯量测量实验，设计出一套能够较精确的测量物体转动惯量的实验辅助装置。该装置采用非接触测量方式，可以方便、快捷、准确的获取三线摆盘转动的周期信号。经在实验室检验该转动惯量测量装置，能准确稳定的采集到周期旋转信号。 关键词：转动惯量，三线摆，实验辅助装置，非接触式测量 专业DOC资料.

ABSTRACT The moment of inertia as an important engineering parameters, how to measure the moment of inertia accurately has a magnificent significance in the project. This thesis based on the trilinear pendulum method to measure the moment of inertia at the ZME-1 comprehensive mechanical bench. Designing a more accurate system to measure the moment of inertia, the system can display real-time swing cycle, automatically calculates the moment of inertia data. Designed non-contact measurement can be convenient, fast, accurate estimates of three-wire pendulum rotation cycle. The moment of inertia measure equipment has been tested in the laboratory that can collect the periodic turn signal accurately and stably. Key words : Moment of Inertia, Trilinear Pendulum, Measurement System, Assistive Devices, Non-contact measurement 专业DOC资料.

机械制造与自动化专业毕业论文(2)

西安文理学院继教院本科毕业论文 西安文理学院继教院 毕业论文 影响机械加工表面质量的因素及采取的措施 专业班级:14级机械制造与自动化 学生姓名: 学生学号: 2016年6月 西安文理学院继教院本科毕业论文 摘要：机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础。衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度。本文主要通过对影响零件表面粗糙度的因素、零件表面层的物理力学性能（表面冷作硬化、残余应力、金相组织的变化与磨削烧伤）、表面质量影响零件使用性能等因素的分析和研究，来提高机械加工表面质量的工艺措施。 关键词：机械加工表面质量影响因素控制措施 1 西安文理学院继教院本科毕业论文 目录

前言...................................................................... .1 1.概述...................................................................... 1 1.1 基本概念..............................................................1 1.1.1 机械加工 (1) 1.1.2 零件的失效..........................................................1 1.1.3 磨削烧伤............................................................1 1.1.4 表面冷作硬化........................................................2 2.影响工件表面质量的因素....................................................2 2.1 加工过程对表面质量的影响........................................... .....2 2． 1． 1 工艺系统的振动对工件表面质量的影响.................................2 2．1． 2 刀具几何参数、材料和刃磨质量对表面质量的影.........................2 2.1.3 切削液对表面质量的影响......................................... ....2 2.1.4 工件材料对表面质量的影响...........................................2 2.1.5 切削条件对工件表面质量的影响......................................3 2.1.6 切削速度对表面粗糙度的影响.........................................3 2.1.7.磨削加工影响表面质量的素......................................... 3 2.1.8 影响工件表面物理机械性能的素......................................4 2.2 使用过程中影响表面质量的因素.. (6) 2.2.1 耐磨性对表面质量的影响.............................................6 2．2.2 疲劳强度对表面质量的响............................................6 2． 2.3 耐蚀性对表面质量的响.. (6)

机械设计制造及其自动化毕业论文(完整版)

目录 摘要-----------------------------------------------------------------------------3 关键词--------------------------------------------------------------------------3 第一章任务介绍---------------------------------------------------------3 1.1轴的零件图-------------------------------------------------------3 1.2零件图的分析----------------------------------------------------3 1.3选择加工设备（题目给定用数控车）-----------------3 第二章数控车床的简介-----------------------------------------------4 2.1概述-------------------------------------------------------------------4 2.1.1数控车床的特点及应用----------------------------------------4 2.1.2数控车床的发展前景-------------------------------------------6 2.1.3数控车床加工轴类零件的优势-----------------------------7 第三章轴类零件的分析--------------------------------------------------7 3.1该零件的功能分析----------------------------------------------7 3.2该零件的结构分析----------------------------------------------7 3.3该零件材料及受力分析-----------------------------------------8 3.4该零件的精度分析-----------------------------------------------9第四章轴的加工工艺方案---------------------------------------------9 4.1零件图工艺分析----------------------------------------------------9 4.2选择毛坯--------------------------------------------------------------10 4.3确定加工顺序-------------------------------------------------------10 4.4选择夹具及确定装夹方案--------------------------------------11 4.5选择加工刀具---------------------------------------------------11

机械设计制造及其自动化优秀本科毕业论文定稿版

机械设计制造及其自动 化优秀本科毕业论文 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

摘要 转动惯量作为一个重要的工程参数，如何准确地测量转动惯量在工程上具有重大意义。 本文针对ZME-1综合力学实验台“三线摆”法测转动惯量测量实验，设计出一套能够较精确的测量物体转动惯量的实验辅助装置。该装置采用非接触测量方式，可以方便、快捷、准确的获取三线摆盘转动的周期信号。经在实验室检验该转动惯量测量装置，能准确稳定的采集到周期旋转信号。 关键词：转动惯量，三线摆，实验辅助装置，非接触式测量

ABSTRACT The moment of inertia as an important engineering parameters, how to measure the moment of inertia accurately has a magnificent significance in the project. This thesis based on the trilinear pendulum method to measure the moment of inertia at the ZME-1 comprehensive mechanical bench. Designing a more accurate system to measure the moment of inertia, the system can display real-time swing cycle, automatically calculates the moment of inertia data. Designed non-contact measurement can be convenient, fast, accurate estimates of three-wire pendulum rotation cycle. The moment of inertia measure equipment has been tested in the laboratory that can collect the periodic turn signal accurately and stably. Key words : Moment of Inertia, Trilinear Pendulum, Measurement System, Assistive Devices, Non-contact measurement

机械设计制造及其自动化专业毕业论文选题参考

机械设计制造及其自动化专业毕业论文选题参考 一、毕业设计目的与要求 1．培养学生综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的能力。树立正确的设计思想和掌握现代设计方法； 2．培养学生建立正确的科学研究思想，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。 3．培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，运用国家标准、手册、资料等工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等独立工作能力。 二、毕业论文课题类型 1.工程设计类课题 工程设计是工程设计人员，根据给定的约束条件，实现工程预定功能，进行构思、规划及表达。机械产品设计类型依据特点分为开发型、改进型、技术引进等三种类型。机械产品设计要求具有有效性、经济性、工艺性和外观质量。 2. 工程技术研究类课题 包含应用研究与开发研究，其中，以应用研究为主，应用研究是以技术为目标，探讨知识应用的可能性，并运用基础研究成果，探索应用的新途径，它着重研究如何将自然科学的理论与知识转化为新产品、新工艺，使自然科学理论与社会相衔接。开发研究是运用研究及经验性的知识，为开发新产品、新装置和新方法，或对现有产品、装置、流程、方法进行重大改进而进行的一系列创造性活动。 3. 软件工程类课题 软件工程类课题侧重于培养学生具备在本专业领域操作、使用计算机的能力，利用计算机技术解决本专业实际问题，使学生得到较全面的培养和训练。毕业设计（论文）工作，因时间限制通常只进行小规模软件开发。 三、选题 1．自主选题 根据学生本人实践实习所在单位的具体情况，从生产实际出发，结合所学专业知识，从生产实际中取材，进行自拟题目设计。

2．根椐下列课题进行选题 工程设计类： 工程设计类课题的选题内容有： 1）机械产品或机械电子产品的功能设计； 2）机械产品或机械电子产品的总体设计及结构设计； 3）机械产品的动力与传动设计； 4）机械加工工艺过程设计； 5）机械装配工艺过程设计； 6）机械工艺装备设计(包括刀具、夹具、量具、模具等)； 7）专用机床和专业设备设计； 8）机械电子产品的数据采集系统、测试和监控系统、控制系统的设计。 题目示例： （1）无轨运行运输小车的设计 小车总体设计及行走机构、升降机构设计。 （2）生产线转位装置设计 机械加工生产线中随行夹具转位装置总成、液压传动系统设计及零件设计。 （3）生产线步伐式输送装置设计 机械加工生产线中随行夹具或工件步伐式输送装置总成、液压传动系统设计及零件设计。 （4）回转体零件加工工艺与夹具设计 回转体零件车削或磨削加工工艺设计与夹具设计。 （5）箱体类零件加工工艺与专机设计 箱体类零件加工工艺设计，专用机床设计或组合机床设计。 （6）基于A VR单片机的移动式机器人设计 移动机器人的机械结构设计，运动仿真，控制系统和检测系统的硬件电路设计和软件设计。 （7）60吨压力机液压系统与控制系统设计 压力机机械结构设计，液压系统设计，控制系统设计。 （8）清扫机器人结构及驱动控制系统 清扫机器人机械结构设计，液压系统设计，控制系统设计。

机械设计毕业论文

机械设计毕业论文标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

毕业论文 题目：柴油机“连杆”零件的机械加工工艺规程的编制及工装设计 班级：机制1103班 姓名：高红岩 专业：机械制造与自动化 指导教师：孙卓 摘要 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断增加，也出现了许多不同的加工制造工艺。 关键词：机械制造、机械制造装备、连杆、加工工艺 目录 绪论..................................... (4) 一. 零件的结构工艺分析 (4) . 零件的作用及保护措施 (4) . 毛坯材料的选用、制造并绘制毛坯图 (6)

. 连杆工艺规程的设计 (9) . 零件的工艺过程分析 (13) . 工艺方案的确定 (15) . 机械加工余量、切削用量、工序尺寸的确定 (16) . 工序工时定额的计算 (19) 二. 连杆机械加工技术近期发展 (22) 三. 连杆的修复 (24) 四. 工装设计 (25) 五. 总结 (33) 六. 致谢 (34) 七. 参考文献 (35) 八. 毕业设计任务 (36) 绪论 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。机械制造工艺的内容极其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。