Nomex蜂窝材料是一种性能优良的多孔纤维复合材料,被广泛应用于航空航天领域以及一些民用工业领域。采用传统的数控铣削方式获得的Nomex蜂窝零件表面质量差,且在加工时会产生大量粉尘,而采用超声切削加工的方式制造Nomex蜂窝零件能很好地避免上述问题。目前我国的超声加工装备主要依靠进口,在价格与技术上受到了很大的制约,对我国航空航天事业的发展十分不利。研发拥有自主知识产权的超声切削加工机床及其关键部件,对提高我国的超声加工装备制造水平,具有非常重要的意义。在此背景下,结合某企业的生产工程需求,本文开展了超声切削加工机床核心部件——超声切削主轴的研发工作。为了提高超声切削主轴设计质量,缩短超声切削主轴的研发周期,加快国产超声切削机床的研发进度,在质量功能展开(QFD)理论的指导下,以客户需求为出发点,将质量控制融入到产品研发的每一环节,确保最终所得超声切削主轴能满足客户需求。论文的具体研究内容包括:(1)阐述超声切削主轴的研究背景与意义。介绍超声切削装备的国内外研究现状;在研读国内外相关文献的基础上,对QFD理论与应用作了全面的回顾与总结,为本文的研究提供方法论上的指导。(2)基于QFD的超声切削主轴的产品规划与方案设计。利用亲和图法(KJ)对超声切削主轴的客户需求进行整理与分类后采用层次分析法(AHP)对其重要度进行分析并排序;根据QFD方法将客户需求转换成技术特征并采用独立配点法对技术特征的的重要度进行分析与排序;再结合技术特征的自相关性进行分析,制定了基于客户需求的超声切削主轴产品规划;在产品规划的指导下,对超声切削主轴进行功能模块划分以及各模块的方案设计。(3)超声切削主轴关键零部件的质量规划与工艺规划。对主轴产品规划中的技术特征进一步展开,获得变幅杆、锥形法兰、空心主轴、内轴套、外轴套等主要零部件的质量特性。以空心主轴为例,对影响主轴关键性能的关键零件质量特性进行展开,并结合失效模式与影响分析方法(FMEA),对关键加工工艺进行了 FMEA分析,将产品设计阶段的技术要求转化成产品生产阶段的工艺要求。(4)超声切削主轴样机试制与关键性能测试。试制超声切削主轴样机,并构建相应的电控系统。对超声切削主轴样机的谐振频率、刀具输出振幅、主轴——刀具回转精度这几个关键性能进行测试与分析,为在量产前进一步优化产品的设计、工艺、生产规划奠定基础。