摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 我国的机械制造现状 1

1.3、绿色制造工艺的应用 1

1.4 超声振动加工技术 2

1.5 绿色冷却方法 3

1.6 课题内容 4

第2章 弯头钻的设计 5

2.1 参考手钻 5

2.1.1 型号 6

2.1.2拆卸过程 7

2.1.3测绘 9

2.2 弯头钻的结构设计 10

2.2.1设计要求 10

2.2.2运动机构设计 12

2.2.3 整体设计 12

第3章 超声振动换能器的设计 14

3.1超声振动加工现状 14

3.2超声振动换能器 14

3.3 设计与计算 15

3.4 测试与论证 17

第4章 刀具冷却方式探究性实验平台 19

4.1 刀具冷却方式的探究现状 19

4.2 实验平台总方案设计 20

4.3 平台搭建 20

4.3.1 电源选型 20

4.3.2 温度检测装置 21

4.3.3 超声振动系统 21

4.3.4 工件 23

4.3.5 实验平台 23

第5章 结论 24

参考文献 25

致 谢 26

摘 要

随着环境污染加剧，资源日趋枯竭，工业生产领域相应地提出了绿色制造。并且不断尝试各种加工方法，如发展于20 世纪初并已经应用于工业领域的特种加工方法-超声加工。同时具有代表性的绿色冷却技术也逐步发展起来，如蒸汽冷却等。

论文主要研究了以下三个方面：为解决某机前机身进气道的装配制孔工艺仍然以手动制孔为主带来的问题，设计应用于某机器人的工具头，即弯头钻。根据实际要求，选型及再设计；依照传统的夹心式换能器设计换能器。通过逆压电效应，将超声波发生器输入的正弦电压信号转换为超声频的机械振动能。测定频率及振幅，性能良好；绿色冷却技术的提出，改变了传统切削的现状，但未从本质上解释冷却方式与温度的关系。设计实验台，利用电加热模拟切削热，将动态过程转化为静态，进一步解释冷却方式与温度的关系。

关键词：绿色制造 超声加工 弯头钻 换能器 冷却方式与温度

Abstract

With the increasing environmental pollution and the depleting resources, industrial production accordingly proposed green manufacturing.Various processing methods are constantly tried,such as Ultrasonic machining which is the beginning of the 20th century and the development of industrial areas began to be used a very effective method of special processing.And a variety of typical green cooling techniques are developing, such as steam cooling.

The paper mainly study the following three aspects:In order to solve the problems caused by the mounting hole making process on a machine forward fuselage inlet still based on manually hole making, elbow drill are designed which is a tool head applied to robot.According to the actual requirements, selection and redesign are modeled. The design of the transducer is based on the traditional sandwich transducer .By inverse piezoelectric effect, a sinusoidal voltage signal from the ultrasonic generator is converted into ultrasonic frequency mechanical vibration energy.Determination of frequency and amplitude prove good performance;Proposed green cooling technology has changed the status of traditional cutting, but do not explain the relationship between temperature and cooling from nature.To design bench,which bring a dynamic process into a static process, though Cutting heat is replaced by electrically heated , further explain the relationship between cooling and temperature.

Key Words：green Manufacturing ultrasonic machining elbow drill transducer

cooling and temperature

第1章 绪论

1.1引言

近年，工业制造领域提出了绿色制造的概念。机械制造过程直接消耗资源并且产生废弃物，因此对研究零件的绿色加工工艺更加重视。机械制造业虽然生产了大量的器械，促进了工业的发展，但也同时制造了大量的污染，加剧恶化了全球环境，使得资源日趋枯竭。生态环境遭到严重破坏，已经危及到了人类的生存与发展。所以，这种模式若被长期延用，将使得可持续发展整个机械行业和社会受到影响。对于可实现节能、降耗、少污染的这种绿色机械制造新模式的探索已经急待解决。

1.2 我国的机械制造现状

美日德等发达国家在推广与发展绿色制造方面已取得了不少成果。而我国机械制造工业发展慢，起步晚，曾也因历史原因偏离了正确方向，因此，我国的制造业技术在21世纪之前是比较落后的。随着全球制造技术交流的日益增加，加之我国加大在人才与技术创新方面投入，近十年来，我国在制造业领域也取得了长足发展，相继出现很多有影响力的企业。但纵观全国，目前机械制造工业仍然存在以下问题：

1. 浪费能源和原材料的现象严重。
2. 较低的闲置或废旧设备的回收和再利用率。
3. 较低的产品回收利用率。

1.3 绿色制造工艺的应用

绿色制造生产出绿色产品是通过绿色的生产过程（即绿色材料、绿色包装、绿色设备、绿色管理、绿色工艺、绿色设计），最终环节再加以回收与利用完成绿色处理。绿色制造使得能源和原材料的利用效率达到最高，并且最大限度地使环境的负面影响减少。查阅有关资料，其应用有以下方面：

1. 高速复合机床加工工艺。
2. 净成形方向由成形制造技术逐步发展。
3. 工艺模拟技术迅速发展。
4. 干式加工的应用。
5. 绿色切削加工工艺技术。

1.4 超声振动加工技术