1. 研究目的与意义
现代工业产品的组成零件越来越趋于小型化和精密化，对金属材料的深孔加工精度要求也越来越高，其加工难度也在不断上升。目前国内机械零件中对于金属材料工件的深孔加工普遍存在效率低、钻头易折断和加工质量差等问题。然而，在分析对于金属材料深孔钻加工工艺时我们发现，国内对于金属材料的深孔加工仍然采用的时最为普通的钻削加工方法。但是这种加工方法存在着钻头容易偏移，排屑不流畅，散热困难等缺陷，使金属材料工件的深孔钻加工质量受到限制。为了提高金属材料工件深孔钻的加工质量，研究金属材料超声振动深孔钻加工装置具有重要的应用价值。
超声振动钻削就是在这样的条件下发展起来的，对于金属材料工件的深孔加工来说，普通的台钻都无法实现对其加工，利用金属材料超声振动深孔钻装置来加工深孔是比较实用且高效率的金属材料深孔加工方法。因此，通过对超声振动钻削加工的分析和研究，对于能改善加工质量，提高切削效率和效能的金属材料超声振动深孔钻装置的广泛应用有着重要意义。
目前国内外的深孔加工技术包括高速钻削、电火花加工、离子束加工、激光加工等先进方法。然而这些加工方法受到工件材料、精度要求、生产率以及生产费用的限制，都不是适应金属材料工件的深孔钻加工方法。金属材料超声振动深孔钻加工作为一种新兴的超声振动深孔钻加工技术，可以解决对于金属材料工件加工的大部分问题。2. 研究内容和预期目标
设计一种金属材料超声振动深孔钻装置，并对金属材料超声振动深孔钻装置进行仿真分析与优化，设计装置合理尺寸参数，得到金属材料超声振动深孔钻装置的理论刀尖振幅等数据，为金属材料超声振动深孔钻装置的实现提供理论基础。
对金属材料超声振动深孔钻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。参考该区间对金属材料进行超声振动深孔钻加工，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，采用该金属材料超声振动深孔钻加工装置对金属材料工件进行加工，能够显著提高金属材料工件的深孔钻质量，从而验证该金属材料超声振动深孔钻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，设计金属材料超声振动深孔钻装置的各个组成部分，包括超声振动换能器、非接触电能传输、刀具结构、整体运动机构等，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，完成金属材料超声振动深孔钻装置初步结构设计；
3．2024-1-15～2024-1-30 使用Ansys等软件对金属材料超声振动深孔钻装置结构进行优化；
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