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《机械制造工艺学》课程设计说明书 题目： CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 学 号： 班 级： 机制104班 指导教师： 杨 卫 平 二O一 二 年 十二 月目 录（自动生成的目录参考） 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 超声加工相关技术概述 2 1.2.1 超声技术的起源与发展 2 1.2.2 传统超声加工技术 2 1.2.3 旋转超声加工技术 4 1.3 超声加工技术的国内外研究现状 5 1.3.1 超声振动切削的研究进展 5 1.3.2 超声复合加工的研究进展 7 1.3.3 超声表面光整加工的研究进展 8 1.3.4 旋转超声加工的研究进展 9 1.4 课题研究依据及本文所做的工作 11 旋转超声磨削及其加工机理分析 13 2.1 旋转超声磨削的原理 13 2.2 传统磨削中的材料去除机理 14 2.2.1 塑性材料的去除机理 14 2.2.2 脆性材料的去除机理 15 2.3 超声加工的材料去除机理 17 2.3.1 传统超声加工中的材料去除机理 17 2.3.2 旋转超声加工中的材料去除机理 18 2.4 旋转超声磨削的材料去除机理 20 2.5 本章小结 20 总结 44 参考文献 44 致谢 44 图1 CA6140车床法兰盘零件图 ? 车床：CA6140、C3163、C5140 ? 铣床：X5030A、X6132、X2010-30 ? 刨床：B6050、BC6063、B2010 ? 磨床：M7140、MT1040A ? 镗床：TX619T、TX6210、TPX6111B、TK4163 ? 钻床：Z525、ZX50、Z3050、Z4116 2 零件技术要求及其结构工艺性分析 2.1 零件技术要求 从设计任务中给定的零件图可知，该零件尺寸精度中，最高精度等级为IT6、最低精度为未注公差；形状精度均为未注公差；位置精度要求两侧平面相对φ20mm内孔轴心线端面跳动公差0.03mm、其余各几何要素间相互之间位置精度均为未注公差；各加工表面的表面粗糙度值（Ra）最大6.3微米、最小值0.4微米；毛坯采用ZG45钢材料铸造而成；其形状是由简单的回转面、平面组合而成，几何特征如下图所示。其主要是在进给机构中起到连接件的作用。 图2 CA6140车床831004法兰盘三维图 2.2 零件的结构工艺性分析 2.2.1 传统超声加工技术 超声加工方法是近40年来逐步发展的一种新型加工方法，它不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆性金属材料，适合于半导体和不导电的非金属硬脆材料（如半导体硅片、玻璃、陶瓷以及金属基碳化硅复合材料等）的精密加工和成形加工。在难加工材料和精密加工中，超声加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范围。1. 传统超声加工的原理传统超声加工是利用工件做超声振动，并沿工具头振动方向施加一定压力，通过液体磨料来加工材料。如图1所示，其原理为：加工时，超声波发生器通过换能器产生超声频振动，该振动振幅（约有5μm）一般比较小，不能满足需求，需用变幅杆将换能器的振动振幅放大后（振幅为2030μm），再传给工具。由于工具与工件间充满了液体（水或煤油）与磨料（如氧化铝或碳化硅等）混合的悬浮液，且工具以很小的压力压在工件上。工作液中悬浮的磨粒在工具的超声振动下以高速不断冲击工件加工表面，使该表面受到很大的压强而产生材料的变形，当应力超过其强度极限时，材料将发生破坏而成粉末状去除。同时由于悬浮工作液的扰动，促使磨料以高速抛磨工件的加工表面。此外，悬浮工作液受工具端部的超声振动而产生的空化现象在工件表面形成液体空腔，促使液体渗入被加工材料的缝隙处，而空腔的瞬时闭合又引起强烈的液压冲击，加快了工件材料的机械破除作用，并有利于加工区域磨料悬浮液的均匀搅拌和磨蚀产物的排除。磨料悬浮液的循环流动使磨料不断更新，并带走被粉碎下来的材料微粒，工具逐渐渗入到材料中，工具形状便复现在工件上。因此，超声加工是磨粒在超声振动下的机械冲击和抛磨作用与超声空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击和抛磨作用。 2由超声加工的原理和过程可以看出，超声加工具有如下特点：由于超声加工是靠磨料及液体分子的不断冲击和空化作用来进行加工的，因此适合加工各种硬脆材料，如玻璃、陶瓷、宝石、半导体等，尤其是电加工难以加工的导电性能差的材料。 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。加工精度高，尺寸精度可达0.01~0.02mm，表面粗糙