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河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（英文翻譯）
研究工程陶瓷的鉆石工具鉆孔
Q.H. Zhanga, J.H. Zhanga, D.M. Sunb, G.D. Wangc
a中國濟南250061精實路73號山東大學(xué)機械工程系,
b中國濟南山東大學(xué)材料工程系
c中國濟南機械設(shè)計與研究院
摘要：應(yīng)用鉆石工具在工程陶瓷上鉆孔的技術(shù)已經(jīng)形成。 在這個方法中，鉆孔工具通過摩擦力而旋轉(zhuǎn)。鉆孔機械的機制是基于被分析過的斷裂力學(xué)概念以及一種關(guān)于物質(zhì)清除率的理論模型。 按照這個模式，通過增加靜態(tài)載荷應(yīng)力、鉆探工具的轉(zhuǎn)速以及磨料的顆粒大小可以增大物質(zhì)清除率。選擇含有99.5％Al2O3的陶瓷作為研究物質(zhì)進行了實驗。結(jié)果顯示，鉆石鉆孔在工程陶瓷制造上是一種有效的方法。
關(guān)鍵字：工程陶瓷； 鉆石工具；鉆井； 機械機制
1.前言
工程陶瓷有許多良好的物理和機械特性：高硬度、高熱能阻力、化學(xué)穩(wěn)定性高、低導(dǎo)熱和電氣熱等等。由于具有這些特性，工程陶瓷越來越多的應(yīng)用于一些高技術(shù)領(lǐng)域,從電子和光學(xué)器件發(fā)熱到穿抗零件[1-3]都有應(yīng)用。但是直到今天,他們大多僅限于應(yīng)用光學(xué)、電子儀器的應(yīng)用。原因之一是：燒結(jié)之前的形成過程具有限制，這一過程中的限制和復(fù)雜幾何難以確保有足夠的準確性和表面的完善性。另外，在目前的使用過程中，也有相當?shù)哪娌钌a(chǎn)或者在燒結(jié)過程中強硬的機械幾何作用，加上系統(tǒng)本身的限制以及大多數(shù)程序中的能力形成都是限制因素。
制造工程陶瓷的最早規(guī)模是通過傳統(tǒng)方法，這種方法非常的費時費力。強大的壓縮力和接受力，以及可以接受的表面和地表的破壞在某種程度上是一個巨大損失。因此，近些年里，在這一領(lǐng)域中的研究已經(jīng)開始應(yīng)用更有效的替代物質(zhì)程序來獲得動力，尤其是如何減少發(fā)生故障或表面裂縫的工程陶瓷[4-6]的制作途徑和方法上。
本文通過使用扶輪鉆石工具來研究一種在工程陶瓷上的機械鉆孔方法，它能提高物質(zhì)清除率，并且可以改善表面完善性。
本文將要探討基本機制鉆鉆石工具在陶瓷鉆孔上的知識，從而使提高預(yù)測物質(zhì)遷移率而計算的靜態(tài)負載應(yīng)力，摩擦力的表面積和鉆孔工具的合理轉(zhuǎn)速。
2.鉆石工具鉆孔的機制
鉆石工具鉆孔過程概略圖如圖1所示。這個工具在鉆孔過程是旋轉(zhuǎn)的，工件是固定裝置的。物質(zhì)遷移的微觀機制已通過觀察釘磨損的表面得到了普遍調(diào)查。物質(zhì)遷移過程被認為是類似于一個切割工具，在任何情況下，可以取代單人工具或部分工具或破裂的顆粒表面的工作。該工件物質(zhì)被認為是一件‘刺’的方式很多部分顆粒磨料上應(yīng)用。
由此得到的結(jié)論是,工程陶瓷的脆性斷裂出現(xiàn)主要在鉆石鉆探工具。理解了這一進程,有利于掌握脆性材料的相似性，由于磨料顆粒在工件表面類似于硬度實驗中壓頭的工作。
圖1.鉆石工具鉆孔進程的概略圖：
(1)大件，(2)水，(3)工件， (4)工具， (5)進水外殼。
2.1陶瓷凹槽的研究
通過維克壓頭在陶瓷正常接觸的情況下的變形和斷裂的說明如圖2所示。
圖2 基于凹槽的陶瓷的正常的變形和斷裂
直接的說這一個區(qū)域是壓變形。兩大裂縫系統(tǒng)已經(jīng)確定，它們是來自區(qū)塑膠:中/測裂縫和橫向裂縫。 這兩種行為的裂縫的殘余變形的彈性來自塑料/塑料材料。徑向裂縫是由一個楔子固定著在運行時，這樣可以繼續(xù)發(fā)揮在卸貨條件下由于剩余張力而形成的力。橫向裂縫向下展開，強調(diào)只有在剩余的負荷被替換的條件下，才會發(fā)生輻射,伴隨著橫向裂縫將大大促進物質(zhì)遷移的過程。 如如圖 2所示，在最后發(fā)生輻射和橫向裂縫是最易導(dǎo)致材料變脆的。一種主要的力Pc在輻射斷裂時的反應(yīng)可以這樣描述[7]：
在此ａ是量綱幾何因素有關(guān)的壓、斷裂韌性，KIC是工件的斷裂緊固性，而Hv是工件材料的維克硬度。
由直徑或裂縫的輻射數(shù)Cr和橫向裂縫CL，分別可以依據(jù)如下等式得出[8]：
其中P是承壓應(yīng)力，而ζ1和ζ2是比例常數(shù)。
人們普遍認為橫向裂縫深度Ch是的一部分：
其中是ζ3[9]中的比例常量。
從以上的數(shù)據(jù)中我們可以得到這樣的結(jié)論，位/徑向的尺寸大小或橫向裂縫的變化是隨著負荷的不斷增加和工件材料斷裂韌性的不斷減少。到目前為止，研究的結(jié)果對理解實際的鉆石工具在工程陶瓷鉆孔過程提供了有用的信息。
2.2. 物質(zhì)清除率和不同參數(shù)之間的關(guān)系
根據(jù)陶瓷凹槽的測試結(jié)果表明，由于單一物質(zhì)磨損而引起一種模型物質(zhì)清除率的邊已經(jīng)達到了論證，正如圖3中所示。
圖3 切削形成過程的概略圖
模型僅考慮沿著表面線性案子的磨料類型。假定單個磨料循線道路，伴隨著深度不斷降低、工件材料體積被裝置替換為磨料(壓)在正常負荷P比例大小的橫向裂縫長度和輸送長度d 。清除材料的數(shù)量V0件,這樣得到的結(jié)果 (見圖 4):
圖4 鉆孔工具內(nèi)表面的該略圖
其中CL是在橫向裂縫長度，Ch是橫向裂縫深度，d代表運動距離。
然后，為一種物質(zhì)清除率所給出的數(shù)值是：
其中ω是工具的轉(zhuǎn)速，r是裂縫軌道的半徑。
假設(shè)有效切削顆粒的密度是λ，顆粒的有效面積是dA(見圖 4)：
然后,工具的物質(zhì)清除率是：
工具表面的有效顆粒數(shù)量是[10]:
其中R1是鉆石鉆孔工具的外半徑，R2是鉆石鉆孔工具的內(nèi)半徑，K1是比例常數(shù)不變；Vg是磨損顆粒的速度，d0是磨損顆粒的平均直徑。然后:
在一個磨損顆粒中的承壓運動是：
把等式（2），（3），（9），（10）代入等式（7）中：
把等式（11）簡化為：
其中K是比例常數(shù)不變。
根據(jù)等式(12)，物質(zhì)遷移率Mv將會增加,主要是通過增加靜態(tài)負載應(yīng)力W，工具的旋轉(zhuǎn)速度ω和磨損顆粒的大小d0。
3. 實驗程序
對鉆機進行了試驗。鉆石鉆孔工具的設(shè)計是為了接受冷卻(見圖 1)，是一種特殊的鉆石輪外部半徑R2=10毫米，內(nèi)部半徑R1=6毫米。我們準備了三類鉆石鉆孔工具，而它們的粒度分別是80、120和160，而它們的集合率都是100%。
選擇含有99.5%Al2O3的陶瓷作為研究對象，水作為冷卻材料。
精確度的衡量一個通過千分表，準確度為毫米。鉆孔深度每分鐘可以衡量一個千分表，然后才能計算物質(zhì)清除率，(物質(zhì)清除率的截面積是鉆孔工具乘以鉆孔工具每分鐘鉆的深度). 表面粗糙度的測量用(英格蘭)4′度量，具有5%的誤差度。
4. 實驗結(jié)果和討論
4.1 靜態(tài)負荷的影響
試驗結(jié)果表明，隨著靜態(tài)負荷的增加，物質(zhì)遷移率趨向增加，正如圖5所示，這和等式(12)很相似。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)表面粗糙度略受靜載荷應(yīng)力的影響，它隨著靜電負荷的增加而提高。目前的實驗已在下列條件下進行：ω =7.20 rev/min，C=80。 在靜態(tài)載荷W為25、35、45、55、65N時，表面粗糙度（Ra）分別時0.0040、0.0040、0.0042、0.0045、0.0045毫米。
圖5 靜態(tài)負荷的影響
4.2 鉆孔工具轉(zhuǎn)速的影響
圖6中顯示了鉆孔工具在不同轉(zhuǎn)速下得到的物質(zhì)清除率的效果。還有其他的因素影響物質(zhì)清除率，例如裂縫部位的切屑和磨損顆粒的自我完善。物質(zhì)清除率與鉆孔工具的轉(zhuǎn)速并不都是一致。
對切削提高物質(zhì)清除率是非常重要的。由于越來越多的轉(zhuǎn)速的鉆探工具，不少切屑形成，來越難走沖。這也將影響磨損顆粒的自我完善。一般來說，自我完善包括兩個部分，磨損顆粒通過逐步分割而自我完善和通過整體的分開而自我完善。當切屑不能完全用水沖走，整體和磨損顆粒難以分割，影響到鉆孔工具的效率：從而物質(zhì)清除率將會受到影響。此外，切屑與沖的冷卻壓力也會有所影響。在本實驗中的冷卻壓力是2.0*104Pa，在這種情況下，當鉆孔工具的轉(zhuǎn)速達到1200rpm時，負荷就會發(fā)生。
圖6 鉆孔工具轉(zhuǎn)速的影響
4.3 顆粒大小的影響
根據(jù)等式(12)，物質(zhì)遷移率的增加將會隨著顆粒大小的增加而增加，這是由測試結(jié)果論證得到的，如圖7所示。
圖7 顆粒大小的影響
磨損顆粒的大小將大大影響表面粗糙度。表面粗糙度主要取決于磨損顆粒的大小。顆粒越大，制成品的表面越粗糙。最近實驗的完成是根據(jù)以下條件：W=55N， ω=720rev/min. 當C是80、120和160時，對應(yīng)的表面粗糙度(RA)分別是0.0045、0.0040和0.0020mm。
5. 結(jié)論
本文主要對鉆石鉆孔工具在陶瓷方面的基本機制做了研究，對材料清除率的影響因素做了探索。試驗結(jié)果表明不論時增加靜態(tài)負荷，提高鉆孔工具的轉(zhuǎn)速，還是增大磨損顆粒的面積，都會達到增加物質(zhì)遷移率的效果。關(guān)系粗糙度制成品表面的粗糙度和各參數(shù)的關(guān)系是：提高靜態(tài)負荷，減少轉(zhuǎn)速，提高磨料顆粒大小都會使成品表面粗糙度增加。
參考資料
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[5] K.P. Rajurkar,Z.Y.Kuppattan、微型陶瓷材料拆除(研究所)的精密超音波機械 23(1999)73-70.
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本科畢業(yè)設(shè)計（英文翻譯）
題目 Study on the diamond tool drilling
of engineering ceramics
院（系部） 機械與動力工程學(xué)院
專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及自動化
年級班級 02級2班
學(xué)生姓名 陳 文 峰
指導(dǎo)教師 焦 鋒
2006年6月10日
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 焦 鋒 職 稱：
所在系部（單位）： 機械與動力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機制教研室
題 目
單工位雙面臥式車方組合機床的總體設(shè)計
學(xué)生姓名
陳文峰
專業(yè)班級
機設(shè)02-2班
學(xué)號
02080040
一、選題質(zhì)量
該生此次所選擇的題目為單工位雙面臥式車方機床的總體設(shè)計，符合專業(yè)培養(yǎng)的目標，
能夠體現(xiàn)綜合訓(xùn)練的要求。題目難度中上，工作量大，所選課題與生產(chǎn)，經(jīng)濟，社會等結(jié)
合緊密。選題質(zhì)量較高。
二、開題報告完成情況
開題報告已經(jīng)完成。設(shè)計方案已經(jīng)確定，設(shè)計分工也也已明確,正在按照制定的計劃進行，有取得了一定的成果。
三、階段性成果
該生對所選課題已經(jīng)有了比較深刻的認識，按照規(guī)定計劃進行中，設(shè)計論文草稿已經(jīng)基本
成型，并完成部分零件圖。
四、存在主要問題
因為資料有限，遇到一些困難，比如某些部件具體尺寸的確定以及更加合理的設(shè)計過程。還
需要尋找更多的資料。
五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進展等方面的評語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
目 錄
前 言 2
1. 工 廠 簡 介 3
1.1焦作市博瑞克液壓機械有限公司簡介 3
1.2河南焦礦機器有限公司簡介 4
1.3焦作市制動器有限公司簡介 4
1.4中軸集團公司簡介 5
2. 部分零件加工工藝 7
2.1鑄態(tài)球鐵曲軸制造工藝 7
2.2凸輪軸制造工藝 10
2.3 M419活塞的加工工藝分析 10
結(jié)束語 15
前 言
這次生產(chǎn)見習(xí)是我們參與實踐活動的很重要的一部分，在老師的帶領(lǐng)下我們見習(xí)了焦作制動器廠、中原軸件廠、焦做礦山機械廠、焦作博瑞克液壓機械廠等5個工廠?？梢哉f我們在這次實習(xí)中學(xué)到了很多在課堂沒學(xué)到的知識,受益匪淺：
1.實習(xí)目的：
生產(chǎn)實習(xí)是我們機自專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學(xué)計劃中的。其目的在于通過實習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學(xué)生到社會的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實際知識，對我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。
2.實習(xí)內(nèi)容：
①掌握機械加工工藝方面的知識及方法
②了解切削刀具方面的知識，熟悉常用刀具的結(jié)構(gòu)、選擇、用途等
③了解機床和數(shù)控系統(tǒng)的知識，特別是加工中心等典型的數(shù)控設(shè)備
④了解企業(yè)生產(chǎn)管理模式，學(xué)習(xí)先進的管理方式方法
⑤熟悉、鞏固鑄造工藝及設(shè)備方面的知識
1. 工 廠 簡 介
1.1焦作市博瑞克液壓機械有限公司簡介
焦作市博瑞克液壓機械有限公司創(chuàng)建于1958年，是國家機械工業(yè)部確定的冶金設(shè)備用液壓缸唯一定點生產(chǎn)廠家；國家液壓缸行業(yè)標準起草，修定單位之一，寶鋼設(shè)備配件研制中心成員單位之一；焦作市高新技術(shù)企業(yè)之一。2001年7月經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委批準“雙高一優(yōu)”項目，投資3000萬元的冶金設(shè)備用液壓缸易地經(jīng)改項目已完成。并能夠獨立生產(chǎn)多種高難度非標油缸替代進口油缸，且CAD覆蓋率達100％。
公司主要加工設(shè)備260臺，其中投資額1200萬元從美國西來公司引進目前世界上最先進的內(nèi)孔加工設(shè)備――刮削滾刀機，采用鏜，滾壓方法，一次裝卡完成，使缸體內(nèi)孔精度達IT8級，并具有壓力自動補償?shù)毒?，保證表面粗糙度始終如一。同時公司還用有先進的數(shù)控機床，臥鏜銑床，多臺深孔強力珩磨機床，深孔鉆鏜床，8米外園磨床，14米車床以及車削中心，數(shù)控加工中心和先進的綜合性能實驗臺等完善的檢測設(shè)備。
主要產(chǎn)品：
1.重型冶金設(shè)備用液壓缸
（1）JB2162－91冶金設(shè)備用液壓缸
（2 JB/ZQ4395－96重型冶金設(shè)備用液壓缸
（3）CD250/CG250重型冶金設(shè)備用力士樂液壓缸
（4）Y－HG冶金設(shè)備標準液壓缸
（5）伺服壓下缸
（6）齒條壓下油缸
（7）帶位移顯示傳感器液壓缸
2.HSG01工程用液壓缸
3.標準系列氣缸
（1冶金設(shè)備用氣缸JB1444－1448－74
（2）QG國際標準中型汽缸
4.設(shè)計制造各種非標準液壓缸，氣缸以及液壓泵站等產(chǎn)品
車床簡介
焦作博瑞克液壓廠投資1200萬從美國西來公司進口的刮削滾光機，直接加工熱軋鋼管，一次向前走刀完成鏜、刮、滾光三道工序，比普通鏜床快15至80倍，刀具為壓力自動補償式，能保證加工粗糙度始終保持一致，并按需要自行調(diào)節(jié)，可編程序控制器監(jiān)測機床運行情況?？裳杆僬_地指出任何故障。其加工范圍：缸徑為mm，長度4000mm。加工精度H8，之間選擇。
1.2河南焦礦機器有限公司簡介
河南焦礦機器有限公司前身為焦作礦山機器股份有限公司，工廠始創(chuàng)于1949年。2005年9月，職工共同出次，買斷國有凈資產(chǎn)，完成了企業(yè)改制。
公司下設(shè)11個生產(chǎn)分廠，有各類加工設(shè)備600余臺，其中大型、精密、稀有設(shè)備110多臺，從鑄、鍛、鉚、焊到加工、裝配，形成完善的工藝手段和產(chǎn)品質(zhì)量控制體系，已通過ISO9001質(zhì)量體系認證，是一個具有相當規(guī)模和實力的重型機械制造企業(yè)。河南省中小礦山機械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心站設(shè)在該公司。
公司產(chǎn)品以破碎、粉磨設(shè)備為主導(dǎo)，主要有：年產(chǎn)30萬噸及以上的水泥成套設(shè)備;用于火力發(fā)電機組的系列煤磨機;各種顎式、錘式、賀錐式破碎機;冶金用氧化球團設(shè)備;全套選礦設(shè)備;高低壓電控制裝置;電除塵、水污染處理環(huán)保設(shè)備等。公司還將著力于潔凈煤生產(chǎn)設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和大型精密鑄造件的市場拓展，以滿足更多不同行業(yè)的需求。
1.3焦作市制動器有限公司簡介
焦作制動器有限公司擁有先進的工業(yè)設(shè)備，雄厚的技術(shù)實力，完備的檢測手段，嚴格的質(zhì)量管理體系，高素質(zhì)的專業(yè)銷售隊伍，信譽至上的售后服務(wù)宗旨，是公司進入市場，贏得用戶的有力保證。公司擁有高效的工程師3人，中級工程技術(shù)人員17人，技術(shù)人員25人，可為用戶提供國際產(chǎn)品和非標產(chǎn)品的設(shè)計和制造。
公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有：電力液壓塊式制動器、電力液壓推動器、電力液壓盤式制動器、電磁鐵塊式制動器、電磁盤式制動器等。公司生產(chǎn)的制動器型號多，品種齊全，產(chǎn)品暢銷全國各地，應(yīng)用于起重運輸、冶金、礦山、港口、建筑等機械驅(qū)動裝置的機械制動，具有結(jié)構(gòu)緊湊，制動平穩(wěn)，安全可靠，維修方便，耗電低，壽命長，無噪音，操作頻率高等特點。公司產(chǎn)品首家通過"國家建筑城建機械質(zhì)量監(jiān)督檢測中心"認證。
1.4中軸集團公司簡介
中軸集團公司的核心企業(yè)中原軸件廠原本是一個小廠，后來由于大膽采用了節(jié)能節(jié)材的生產(chǎn)工藝，在市場競爭中贏得了主動，產(chǎn)品供不應(yīng)求，急需擴大生產(chǎn)規(guī)模。當時原焦作市標準件廠北廠有20多畝廠區(qū)和2000平方米的廠房因生產(chǎn)不景氣在閑置。1994年初，中原軸件廠對其實施了吸收式合并，迅速在其現(xiàn)成的廠房內(nèi)建起了一條大型生產(chǎn)線，這樣既保證了接收過來的原標準件廠職工有活干，也使企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟實力迅速壯大。
1996年春節(jié)前夕，中原軸件廠整體收購了破產(chǎn)的原焦作市起重設(shè)備廠，2月7日宣布接收，2月8日該廠440名職工即得到妥善安置。為使下崗職工能早一天上崗，中原軸件廠的領(lǐng)導(dǎo)放棄休息，除夕夜帶領(lǐng)工人在車間抹水泥，整修地面。經(jīng)過28天的緊張奮戰(zhàn)，原來破舊不堪的起重設(shè)備廠被改造成年產(chǎn)30萬件齒輪軸的專業(yè)廠。當職工穿著新廠服參加新廠開工典禮時，不少重新上崗的職工激動得流下了熱淚。一位老工人感慨地說：“中軸廠把這么好的設(shè)備安到我們這里，又有這么好的工作作風(fēng)，我們真的有出路了?！碑斈?，齒輪專業(yè)廠就創(chuàng)利320萬元。
“職工的心是企業(yè)的根”
近幾年來，中軸集團公司每進行一次大的改革行動和戰(zhàn)略調(diào)整，都找職工座談討論，以期達到多數(shù)職工的理解和支持。去年，中軸集團公司先后在公司5個大的成員廠召開職工民主座談會，每場座談會均有300到500名職工參加，場面頗為壯觀。座談會上，對職工提出的問題，公司領(lǐng)導(dǎo)推心置腹，一一作答。5場座談會下來，共有120余名職工發(fā)言，或提意見建議，或就企業(yè)的改革和發(fā)展發(fā)表看法。會后，公司又專門安排人調(diào)查研究，使職工所提的問題得到了圓滿的解決。
廠務(wù)公開在中軸集團公司已實行多年。一次，公司工會主席尚致和到下面檢查廠務(wù)公開情況，在一個生產(chǎn)車間聽到有工人議論，說車間管理人員和輔助工太多，就是再減去一半也不會影響車間生產(chǎn)任務(wù)的完成。尚致和回來后，公司幾個領(lǐng)導(dǎo)一通氣，立即整改，近一半的管理人員和輔助工被減下來當了操作工，車間面貌煥然一新。
中軸集團公司從1998年開始劃小核算單位，將原來的生產(chǎn)車間轉(zhuǎn)化為模擬經(jīng)營實體的專業(yè)廠，讓專業(yè)廠直接面對市場，對市場信息作出快速靈敏的反應(yīng)。經(jīng)過一段時間的探索，中軸集團公司決定由公司紀檢和工會出面，對本單位的財務(wù)、工資分配、招待費、通信費、勞保用品發(fā)放等每月審查一次，然后簽名認可。一個專業(yè)廠的廠長克扣工人工資4000多元情況被查證落實后，公司對這名廠長及時作出了免除廠長職務(wù)、開除留用的處分。?
其旗下的焦作中軸森特凸輪軸有限公司是專業(yè)研制和生產(chǎn)高檔發(fā)動機凸輪軸的企業(yè)，注冊資本2700萬元，現(xiàn)有職工280人，其中高中級技術(shù)人員63人。公司引進德國CBN雙磨頭高線速數(shù)控凸輪型面磨削工藝和主軸徑磨削工藝，采用美國凸輪軸檢測儀及國產(chǎn)先進的數(shù)控凸輪軸加工設(shè)備，工藝裝備水平國內(nèi)一流。企業(yè)年產(chǎn)高檔汽車發(fā)動機凸輪軸30萬根，主要與廣西玉柴、山東濰柴、一汽大柴、江蘇錫柴等國內(nèi)知名汽車發(fā)動機廠家配套河南中軸集團有限公司是軸類產(chǎn)品的生產(chǎn)基地,依靠H750、H1000、H1200系列楔橫軋機，能軋制四缸、六缸、八缸等直徑小于120MM，長度小于1200MM的多種鋼制凸輪軸毛坯。引進的德國、美國等國際最先進的凸輪軸磨削加工及檢測設(shè)備，能同時滿足不同用戶對凸輪軸毛坯、半成品、成品的各種需求。
目前該公司凸輪軸同國內(nèi)幾大知名柴油機主機廠家直接配套，供貨信譽良好。
2. 部分零件加工工藝
2.1鑄態(tài)球鐵曲軸制造工藝
1.生產(chǎn)工藝設(shè)備和原材料的選用
（1）熔煉使用3t/h熱風(fēng)雙排大間距沖天爐；
（2）球化孕育處理采用堤壩包沖入法球化，包內(nèi)孕育和隨流孕育相結(jié)合的辦法；
（3）造型使用國產(chǎn)金屬型覆砂生產(chǎn)線#采用無冒口鑄造，鐵液利用率高，鑄型精度高，剛度好；
（4）精選球鐵用的生鐵和鑄造焦。
2.球化孕育處理的材料選擇和工藝控制
生產(chǎn)鑄態(tài)珠光體球鐵曲軸，主要是對球化和孕育處理工藝進行控制。
（1）球化工藝的控制
使用8-5型復(fù)合球化劑#在此基礎(chǔ)上加入適量的合金元素，利用球化劑中的合金元素影響球鐵的二次結(jié)晶，得到所需求的珠光體含量，阻礙鐵素體的形成及石墨球周圍牛眼狀鐵素體的形成，促進珠光體的形核和長大。球化劑的化學(xué)成分為：7%-9%Mg，4%—6%Re，40%—44%Si，適量的Cu、Sb、Bi、Ba、Ce。單一的合金元素不能滿足高材質(zhì)的綜合性能要求，需采用多種微量合金元素復(fù)合合金化。其中Sb和Bi對球鐵起雙重作用，既促進石墨化，細化石墨，同時促進形成珠光體；用Ce和Sb配合穩(wěn)定珠光體的同時，可改善石墨的圓整性并防止石墨畸變；Ba和Bi配合除促進石墨化外，還促進Si的孕育效果，能大量增加石墨球數(shù)，使石墨球更加細小、圓整，同時減少白口傾向；Cu細化穩(wěn)定珠光體，確保獲得綜合力學(xué)性能更高的鑄態(tài)球鐵。以上微量元素相互配合，因側(cè)重點不同，生產(chǎn)應(yīng)用中主要體現(xiàn)其綜合效果。
（2）孕育工藝的控制
采用多次孕育以改善基體組織和石墨的均勻性，有效地防止孕育衰退，達到細化晶粒組織，消除自由滲碳體，提高綜合力學(xué)性能和切削加工性能的目的。孕育工藝，見表1。
生產(chǎn)鑄態(tài)珠光體球鐵，單靠爐前孕育，孕育的均勻性較差，在澆注后期極易產(chǎn)生孕育衰退，金相組織中石墨球粗大，數(shù)量少，滲碳體含量超標，嚴重惡化力學(xué)性能和切削加工性能。若進行二次隨流孕育，可提高孕育的均勻性，改善孕育衰退現(xiàn)象，見表2。
表2顯示：二次孕育明顯優(yōu)于爐前一次孕育，金屬基體組織中的石墨球更加細小且數(shù)量更多，珠光體含量穩(wěn)定在85%以上，并消除自由滲碳體。
表3顯示：鑄態(tài)球鐵硬度達到270HB，切削加工性能好，原因是鑄態(tài)球鐵工藝控制中孕育均勻，無偏析，自由滲碳體極少，在強度提高的情況下，伸長率也得到增加?？傊?，球化、孕育劑的加入量應(yīng)根據(jù)原鐵液的品質(zhì)和化學(xué)成分以及孕育效果進行調(diào)整。
（3）熔煉控制
獲得優(yōu)質(zhì)的鑄態(tài)珠光體球鐵，球化和孕育工藝只是各工藝控制中的一個環(huán)節(jié)，原鐵液的品質(zhì)也是一個重要前提，它需要一個有效運作的質(zhì)量保證體系來保證。嚴把爐料配料及熔煉操作，爐況穩(wěn)定，保證原鐵液化學(xué)成分準確，合適的過熱度，嚴格控制爐
渣中FeO的含量，減少鐵液的含氣量和非金屬夾雜物的含量，從而改善鐵液的品質(zhì)和化學(xué)成分的準確性。
表4顯示：原鐵液的碳當量CE含量為4.0%—4.3%之間，CE低鐵液的過冷傾向大，孕育效果好；Mn高增加縮松傾向，產(chǎn)生一次滲碳體惡化力學(xué)性能，因此不用高Mn促進形成珠光體，而采用球化劑中的其他合金元素保證珠光體；P、S是有害元素，越低越好；處理后的鐵液碳當量CE含量為4.3%--4.6%之間，此時鐵液的流動性最好，凝固時體積膨脹量大，可實現(xiàn)自補縮和無冒口鑄造，特別適合金屬型覆膜砂鑄造，獲得組織致密、表面光潔度高的鑄件?？刂奇V和稀土的殘留量，主要是保證球化良好的前提下不衰退，同時要求，否則對石墨的圓整性不利，其偏析是晶界致脆和反白的根源。另外，要求，避免球化衰退和保證石墨球的圓整性。表5為部分爐次的化學(xué)及力學(xué)性能。只要滿足以上條件，就可以生產(chǎn)出合格的曲軸。
2.2凸輪軸制造工藝
凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精交加工和精加工，起工藝流程如下：毛胚--毛胚檢查--銑兩端面、鉆中心孔、車軸頸--粗磨軸頸--鉆油道孔、擴、絞球座孔、擴螺紋底孔、攻絲、倒角、鉆軸頸油孔--粗磨凸輪--清洗--凸輪表面淬火--校直--精磨軸頸--精磨凸輪--磁粉探傷--精車止推面--磷化--拋光軸頸和止推面--清洗--檢測軸頸及跳動--壓裝鋼球及定位銷。
2.3 M419活塞的加工工藝分析
1.M419活塞結(jié)構(gòu)
M4 19 活 塞結(jié)構(gòu)如圖1所示。該活塞采用LD8鋁銅合金材料鍛造，它由頂部、頭部、裙部三部分組成。頭部呈圓錐體，裙部呈橢圓，頂部為形;頭部有三道環(huán)槽，上面兩道安裝氣環(huán)，下面一道安裝油環(huán);油環(huán)底部分布著兩排回油孔，油槽下面還有一排油孔;活塞頭部從上至下呈圓錐體，裙部呈橢圓，內(nèi)腔復(fù)雜，壁厚不均勻。
2. 加工定位基準選擇
M4 19 活 塞銷孔加工采用專用銼床，其他部位加工用通用機床，配以專用工夾量具。由于活塞內(nèi)腔形狀復(fù)雜、厚度不勻、徑向剛性差，每道工序都要產(chǎn)生夾緊變形而影響精度，因此制訂工藝時必須充分考慮活塞的結(jié)構(gòu)特點和精度要求。
活 塞 的 整個加工過程分粗、精加工兩個階段，這對容易變形的活塞尤為重要。55#工序(精定位的修整)前為粗加工，主要包括止口、外圓、頂面及銑床工序;為避免精加工表面受損傷，主要表面，如外圓、環(huán)槽、活塞銷孔表面的精加工放在55#工序后進行。
（1） 精基準選擇
由于 活 塞 銷孔軸線與裙部外圓軸線垂直且對稱、活塞環(huán)槽兩側(cè)面與裙部外圓軸線垂直等，故理論上可以用裙部外圓作為定位基準，但生產(chǎn)中選用裙部止口(中164舒喲作為統(tǒng)一的加工定位基準，其優(yōu)點為:
a. 以 其 作為加工裙部、頭部、頂面和銷孔等主要表面的統(tǒng)一定位基準，有利于保證它們的相互位置;
b. 采 用 外圓定位時，由于活塞內(nèi)腔壁厚不均，夾緊外圓必然會使活塞變形。采用裙部止口定位、軸向壓緊，可減小變形，從而有力保證活塞各結(jié)構(gòu)尺寸;
c. 使 用 方便。當所要加工的活塞品種改變時，只需更換止口定位原件即可。
（2） 粗基準的選擇
由于 活 塞 內(nèi)腔表面是不加工的，而活塞零件要求內(nèi)腔表面相對外形表面保持相同壁厚，所以必須進行粗基準的選擇，否則活塞重量會產(chǎn)生相對其軸線的不對稱，影響工作平穩(wěn)性。
加工 方 案 最終采用以內(nèi)腔為粗基準，目的是為了保證壁厚均勻，同時用內(nèi)腔底面定位，以保證止口端面尺寸。其加工定位如圖20
（3） 精基準的修整
在 55# 工序進行。
（4） 其它基準使用
以銷孔作為輔助基準。
3．活塞加工的主要工序分析
本點活塞外圓 、環(huán)槽和銷孔的精加工是活塞加工中的三道主要工序。
（1）外圓精加工
M4 19 活 塞的橫截面為橢圓曲線，縱向帶有錐度，其外圓的精加工除了要獲得規(guī)定的尺寸、形狀和表面粗糙度外，還需要提高與止口的同軸度。這一精加工工序包括:
a. 靠 模 車削以活塞的下端面和止口定位，沿軸線壓緊，采用錐度靠模，由刀架上的指針控制刀具的運動軌跡，以實現(xiàn)活塞錐度的加工;
b. 活 塞 偏心切削為了切削出橫截面為橢圓的活塞外形，采用專用車夾具，夾具以活塞的下端面、止口及活塞銷孔定位，沿活塞軸線壓緊，使活塞的旋轉(zhuǎn)中心與車床主軸的旋轉(zhuǎn)中心偏移0.6土0.lm ，安裝好零件，車一側(cè)橢圓，將零件回轉(zhuǎn)180。重新安裝，車另一側(cè)橢圓，兩次車削，加工活塞外圓的橢圓度。
（2） 環(huán)槽精加工
方法 如 圖 3，在前后刀架上分別裝上兩組切槽刀，以進行半精加工和精加工，環(huán)槽的寬度和槽間距離，決定于切槽刀的寬度和夾板的厚度。為了提高槽
寬和槽間距的精度，切槽刀和夾板的兩側(cè)面均需經(jīng)過磨削，其厚度尺寸公差應(yīng)限制在0.00 5^0.Ol mm，為了保證環(huán)槽側(cè)面與裙部軸線垂直，切槽刀應(yīng)與活塞裙
部軸線垂直，也就是要使刀架上裝夾刀具的基準面與機床主軸軸線垂直。這可在裝夾刀具前用千分表找正，使其誤差不超過0.O lmm。切槽刀刃口的表面粗糙度對環(huán)槽側(cè)面的表面粗糙度影響很大，因此要求刃口表面粗糙度Ra為0.2 um，并需經(jīng)過研磨。切削液采用煤油和柴油的混合液。
M419柴油機在實驗過程中，其活塞裙部油槽曾出現(xiàn)疲勞裂紋。為提高M419活塞裙部油槽強度，油槽底部的加工改用滾壓工藝。按要求，活塞油槽寬度應(yīng)為，表面粗糙度應(yīng)為，須在處實施滾壓。加工油槽時，粗、精加工一次完成，先用一粗車刀進行粗加工，然后再用一精車刀進行精加工。精車刀的選用非常重要，既要保證尺寸精度，同時又要保證表面粗糙度。采用整體切槽刀具，材料選用高速鋼，刀具前角為，以便排屑更順暢。在加工中為了保證兩槽的平行度，采用反切法。車刀反裝，工件反轉(zhuǎn)，這樣可使工件重力和刀的切削力保持一致，不易引起振動；此外，切屑又不易嵌在槽中，可提高表面粗糙度質(zhì)量。寬度尺寸由切槽刀保證。在完成槽的精加工后，下一道工序就是進行滾壓，此工序在車床上進行，選用特定轉(zhuǎn)速保持設(shè)定的力對槽進行滾壓。
（3） 銷孔精加工
為了保證活塞與連桿的連接狀況良好和發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)，對活塞銷孔提出了很高的技術(shù)要求，即銷孔的精度等級為IT6級，表面粗糙度Ra為0.8，圓
度為0.005.銷孔精鏗工序是在金剛石幢床上進行的，機床主軸采用靜壓軸承，剛性好，回轉(zhuǎn)精度高，轉(zhuǎn)速達到2500轉(zhuǎn)每分鈍為了保證銼桿運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)，在鎖桿內(nèi)加入平衡塊，以達到較高的加工精度。精幢銷孔，選用活塞端面和止口及活塞銷孔作為定位基準。銷孔軸線與頂面的距離尺寸，通過尺寸鏈的計算加以保證。為減小夾緊變形，壓住活塞的頂面來保證加工精度。
按上述工藝試加工50件活塞，其各項尺寸均達到了圖紙要求?；钊闹饕叽绻钍居谙卤?。
結(jié)束語
為期兩周的實習(xí)結(jié)束了，在這期間我們總共在五個單位進行參觀實習(xí)，在老師和工廠技術(shù)人員的帶領(lǐng)下看到了很多也學(xué)到了很多。讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實踐觀察中有了新的領(lǐng)悟和認識。
在這個科技時代中，高技術(shù)產(chǎn)品品種類繁多，生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程也各不相同，但不管何種產(chǎn)品，從原料加工到制成產(chǎn)品都是遵循一定的生產(chǎn)原理，通過一些主要設(shè)備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實習(xí)過程中，首先要了解其生產(chǎn)原理，弄清生產(chǎn)的工藝流程和主要設(shè)備的構(gòu)造及操作。其次，在專業(yè)人員指導(dǎo)下，通過實習(xí)過程見習(xí)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識運用能力。概括起來有以下幾方面：
1.了解了當代機械工業(yè)的發(fā)展概況，生產(chǎn)目的、生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。
2.了解了機械產(chǎn)品生產(chǎn)方法和技術(shù)路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。
3.了解了機械產(chǎn)品的質(zhì)量標準、技術(shù)規(guī)格、包裝和使用要求。
4.在企業(yè)員工的指導(dǎo)下，見習(xí)生產(chǎn)流程及技術(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識運用能力。
5.社會工作能力得到了相應(yīng)的提高,在實習(xí)過程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學(xué)到了知識和技能，更使我們學(xué)會了企業(yè)中科學(xué)的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實和學(xué)習(xí)的快樂，以及獲得知識的滿足。真正的接觸了社會，使我們消除了走向社會的恐懼心里，使我們對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會。同時，也使我們體驗到了工作的艱辛，了解了當前社會大學(xué)生所面臨的嚴峻問題，促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
6.增進了我們的師生感情，從這次生產(chǎn)實習(xí)的全過程來看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴格要求自己，按時報到，注重安全。
本次實習(xí)使我第一次親身感受了所學(xué)知識與實際的應(yīng)用，理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學(xué)知識的一個初審吧！這次生產(chǎn)實習(xí)對于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識了這個社會，對于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！
16
河南理工大學(xué)
畢
業(yè)
實
習(xí)
報
告
系別：機械與動力工程學(xué)院
專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
班級：02級2班
姓名：陳文峰
學(xué)號：02080040
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
單工位雙面臥式車方組合機床的整體設(shè)計
姓名
陳文峰
專業(yè)班級
機設(shè)02-2班
學(xué)號
02080040
一、選題的目的和意義
組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額)，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等；隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機(清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線)等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。
二、國內(nèi)外研究綜述
由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床及組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。
三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的方法
1．通過圖書館查閱相關(guān)的手冊及書籍；
2．通過工業(yè)期刊閱覽室參閱相關(guān)期刊；
3．通過互聯(lián)網(wǎng)了解模具方面的最新動態(tài)；
4．向老師請教一些難點、疑點；
5．設(shè)計過程中與同學(xué)討論各類問題。
四、主要參考文獻與資料獲得情況
參考文獻：
《組合機床設(shè)計》 大連組合機床研究所編 機械工業(yè)出版社 1975
《金屬切削機床》 鄧懷德 主編 機械工業(yè)出版社 1987
《機械設(shè)計》 濮良貴 紀名剛 主編 高等教育出版社 2001
《機械原理》 孫桓 陳作模 高等教育出版社 2001
《行星傳動機構(gòu)設(shè)計》 饒振剛主編 國防工業(yè)出版社 1980
五、指導(dǎo)教師審批
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日