1. 研究目的与意义
石英玻璃的力学、热学、光学和化学性能优越，在半导体、航天航空、光学、光通讯、光伏、机械学等领域应用广泛。石英玻璃在精加工方面也有着不俗的发展前途，比如在一些精加工工艺方面有双面研磨抛光，单轴研磨抛光等。
石英玻璃深孔加工中，切削的热量不易散，大概只有百分之四十左右热量可以散去，这样容易导致过热并损坏刀具，而且在切削过程中，切屑的碎屑不易排出，因为所钻的孔比较深，所以容易发生堵塞。
基于只是单单石英玻璃深孔加工有着一些缺点，应该在此基础上添加超声振动加工技术。这是一种在传统加工技术上，复合了超声振动的特种加工技术，将工件安装在超精密加工机床上进行加工，其主要由主轴配件，超声刀柄，石英玻璃钻头及超声电源组成，这种可以是石英刀具以20kHZ的频率振动去除工件材料。而且超声振动可以使得磨屑更容易排出，有效的增加材料去除率和降低加工温度。对石英玻璃深孔加工有着明显的提升
2. 研究内容和预期目标
设计一种石英玻璃超声振动表面强化加工装置，并对石英玻璃超声振动表面强化加工装置进行仿真分析与优化，设计装置合理尺寸参数，得到石英玻璃超声振动表面强化加工装置的理论刀尖振幅等数据，为石英玻璃超声振动表面强化加工装置的实现提供理论基础。
对石英玻璃超声振动表面强化加工装置进行振动测试实验，得到其阻抗特性和振动特性数据，验证有限元分析结果的指导意义。使用MATLAB建立工艺参数与表面形貌之间的BP神经网络模型，求解理论最优加工参数区间。参考该区间对石英玻璃进行超声振动滚压加工，将不同加工参数得到的表面形貌与加工前的表面形貌进行对比，采用该石英玻璃超声振动表面强化加工装置对石英玻璃工件进行加工，能够显著提高石英玻璃工件的表面质量，从而验证该石英玻璃超声振动表面强化加工装置的实用性与可靠性，同时证明神经网络模型求解对加工参数设置的参考作用。
3. 研究的方法与步骤
本课题拟采用先进行仿真分析后进行实验的方法进行研究，主要涉及有限元分析，APDL语言优化，BP神经网络加工参数优化。研究步骤如下：
1、根据机械设计手册，设计石英玻璃超声振动表面强化加工装置的各个组成部分，包括超声振动换能器、变幅杆、刀头等，并使用Solidworks进行建模。
2、使用ANSYS对装置进行模态分析与谐响应分析，求解得到其理论工作频率。
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)
5. 计划与进度安排
1．2024-12-14～2024-12-24 查阅资料，了解超声振动表面强化加工装置国内外研究现状和发展前景，了解超声换能器的设计方法。撰写开题报告和翻译外文资料；
2．2024-12-25～2024-1-15 查阅相关资料，完成石英玻璃超声振动表面强化加工装置初步结构设计；
3．2024-1-15～2024-1-30 使用Ansys等软件对石英玻璃超声振动表面强化加工装置结构进行优化；
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