《空調(diào)壓縮機(jī)氣缸、活塞專用CBN樹脂砂輪的結(jié)構(gòu)與性能研究畢業(yè)論文》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《空調(diào)壓縮機(jī)氣缸、活塞專用CBN樹脂砂輪的結(jié)構(gòu)與性能研究畢業(yè)論文（24頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)論文 題 目: 空調(diào)壓縮機(jī)氣缸、活塞專用CBN樹脂砂輪 的結(jié)構(gòu)與性能研究 院系名稱： 材料科學(xué)與工程 專業(yè)班級： 材料0301 摘 要 本文主要介紹了有關(guān)CBN樹脂砂輪結(jié)構(gòu)與性能的分析.空調(diào)壓縮機(jī)氣缸活塞專用CBN樹脂砂輪要求有良好的性能才能達(dá)到理想的加工效果.然而提高樹脂磨具質(zhì)量需要從其結(jié)構(gòu)和性能來分析影響砂輪質(zhì)量的因素,才能找到改進(jìn)CB

2、N樹脂砂輪質(zhì)量的配方工藝,使國內(nèi)加工高精度零件達(dá)世界先進(jìn)水平. 我們選用三種國外進(jìn)口酚醛樹脂作為結(jié)合劑，設(shè)計(jì)首先是對這三種酚醛樹脂作一系列的物理化學(xué)性能分析，包括熔點(diǎn)、固化時間、流動性；接著通過綜合熱分析和紅外光譜實(shí)驗(yàn)對三種樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷；然后做樹脂樣條檢測結(jié)合劑的強(qiáng)度硬度以及檢測砂輪的抗沖擊強(qiáng)度和硬度,這些可以用來檢驗(yàn)樹脂對磨料的結(jié)合能力；最后用這三種樹脂所做的CBN砂輪完成一系列的磨削實(shí)驗(yàn)，確定其磨削性能。 關(guān)鍵詞： 酚醛樹脂 磨削性能 力學(xué)性能 結(jié)構(gòu)分析 Title Structural and Functional Resear

3、ch on Air-condition compressor Gas Cylinder, Piston specialized CBN resin Grinding wheel Abstract This paper mainly analyzes the structure and function of CBN Resin Grinding wheel. Air-condition compressor Gas Cylinder ,Piston specialized CBN resin grinding wheel. must have perfe

4、ct functional to reach ideal processing effect. For the quality improvement, structural and functional factors that affect the quality of grinding wheel should take into consideration. With the perfect processing prescription for improving the quality of CBN resin grinding wheel, the technique skil

5、l for home processing field on high finish components can catch up with the world level. We chose three foreign imports as a phenolic resin binder to experiment. Design is the first of three this phenolic resin as a series of physical and chemical properties, Including melting point, curing time, m

6、obility ，Then through the integrated thermal analysis and infrared spectroscopy of three resin chemical structure inference; For the kind of resin binder can detect the strength and hardness; Detection Wheel impact strength and hardness resin can be used to test the combination of abrasive; Finally,

7、 the three resins done CBN wheel grinding completed a series of experiments to determine grinding performance. Keywords: Phenolic Resin Phenolics performance Rubs truncates the performance Mechanics performance 目 次 1 前言 1 1.1 國外研究狀況 1 1.2 國內(nèi)研究狀況 2 1.3 研究的意義 2 2 原料

8、及方案 2 2.1 CBN磨料 3 2.2 樹脂結(jié)合劑 3 2.2.1 酚醛樹脂粉 3 2.2.2 填料 4 2.3 實(shí)驗(yàn)方案的確定 4 3 實(shí)驗(yàn)及分析 4 3.1酚醛樹脂粉的物理性能 5 3.1.1 酚醛樹脂的熔點(diǎn)的測定及分析 5 3.1.2 酚醛樹脂的流動性的測定及分析 6 3.1.3 酚醛樹脂的凝膠時間的測定及分析 6 3.2 結(jié)構(gòu)分析 7 3.2.1 差熱分析 7 3.2.2 紅外光譜分析 10 3.3樹脂塊的力學(xué)性能 11 3.3.1 純樹脂塊的的制備 11 3.3.2 洛氏硬度的測定及分析 12 3.3.3 抗折強(qiáng)度的測定及分析 13

9、 3.3.4 沖擊試驗(yàn)的測定及分析 13 3.3 磨削性能 13 3.3.1 SiC樹脂樣條的性能測定及分析 14 3.3.2 CBN樹脂樣塊磨削性能的測定及分析 15 結(jié) 論 17 致 謝 18 參 考 文 獻(xiàn) 19 20 1 前言 隨著科學(xué)的發(fā)展科技的進(jìn)步,中國國民生活水平得到了提高,汽車、空調(diào)不再是那么的遙不可及,反而與人們的生活聯(lián)系日益密切[1] 。汽車、空調(diào)的社會需求量也突飛猛進(jìn)的增長,然而這些產(chǎn)品零部件的加工需要達(dá)到高精度的要求。目前國內(nèi)汽車、空調(diào)行業(yè)多采用進(jìn)口這些零部件,致使產(chǎn)品成本大大增加,與國外的同等行業(yè)競爭處于劣勢,阻礙了國內(nèi)汽車、空調(diào)行業(yè)的發(fā)

10、展。 近年來，國際知名的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)紛紛來華建廠，空調(diào)壓縮機(jī)制造行業(yè)在國內(nèi)的競爭日趨國際化，空調(diào)壓縮機(jī)的核心零部件汽缸、活塞磨削CBN砂輪系列產(chǎn)品的市場競爭十分激烈，空調(diào)壓縮機(jī)廠家紛紛要求降低成本，要求砂輪國產(chǎn)化。而我國的CBN磨具與世界先進(jìn)水平還有很大距離，因此其應(yīng)用前景十分廣闊。每個廠家使用CBN砂輪的年平均用量約合人民幣一千多萬元，總進(jìn)口量約合人民幣八千多萬元，若實(shí)現(xiàn)此種砂輪的進(jìn)口替代，可實(shí)現(xiàn)銷售收入五千多萬元，這樣會帶來十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。所以加快研究這一系列超硬材料砂輪是刻不容緩的事，是具有重大意義的。 1.1 國外研究狀況 據(jù)來自不同途徑的資料統(tǒng)計(jì)，國外用超硬材料

11、磨具、工具加工的汽車零部件已達(dá)100余種，而我國僅十余種，且這十余種零部件大都僅少數(shù)工藝裝備較先進(jìn)的汽車廠或配件廠使用。目前，國外己將超硬材料磨具用于關(guān)鍵的汽車零部件，且己融入大生產(chǎn)線之中。(CBN)磨料具有高硬度、高強(qiáng)度和導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn)，在國外已廣泛應(yīng)用于高溫合金、鈦合金等難加工材料的磨削加工。如德國的溫特公司己大批量提供用于汽車活塞環(huán)加工的CBN磨盤、高精度耐磨軸承加工的特殊陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪和曲軸磨砂輪。 以加工高合金鋼的CBN砂輪為例，德國雷格公司的CBN磨輪在奔馳汽車公司使用，每次進(jìn)刀量(深度)達(dá)0.10mm時，其磨削比G值可達(dá)80(干磨)，而國產(chǎn)的CBN磨輪根木無法使用，當(dāng)將磨

12、削進(jìn)刀量降至0. 02mm時，才勉強(qiáng)可用，其磨削比G值僅20左右[2] 。而我國這些關(guān)鍵零部件加工連最基礎(chǔ)的試驗(yàn)工作還未完成。溫度高，磨削表面完整性差。 1.2 國內(nèi)研究狀況 20世紀(jì)70年代我國研制成功了CBN砂輪主要是用來磨削一些硬度高難磨的材料或一些精度要求高的工具和模具解決了精度差、易燒傷等質(zhì)量問題。而在磨削工藝密集，生產(chǎn)批量大的產(chǎn)品，如汽缸、活塞、軸承生產(chǎn)磨削等用CBN砂輪磨削的技術(shù)研究進(jìn)展很少，更沒有在工業(yè)大生產(chǎn)中應(yīng)用。 2004年, 沈陽中科超硬磨具磨削研究所研制了空調(diào)壓縮機(jī)汽缸活塞磨削用CBN砂輪系列產(chǎn)品。他們研制的樹脂CBN砂輪采用的關(guān)鍵技術(shù)為： ①采用壓力控制以保證

13、砂輪的成型密度； ②選用國外耐高溫樹脂、化工配方填料、熱壓溫度參數(shù)，保證了產(chǎn)品的磨削性能；③采用專用工裝卡具保證了產(chǎn)品的尺寸精度.該所生產(chǎn)的CBN樹脂砂輪的主要性能指標(biāo)為：節(jié)拍12秒，修整周期3000件，砂輪壽命15萬件，達(dá)到國外技術(shù)水平[3]。 1.3 研究的意義 CBN磨具磨削復(fù)雜程度和技術(shù)水平遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的磨削技術(shù)，而我國在CBN應(yīng)用研究方面起步較晚，雖然也取得了很大進(jìn)步，但和世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比我國在全面技術(shù)、制品研制及應(yīng)用領(lǐng)域還有一定的差距[4] 。 為適應(yīng)市場競爭的需要, 應(yīng)對大量進(jìn)口超硬材料磨具帶來的沖擊, 提高國產(chǎn)金剛石和CBN 磨具的質(zhì)量, 尤其是樹脂結(jié)合劑磨具質(zhì)量已

14、到了刻不容緩的地步。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快, 中國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步對外開放, 越來越多的先進(jìn)加工機(jī)械進(jìn)入中國的制造業(yè)領(lǐng)域, 附之而來的高質(zhì)量的CBN磨具也越來越多。這一方面對本行業(yè)的市場進(jìn)行沖擊; 另一方面由于磨具價(jià)格的極大差距, 為降低產(chǎn)品加工成本, 不得不向國內(nèi)磨具行業(yè)尋求可以替代進(jìn)口的磨具產(chǎn)品。[5]因此, 外資的進(jìn)入既是挑戰(zhàn), 更是機(jī)遇。 本行業(yè)應(yīng)當(dāng)不失時機(jī)地積極組織人力、物力、財(cái)力進(jìn)行攻關(guān)。用于加工高精度汽車零配件、空調(diào)壓縮機(jī)氣缸、活塞的CBN樹脂結(jié)合劑砂輪技術(shù)的研究和推廣，有利于中國超硬材料的在這一領(lǐng)域的迅速發(fā)展，為中國企業(yè)帶來了很大利潤，也節(jié)省了大筆開支，對中國汽車、空調(diào)等產(chǎn)

15、品也是一次好的技術(shù)革新。 2 原料及方案 CBN樹脂砂輪由CBN磨料、樹脂結(jié)合劑和基體三部份組成,其中CBN磨料與樹脂結(jié)合劑決定著表面結(jié)構(gòu)和性能的重要因素。 2.1 CBN磨料 CBN（Cubic Boron Nitride）是繼人造金剛石問世之后，于1957年，由美國GE公司首先合成出的又一種超硬材料。我國在1966年試制成功CBN，至今已有近四十年的歷史了[6]。 CBN主要性能：①CBN的硬度遠(yuǎn)高于其它普通磨料。高的硬度意味著切削能力更強(qiáng)、更鋒利;②CBN有高的耐磨性，意味著它比普通磨料更難磨損。保持磨粒形狀的能力是CBN作為高性能磨料的主要特性之一；③CBN的抗壓強(qiáng)度很高，

16、這意味著在惡劣的條件下使用時它能保持顆粒完整而不易破碎；④CBN有很好的導(dǎo)熱性，在磨削時可實(shí)現(xiàn)冷切削。 由于它的這些優(yōu)異性能,CBN樹脂磨具特別適合于各類鐵族金屬材料的磨加工.CBN磨料粒度有不同型號,我們可根據(jù)需求選擇適合的粒度。 2.2 樹脂結(jié)合劑 樹脂結(jié)合劑是由作為粘結(jié)材料的樹脂和填料組成, 結(jié)合劑的優(yōu)劣主要取決于所用粘結(jié)材料的性能,但填料的作用也不可忽略[6]。 目前國內(nèi)CBN磨具所用樹脂主要有兩大類: ①酚醛樹脂——包括普通酚醛樹脂(牌號為 2123)、改性酚醛樹脂(如硼酚醛樹脂、新酚樹脂, 但使用得很少); ②聚酰亞胺樹脂——它是一種比酚醛樹脂有更好的高溫強(qiáng)度, 且耐腐蝕、

17、耐磨損的有機(jī)聚合物。我們這次選用酚醛樹脂粉,其特點(diǎn)是自銳性好,富有彈性,拋光性能好,適應(yīng)范圍廣,且成本低[7]。 2.2.1 酚醛樹脂粉 我們有三種不同的酚醛樹脂粉,它們分別是: 英國的939P,德國的Bakelite公司生產(chǎn)0327和0309。這三種樹脂粉的物理性能如下: 英國939P:粉紅色粉末,具有特有氣味,可溶于乙醇.熔點(diǎn):85-105℃,粒度小于75微米,堆積密度:0.35-0.37g/cm3,成型密度:1.20-1.24g/cm3. 939P具有特殊的芳烷基酚醛樹脂，被證實(shí)是有著顯著的高溫?zé)岱€(wěn)定性，抗熱性。用其作為結(jié)合劑制作的砂輪應(yīng)用廣泛，包括硬化鋼或硬質(zhì)合金的加工工具，

18、切割研磨機(jī)，也可以用于花崗巖，大理石和其他裝飾材料的拋光和打磨。 德國的酚醛樹脂0309和0327是熱固性樹脂，其特點(diǎn)是含有少（無）量的甲醛和苯酚，可以是溶劑型，也可以是無溶劑型，固體含量較高，黏度底。耐燒蝕，阻燃，低發(fā)煙，在高溫下的剛性保持率高，耐蠕變等優(yōu)點(diǎn)[8]。 2.2.2 填料 超硬磨料樹脂磨具使用的輔助材料,包括填充劑、潤滑劑、濕潤劑等幾類, 多達(dá)20余種.國內(nèi)常用填充劑為Cu粉、Cr2O3、ZnO、Fe2O3；國外一些進(jìn)磨具配方中，銅用得少,甚至不用。國外使用Al2O3、SiC比國內(nèi)多見，既是填料，又是輔助磨料.而二氧化硅等其它填料現(xiàn)在已很少使用。但國內(nèi)有些廠家仍在大量使

19、用,效果不好，應(yīng)當(dāng)放棄[9]。.我們選的填料主要有填充劑Cu粉、氧化鋯、氧化鋅和潤濕劑。 2.3 實(shí)驗(yàn)方案的確定 在實(shí)驗(yàn)之前充分作好準(zhǔn)備，根據(jù)事先確定的工藝流程最后結(jié)合多種注意事項(xiàng)要求，結(jié)合配方和工藝過程，最終確定最佳方案。 整個實(shí)驗(yàn)的流程如圖1所示: 物理性能檢測:熔點(diǎn)、流動性、凝膠時間(聚合速率) 化學(xué)結(jié)構(gòu)性能檢測：熱重分析差熱分析紅外光譜實(shí)驗(yàn) 純樹脂實(shí)驗(yàn)樣塊性能檢測：抗沖擊強(qiáng)度抗折強(qiáng)度硬度性能檢測 SiC磨具的抗折強(qiáng)度、硬度 樹脂中加入SiC制備樣 CBN磨削性能檢測 制備CBN圓塊磨具

20、 圖1 實(shí)驗(yàn)方案 3 實(shí)驗(yàn)及分析 空調(diào)壓縮機(jī)氣缸活塞專用CBN樹脂砂輪需要達(dá)到對零件的高精度磨削,因此砂輪需要較好性能才能達(dá)到我們的要求。我們主要從酚醛樹脂粉的性能分析其對CBN樹脂砂輪結(jié)構(gòu)與性能的影響。酚醛樹脂粉的熔點(diǎn)、凝膠時間、流動性都影響著結(jié)合劑CBN磨料之間結(jié)合力的強(qiáng)弱,而樹脂塊的抗折強(qiáng)度洛氏硬度沖擊韌性都是砂輪的力學(xué)性能的重要指標(biāo)[10]。從實(shí)驗(yàn)我們知道,CBN樹脂砂輪性能有諸多因素制約,合適的原料,合適的配方,先進(jìn)的工藝方能生產(chǎn)出質(zhì)量達(dá)先進(jìn)水平的樹脂砂輪。 3.1酚醛樹脂粉的物理性能 3.1.1 酚醛樹脂的熔點(diǎn)的測

21、定及分析 毛細(xì)管法測定樹脂的熔點(diǎn)：取少許待測熔點(diǎn)的干燥樹脂粉，至于干凈的表面器皿上，取一根一面封閉的毛細(xì)管，將開口向下的端插入粉末中，然后把開口的一端轉(zhuǎn)向上，輕輕地在桌面上敲擊，讓粉末倒入底部。 將熔點(diǎn)管垂直夾在鐵架上，把溫度計(jì)插在帶有缺口橡皮塞內(nèi)，溫度計(jì)的刻度應(yīng)面向有缺口的一面，并將調(diào)節(jié)至水銀球在熔點(diǎn)管上下叉管之間。取出帶溫度計(jì)將毛細(xì)管固定在溫度計(jì)上，使裝料部分處于溫度計(jì)的中部，然后把帶溫度計(jì)和毛細(xì)管的橡皮塞插入熔點(diǎn)管。 在熔點(diǎn)管彎曲的支管部分加熱。開始升溫較快，每分鐘約上升5℃到距離熔點(diǎn)10-15℃調(diào)整火焰使每分鐘上升1℃。 待甘油冷卻到熔點(diǎn)以下30℃左右，另取一根裝好樣品的毛細(xì)管

22、重復(fù)以上操作。得出數(shù)據(jù)如表1: 表 1 酚醛樹脂的熔點(diǎn)（℃） 1 2 3 平均熔點(diǎn)（℃） 939P 88 84 85 86.5 0309 132 112 110 118 0327 98 96 98 97 結(jié)果分析: 三種酚醛樹脂的熔點(diǎn):0309(sp)＞0327(sp)＞939P. 從表中可以看出0309的熔點(diǎn)高于0327高于939P 3.1.2 酚醛樹脂的流動性的測定及分析 稱取樹脂粉10克，壓制成50mm*5mm圓柱實(shí)驗(yàn)塊。將已經(jīng)成型好的實(shí)驗(yàn)塊用游標(biāo)卡尺測量其直徑后,用小釘固定在傾斜角為45度的鐵板上放入初始溫度為4

23、0度的烘箱中，以每小時10℃的速率加熱8小時至達(dá)到180℃為止，取出后用游標(biāo)卡尺測量其流長，最終得到三種樹脂流長,做三次數(shù)據(jù)如表2所示： 表 2 酚醛樹脂的流動性(mm) 939P 0309 0327 63.2 70.6 171.2 59.4 60.8 69.2 70.4 175.7 172.2 結(jié)果分析: 三種酚醛樹脂的流動性0327最好,其次是0309,較差的是939P. 結(jié)合劑的流動性對磨具的制造以及產(chǎn)品性能的有重要影響，若結(jié)合劑的流動性過低，則結(jié)合劑的黏度大，不容易流動，不易均勻地分布在磨粒之間，因而會影響結(jié)合劑和磨粒之間的結(jié)合程度，不能保證磨具應(yīng)有

24、的機(jī)械強(qiáng)度；相反，若結(jié)合劑的流動性過大，則結(jié)合劑的黏度過低，很容易從磨粒之間流出，并造成制品變形，對磨具的制造都是不利的[11]。 3.1.3 酚醛樹脂的凝膠時間的測定及分析 樹脂聚合是樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有線型向體型轉(zhuǎn)化的過程，由A期轉(zhuǎn)化C期所要的時間，即為樹脂的聚合速率，它決定了樹脂磨具的硬化快慢程度。 把加熱板升溫到180℃將2-3克樹脂粉末放于加熱板中心，，并不斷把玻璃棒提高10-12毫米，觀察到伸長線的生成，當(dāng)線條到伸長斷裂的瞬間為止，所需要的時間為硬化時間，三種樹脂做三次取平均值如表3所示：. 表3 酚醛樹脂的凝膠時間 939P 0309 0327 1′01″ 1

25、′50″ 44″ 1′10″ 2′05″ 1′06″ 1′12″ 1′56″ 55″ 結(jié)果分析: 三種酚醛樹脂的凝膠時間為0309(sp)＞939P＞0327(sp)，所以在三種樹脂制作磨具時硬化時間應(yīng)考慮逐次減少。測出樹脂的硬化時間對以后樹脂磨具的二次硬化有指導(dǎo)意義。 3.2 結(jié)構(gòu)分析 3.2.1 差熱分析 (1) 939P酚醛樹脂粉 圖2 939P差熱分析圖 圖3 939P熱重分析圖 ⑵ 0309酚醛樹脂粉 圖4 0309差熱分析圖 圖5 0309熱重分析圖 ⑶0327酚醛樹脂粉 圖

26、6 0327綜合熱分析圖 由圖2至圖6可以看出 表4 失重分析表 939P(Ti=26℃) 0309(Ti=23℃) 0327(Ti=27℃) 5% 10% 20% 30% 173℃ 397℃ 505℃ 539℃ 237℃ 397℃ 468℃ 522℃ 159℃ 309℃ 458℃ 519℃ 結(jié)果分析: 5% 0309>939P>0327 10% 0309=93

27、9P >0327 20% 939P >0309 >0327 30% 939P >0309 >0327 同一失重百分?jǐn)?shù)的情況下, 溫度越低，說明樹脂耐熱性能越差, 越容易炭化，在磨削過程中遇熱易發(fā)生變化,對磨料的把持能力越低。相反溫度高的樹脂粉則耐熱性能比較好,在磨削時受熱磨粒不易脫落。 3.2.2 紅外光譜分析 紅外吸收光譜儀由紅外輻射源樣品室單色器檢測器放大器數(shù)據(jù)記錄儀五個部分組成, [12] 它主要是通過紅外光譜對樣品進(jìn)行分析。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.將酚醛樹脂粉和混合,研細(xì); 2.用純壓制圓片作為參照,把混合粉壓制圓片; 3.放入

28、儀器內(nèi)測定。 圖7 939P紅外分析圖 圖8 0327紅外分析圖 圖9 0309紅外分析圖 采用紅外光譜儀（FT-IR），對三種樹進(jìn)行分析見圖7,圖8和圖9。三種樹脂在3450 cm-1處都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的振動峰，表明了是H2O的存在；3430 cm-1和處有羥基和氨基的O-H、N-H伸縮振動峰；3450 cm-1到2000 cm-1只有一些微小的振動1300 cm-1以下只有一些微小的振動峰，可能是由噪聲引起的；1600 cm-1和1500cm-1處是芳烴C=C 基伸縮振動特征峰；1450cm-1和1300cm-1

29、處可能是烷烴的C-H基團(tuán)的彎曲振動峰；1250cm-1C-O伸縮振動峰；1080 cm-1處是C-O基團(tuán)；1100-675是芳烴=C-H彎曲振動峰。 結(jié)論:939P是一種新酚樹脂,而0327和0309是改性過的酚醛樹脂。 3.3 樹脂塊的力學(xué)性能 3.3.1 純樹脂塊的的制備 熱壓模具體積：5㎝*1㎝*1㎝ 溫度：180℃ 保壓：40分鐘 固化曲線如表5 表5 固化曲線表 溫度℃ 40-100 100-140 140 140-160 160 160-180 180 時間h 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 3.0 備注：電

30、熱恒溫干燥箱技術(shù)參數(shù) 溫度均勻度＜1.5℃ 工作室體積45*55*55㎝ 編號AS06-185 型號101-2BS 功率2.0KW 3.3.2 洛氏硬度的測定及分析 在規(guī)定的外加載荷下，將鋼球或金剛石壓頭垂直壓入試件表面，產(chǎn)生壓痕，測試壓痕深度，計(jì)算出洛氏硬度[13]。簡單說就是壓痕越淺，HR值越大，材料硬度越高。 測試步驟: 1.將試樣放在工作臺上，旋轉(zhuǎn)手輪，使試樣上升至加滿負(fù)荷（即小指針與紅點(diǎn)）為止，此時大指針應(yīng)垂直向上直向標(biāo)記 B或C處，其偏移不得超過正負(fù)5分度格，否則另選一點(diǎn)。兩點(diǎn)相距至少5毫米。 2．轉(zhuǎn)動指示器的調(diào)整盤，使大指針指向刻度B。 3.向后退刀操縱手

31、柄，加上總負(fù)荷，至指示器上的大指針運(yùn)動停止，然后將操縱手柄扳回，卸除總負(fù)荷。 4.按指示器上大指針?biāo)缚潭染€讀紅字讀數(shù)并記錄于表6。 5.同一試樣上測三點(diǎn)，每種配方測兩個樣塊。 表6 純樹脂樣塊的洛氏硬度(HRB) 939P 0309 0327 47.8 96.0 93.0 46.5 97.3 92.0 50.2 105.0 104.0 備注：洛氏硬度機(jī)HR-15。 磨料在磨削過程中不斷地摩擦工作，出現(xiàn)了磨損而磨鈍的現(xiàn)象，在此同時磨料與結(jié)合劑也不斷地摩擦，使得結(jié)合劑不斷磨耗。如果結(jié)合劑的磨耗與磨料的磨鈍相匹配，則硬度較理想。 結(jié)果分析: 0309(sp)>9

32、39P>0327(sp) 3.3.3 抗折強(qiáng)度的測定及分析 結(jié)合劑的抗折強(qiáng)度,反映了磨具在受到彎曲應(yīng)力作用時發(fā)生破壞的最大應(yīng)力,將試樣制成10mm*10mm*50mm的樣塊。通過儀器測出數(shù)據(jù)如表7所示: 表7 純樹脂樣塊的抗折強(qiáng)度(MPa) 939P 0309 0327 30.24 34.44 35.12 35.74 31.98 49.92 77.85 80.98 91.33 備注：CM74504微機(jī)控制式電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī) бb=3PL/2bh2 бb—抗折強(qiáng)度MPa P—試條折斷時的負(fù)荷 b—試條寬度mm h—試條厚度mm L—兩支點(diǎn)間的距離.mm

33、 結(jié)果分析: 0327(sp) >0309(sp)> 939P 3.3.4 沖擊試驗(yàn)的測定及分析 采用JB-5擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)，吳忠材料試驗(yàn)機(jī)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣塊的大小選擇擺錘，將擺錘調(diào)整在零刻度位置，支起擺錘，將樣塊緊貼支撐（距離高度70毫米）放在支架上，樣塊在兩端的長度相等。使擺錘自由下落，沖斷試樣后，讀取的刻度值是沖擊所消耗的功。 表8 純樹脂樣塊的沖擊韌性(J) 939P 0309 0327 0.20 0.50 0.51 0.20 0.79 0.50 0.25 0.56 0.30 結(jié)果分析:從表中可以看出樹脂0309的抗沖擊所消耗的功稍大于0327但明顯大于9

34、39P，所以樹脂0309和0327的結(jié)合強(qiáng)度要大。 3.3 磨削性能 3.3.1 SiC樹脂樣條的性能測定及分析 ⑴ 樣條制備 樹脂中加入SiC磨料制備樣條，主要是為了檢測三種樹脂對磨料的把持能力，選用320目的SiC磨料，采用熱壓成型的方法制作，主要成型壓制固化過程過程參照3.2.1.原料配方如下表9所示: 表9 SiC樹脂樣條的配方 SiC B Cu Cr2O3 ZnO 潤濕劑 成型密度 Vol％ 30.0 40.0 13.4 5.8 4.1 4.0 3.8 wt％ 31.0 15.6 35.6 9.1 7.9 2.5 M

35、(g) 5.2 2.6 5.9 1.5 1.3 ⑵ SiC磨料樣條抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn) 抗折實(shí)驗(yàn)步驟如3.2.3,數(shù)據(jù)如表10: 表10 SiC磨料樣條抗折強(qiáng)度(MPa) 939P 0309 0327 32.50 17.51 34.23 25.65 31.63 33.39 29.43 23.05 25.48 結(jié)果分析: 三種樹脂對磨料的把持能力的最強(qiáng)的是0327,其次是939P,相對最弱的是0309.由此我們也可以得出0327與SiC磨料的結(jié)合相對最好. (3). SiC磨具樣條硬度實(shí)驗(yàn) SiC磨具樣條硬度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下: 表11 SiC磨具樣條硬

36、度實(shí)驗(yàn)(HRB) 939P 0309 0327 69 80 90 68 92 100 75 75 100 由于磨具的洛氏硬度值與磨具的硬度等級有一定的聯(lián)系，得出磨具的洛氏硬度值對確定磨具的硬度級別有積極意義。 表12 磨具的硬度等級與磨具的洛氏硬度值對照表 硬度等級 洛氏硬度值（磨料粒度F280～F500） L 69～76 M 77～83 Q 94～98 R 93～103 結(jié)果分析: SiC磨具樣條硬度實(shí)驗(yàn)0327>0309>939P 3.3.2 磨削性能的測定及分析 (1)原料選擇 磨料：140#-170# 結(jié)合劑：939P、

37、0309、0327酚醛樹脂粉 填料：Cu粉,熔點(diǎn)（1083℃），導(dǎo)熱性好，磨削過程中產(chǎn)生的瞬時高溫可以通過Cu粉迅速傳遞出去，使磨具基體熱量散失的快，從而減輕了磨削區(qū)的局部過熱現(xiàn)象，提高了結(jié)合劑的耐熱性能。Cr2O3與ZnO金屬氧化物具有較高的熔點(diǎn)和機(jī)械性能，能夠顯著提高砂輪的強(qiáng)度，硬度和耐熱性[14]。 潤濕劑：酚醛樹脂液 表13 CBN磨具配方表. CBN B Cu Cr2O3 ZnO 潤濕劑 成密（g/cm3） Vol％ 30.0 40.0 13.4 5.8 4.1 4.0 3.8 wt％ 31.0 15.6 35.6 9.1 7.9

38、 2.5 M(g) 3.2 1.7 3.8 0.9 0.8 (2)磨削性能檢測 實(shí)驗(yàn)過程: (1)分別對工件、試樣進(jìn)行磨前稱重。 (2)依照磨削條件進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn)。 (3)磨削后對試樣、工件按上述要求再次稱重。 (4)換一個試樣，重復(fù)以上操作。 表14 磨削比測定表 939P 0309 0327 19 20 22 35 23 24 備注：MS175-W型磨削摩擦性能實(shí)驗(yàn)機(jī)。 結(jié)果分析:從表中可以看出用制好的CBN 砂輪在磨削機(jī)上測量其磨削性能得出磨削比,針對以上的配方0327的磨削比較高。

39、 結(jié) 論 (1) 通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析相比這三種樹脂的熔點(diǎn)明顯與國內(nèi)同類樹脂。0309的熔點(diǎn)超過了110℃。這一特點(diǎn)保證了樹脂磨具有良好的耐熱性能，能保證磨料在磨削過程中受熱不易脫落，耐磨耐用。且0309的凝膠時間、熔點(diǎn)、流動性比其他兩個好。 (2) 力學(xué)性能測試結(jié)果說明這三種樹脂對磨料有較高的黏結(jié)能力，樹脂有良好的抗折、抗沖擊等機(jī)械性能。 (3) 從結(jié)構(gòu)分析方面來說,由失重曲線分析可知0309的失重相對比較平緩,耐熱性能較好。這三種樹脂的在較高溫度下失重百分?jǐn)?shù)都不是很高,耐熱性能都不錯。 (4)

40、 我們采用耐高溫樹脂粉提高耐熱性能，但樹脂結(jié)合劑耐熱性能是有限的，為了充分利用樹脂結(jié)合劑的優(yōu)點(diǎn)，同時又最大限度的發(fā)揮CBN的作用，應(yīng)采取有效措施抑制磨削弧區(qū)溫度并減緩磨粒磨削點(diǎn)的熱量傳遞到結(jié)合劑的劇烈程度，這也可以提高砂輪磨削性能[15]。 致 謝 感謝鄒文俊、彭進(jìn)老師在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我們的指導(dǎo)和幫助，同時也感謝實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中心的樊雪琴荊運(yùn)潔、李寶膺老師給我們在實(shí)驗(yàn)器材和操作機(jī)器上的幫助.以及在四年的大學(xué)生活中班主任徐三魁老師給予的幫助。 在實(shí)習(xí)過程中同組同學(xué)張紅恩、王現(xiàn)明、蘇慧濤大家互相幫助，共同完成實(shí)驗(yàn).

41、 參 考 文 獻(xiàn) [1] 鄒文俊.有機(jī)磨具制造[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001 [2] 王秦生.超硬材料制造 [M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000 [3] 彭進(jìn),張琳琪,鄒文俊,揚(yáng)耘,廖波.雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂的合成研究[J].金剛石與磨料磨具工程.2003（3） [4] 王秦生，王孝琪.超硬磨料樹脂磨具制造技術(shù)的進(jìn)展.工業(yè)金剛石，2002（3－4）12～18 [5] 劉明耀.我國超硬材料制品新進(jìn)展及發(fā)展趨勢 .VMEM,2003(4)10～13 [6] 徐西鵬.黃輝，樹脂結(jié)合劑CB

42、N砂輪低溫磨削技術(shù)， [7] 王開遠(yuǎn).解析鋼材尺寸、外形、重量及允許偏差新標(biāo)準(zhǔn)汽車工藝與材料2006（4）30～33 [8] 毛淑芳，龔智偉.CBN砂輪的高速、超高速磨削技術(shù).精密制造與自動, 2005（1）32～33 [9] 田書越，CBN磨具的選擇及應(yīng)用1994-2006,China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. [10] 薛武智,蔡聞峰,周惠群.采用CBN 砂輪磨削氣缸體Ni - SiC 復(fù)合鍍層工藝與裝備.2005（7）85～86 [11] 朱峰，陳日耀，黃奇

43、葵，崔恒泰.樹脂結(jié)合劑CBN砂輪表面狀態(tài)對磨削比的影響.華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1994.22（2） [12] 張延昭.熱壓燒結(jié)工藝在小鋸片生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]金剛石與磨料磨具工程，2005 [13] 姜敏鳳.工程材料及熱成型工藝[M].北京：高等教育出版社，2003 [14] 王光祖,李剛,張相法.立方氮化硼合成與應(yīng)用[M].河南科技出版社.1996. [15] 牛樹剛，CBN 砂輪在凸輪軸加工中的應(yīng)用.礦業(yè)快報(bào)，2005（7）52～53 [16] Han Huang，Ling Yin ，Libo Zhou，High speed grinding of silicon nitri

44、de with resin bond diamond wheels，Journal of Materials Processing Technology 141 (2003) 329–336 [17] Inasaki, Grinding of hard and brittle materials, Ann. CIRP 36 (2)(1987) 463–471 [18] S. Malkin, T.W. Hwang, Grinding mechanisms for ceramics, Ann.CIRP 45 (2) (1996) 569–580. [19] H.K. Tonshof

45、f, T. Lierse, I. Inasaki, Grinding of advanced ceramics,in: S. Jahanmir, M. Ramulu, P. Koshy (Eds.), Machining of Ceramicsand Composites, Marcel Dekker, New York, 1999, pp. 118–855. [20] T.W. Hwang, C.J. Evans, S. Malkin, High speed grinding of silicon nitride with electroplated diamond wheels. II. Wheel topography and grinding mechanisms, Manuf. Sci. Eng. ASME MED-10 (1999)5. Concluding remarks 443–452.