空調(diào)壓縮機(jī)氣缸、活塞專用CBN樹(shù)脂砂輪的結(jié)構(gòu)與性能研究畢業(yè)論文

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(shù)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(jí)： 材料0301 摘 要本文主要介紹了有關(guān)CBN樹(shù)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(shù)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(shù)脂磨具質(zhì)量需要從其結(jié)構(gòu)和性能來(lái)分析影響砂輪質(zhì)量的因素,才能找到改進(jìn)CBN樹(shù)脂砂輪質(zhì)量的配方工藝,使國(guó)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(guó)外進(jìn)口酚醛樹(shù)脂作為結(jié)合劑，設(shè)計(jì)首先是對(duì)這三種酚醛樹(shù)脂作一系列的物理化學(xué)性能分析，包括熔點(diǎn)、固化時(shí)間、流動(dòng)性；接著通過(guò)綜合熱分析和紅外光譜實(shí)驗(yàn)對(duì)三種樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷；然后做樹(shù)脂樣條檢測(cè)結(jié)合劑的強(qiáng)度硬度以及檢測(cè)砂輪的抗沖擊強(qiáng)度和硬度,這些可以用來(lái)檢驗(yàn)樹(shù)脂對(duì)磨料的結(jié)合能力；最后用這三種樹(shù)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(shù)脂 磨削性能 力學(xué)性能 結(jié)構(gòu)分析Title Structural and Functional Research on Air-condition compressor Gas Cylinder, Piston specialized CBN resin Grinding wheel AbstractThis 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 perfect 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 skill 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, mobility ，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, 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 11.1 國(guó)外研究狀況 11.2 國(guó)內(nèi)研究狀況 21.3 研究的意義 22 原料及方案 22.1 CBN磨料 32.2 樹(shù)脂結(jié)合劑 32.2.1 酚醛樹(shù)脂粉 32.2.2 填料 42.3 實(shí)驗(yàn)方案的確定 43 實(shí)驗(yàn)及分析 43.1酚醛樹(shù)脂粉的物理性能 53.1.1 酚醛樹(shù)脂的熔點(diǎn)的測(cè)定及分析 53.1.2 酚醛樹(shù)脂的流動(dòng)性的測(cè)定及分析 63.1.3 酚醛樹(shù)脂的凝膠時(shí)間的測(cè)定及分析 63.2 結(jié)構(gòu)分析 73.2.1 差熱分析 73.2.2 紅外光譜分析 103.3樹(shù)脂塊的力學(xué)性能 113.3.1 純樹(shù)脂塊的的制備 113.3.2 洛氏硬度的測(cè)定及分析 123.3.3 抗折強(qiáng)度的測(cè)定及分析 133.3.4 沖擊試驗(yàn)的測(cè)定及分析 133.3 磨削性能 133.3.1 SiC樹(shù)脂樣條的性能測(cè)定及分析 143.3.2 CBN樹(shù)脂樣塊磨削性能的測(cè)定及分析 15結(jié) 論 17致 謝 18參 考 文 獻(xiàn) 19201 前言隨著科學(xué)的發(fā)展科技的進(jìn)步,中國(guó)國(guó)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(huì)需求量也突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng),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(guó)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(guó)外的同等行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)處于劣勢(shì),阻礙了國(guó)內(nèi)汽車、空調(diào)行業(yè)的發(fā)展近年來(lái)，國(guó)際知名的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)紛紛來(lái)華建廠，空調(diào)壓縮機(jī)制造行業(yè)在國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)日趨國(guó)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)產(chǎn)化而我國(guó)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(gè)廠家使用CBN砂輪的年平均用量約合人民幣一千多萬(wàn)元，總進(jìn)口量約合人民幣八千多萬(wàn)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(wàn)元，這樣會(huì)帶來(lái)十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(guó)外研究狀況據(jù)來(lái)自不同途徑的資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)外用超硬材料磨具、工具加工的汽車零部件已達(dá)100余種，而我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(shí)，其磨削比G值可達(dá)80(干磨)，而國(guó)產(chǎn)的CBN磨輪根木無(wú)法使用，當(dāng)將磨削進(jìn)刀量降至0. 02mm時(shí)，才勉強(qiáng)可用，其磨削比G值僅20左右[2] 而我國(guó)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(guó)內(nèi)研究狀況20世紀(jì)70年代我國(guó)研制成功了CBN砂輪主要是用來(lái)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(wèn)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(méi)有在工業(yè)大生產(chǎn)中應(yīng)用2004年, 沈陽(yáng)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(shù)脂CBN砂輪采用的關(guān)鍵技術(shù)為： ①采用壓力控制以保證砂輪的成型密度； ②選用國(guó)外耐高溫樹(shù)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(shù)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(wàn)件，達(dá)到國(guó)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(guó)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(guó)家相比我國(guó)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要, 應(yīng)對(duì)大量進(jìn)口超硬材料磨具帶來(lái)的沖擊, 提高國(guó)產(chǎn)金剛石和CBN 磨具的質(zhì)量, 尤其是樹(shù)脂結(jié)合劑磨具質(zhì)量已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(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步對(duì)外開(kāi)放, 越來(lái)越多的先進(jìn)加工機(jī)械進(jìn)入中國(guó)的制造業(yè)領(lǐng)域, 附之而來(lái)的高質(zhì)量的CBN磨具也越來(lái)越多這一方面對(duì)本行業(yè)的市場(chǎng)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(guó)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(shí)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(shù)脂結(jié)合劑砂輪技術(shù)的研究和推廣，有利于中國(guó)超硬材料的在這一領(lǐng)域的迅速發(fā)展，為中國(guó)企業(yè)帶來(lái)了很大利潤(rùn)，也節(jié)省了大筆開(kāi)支，對(duì)中國(guó)汽車、空調(diào)等產(chǎn)品也是一次好的技術(shù)革新2 原料及方案CBN樹(shù)脂砂輪由CBN磨料、樹(shù)脂結(jié)合劑和基體三部份組成,其中CBN磨料與樹(shù)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(wèn)世之后，于1957年，由美國(guó)GE公司首先合成出的又一種超硬材料我國(guó)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，這意味著在惡劣的條件下使用時(shí)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(shí)可實(shí)現(xiàn)冷切削由于它的這些優(yōu)異性能,CBN樹(shù)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(hào),我們可根據(jù)需求選擇適合的粒度2.2 樹(shù)脂結(jié)合劑樹(shù)脂結(jié)合劑是由作為粘結(jié)材料的樹(shù)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(guó)內(nèi)CBN磨具所用樹(shù)脂主要有兩大類: ①酚醛樹(shù)脂——包括普通酚醛樹(shù)脂(牌號(hào)為 2123)、改性酚醛樹(shù)脂(如硼酚醛樹(shù)脂、新酚樹(shù)脂, 但使用得很少); ②聚酰亞胺樹(shù)脂——它是一種比酚醛樹(shù)脂有更好的高溫強(qiáng)度, 且耐腐蝕、耐磨損的有機(jī)聚合物。

我們這次選用酚醛樹(shù)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(shù)脂粉我們有三種不同的酚醛樹(shù)脂粉,它們分別是: 英國(guó)的939P,德國(guó)的Bakelite公司生產(chǎn)0327和0309這三種樹(shù)脂粉的物理性能如下:英國(guó)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(shù)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，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(guó)的酚醛樹(shù)脂0309和0327是熱固性樹(shù)脂，其特點(diǎn)是含有少（無(wú)）量的甲醛和苯酚，可以是溶劑型，也可以是無(wú)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(shù)脂磨具使用的輔助材料,包括填充劑、潤(rùn)滑劑、濕潤(rùn)劑等幾類, 多達(dá)20余種.國(guó)內(nèi)常用填充劑為Cu粉、Cr2O3、ZnO、Fe2O3；國(guó)外一些進(jìn)磨具配方中，銅用得少,甚至不用。

國(guó)外使用Al2O3、SiC比國(guó)內(nèi)多見(jiàn)，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(guó)內(nèi)有些廠家仍在大量使用,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(rùn)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(guò)程，最終確定最佳方案整個(gè)實(shí)驗(yàn)的流程如圖1所示:物理性能檢測(cè):熔點(diǎn)、流動(dòng)性、凝膠時(shí)間(聚合速率)化學(xué)結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)：熱重分析差熱分析紅外光譜實(shí)驗(yàn)純樹(shù)脂實(shí)驗(yàn)樣塊性能檢測(cè)：抗沖擊強(qiáng)度抗折強(qiáng)度硬度性能檢測(cè)SiC磨具的抗折強(qiáng)度、硬度樹(shù)脂中加入SiC制備樣CBN磨削性能檢測(cè)制備CBN圓塊磨具 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(shù)脂砂輪需要達(dá)到對(duì)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(shù)脂粉的性能分析其對(duì)CBN樹(shù)脂砂輪結(jié)構(gòu)與性能的影響酚醛樹(shù)脂粉的熔點(diǎn)、凝膠時(shí)間、流動(dòng)性都影響著結(jié)合劑CBN磨料之間結(jié)合力的強(qiáng)弱,而樹(shù)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(shù)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(shù)脂砂輪。

3.1酚醛樹(shù)脂粉的物理性能3.1.1 酚醛樹(shù)脂的熔點(diǎn)的測(cè)定及分析毛細(xì)管法測(cè)定樹(shù)脂的熔點(diǎn)：取少許待測(cè)熔點(diǎn)的干燥樹(shù)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(kāi)口向下的端插入粉末中，然后把開(kāi)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(kāi)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)管重復(fù)以上操作得出數(shù)據(jù)如表1:表 1 酚醛樹(shù)脂的熔點(diǎn)（℃）123平均熔點(diǎn)（℃）939P88848586.50309132112110118032798969897結(jié)果分析: 三種酚醛樹(shù)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939P3.1.2 酚醛樹(shù)脂的流動(dòng)性的測(cè)定及分析稱取樹(shù)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(cè)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40度的烘箱中，以每小時(shí)10℃的速率加熱8小時(shí)至達(dá)到180℃為止，取出后用游標(biāo)卡尺測(cè)量其流長(zhǎng)，最終得到三種樹(shù)脂流長(zhǎng),做三次數(shù)據(jù)如表2所示：表 2 酚醛樹(shù)脂的流動(dòng)性(mm)939P0309032763.270.6171.259.460.869.270.4175.7172.2結(jié)果分析: 三種酚醛樹(shù)脂的流動(dòng)性0327最好,其次是0309,較差的是939P. 結(jié)合劑的流動(dòng)性對(duì)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(dòng)性過(guò)低，則結(jié)合劑的黏度大，不容易流動(dòng)，不易均勻地分布在磨粒之間，因而會(huì)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)有的機(jī)械強(qiáng)度；相反，若結(jié)合劑的流動(dòng)性過(guò)大，則結(jié)合劑的黏度過(guò)低，很容易從磨粒之間流出，并造成制品變形，對(duì)磨具的制造都是不利的[11]3.1.3 酚醛樹(shù)脂的凝膠時(shí)間的測(cè)定及分析樹(shù)脂聚合是樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有線型向體型轉(zhuǎn)化的過(guò)程，由A期轉(zhuǎn)化C期所要的時(shí)間，即為樹(shù)脂的聚合速率，它決定了樹(shù)脂磨具的硬化快慢程度把加熱板升溫到180℃將2-3克樹(shù)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(zhǎng)線的生成，當(dāng)線條到伸長(zhǎng)斷裂的瞬間為止，所需要的時(shí)間為硬化時(shí)間，三種樹(shù)脂做三次取平均值如表3所示：.表3 酚醛樹(shù)脂的凝膠時(shí)間 939P030903271′01″1′50″44″ 1′10″2′05″1′06″1′12″1′56″55″結(jié)果分析: 三種酚醛樹(shù)脂的凝膠時(shí)間為0309(sp)＞939P＞0327(sp)，所以在三種樹(shù)脂制作磨具時(shí)硬化時(shí)間應(yīng)考慮逐次減少。

測(cè)出樹(shù)脂的硬化時(shí)間對(duì)以后樹(shù)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(shù)脂粉圖2 939P差熱分析圖 圖3 939P熱重分析圖⑵ 0309酚醛樹(shù)脂粉圖4 0309差熱分析圖圖5 0309熱重分析圖⑶0327酚醛樹(shù)脂粉圖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>032710% 0309=939P >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(shuō)明樹(shù)脂耐熱性能越差, 越容易炭化，在磨削過(guò)程中遇熱易發(fā)生變化,對(duì)磨料的把持能力越低。

相反溫度高的樹(shù)脂粉則耐熱性能比較好,在磨削時(shí)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(cè)器放大器數(shù)據(jù)記錄儀五個(gè)部分組成, [12] 它主要是通過(guò)紅外光譜對(duì)樣品進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.將酚醛樹(shù)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.放入儀器內(nèi)測(cè)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(duì)三種樹(shù)進(jìn)行分析見(jiàn)圖7,圖8和圖9三種樹(shù)脂在3450 cm-1處都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的振動(dòng)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(dòng)峰；3450 cm-1到2000 cm-1只有一些微小的振動(dòng)1300 cm-1以下只有一些微小的振動(dòng)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(dòng)特征峰；1450cm-1和1300cm-1處可能是烷烴的C-H基團(tuán)的彎曲振動(dòng)峰；1250cm-1C-O伸縮振動(dòng)峰；1080 cm-1處是C-O基團(tuán)；1100-675是芳烴=C-H彎曲振動(dòng)峰。

結(jié)論:939P是一種新酚樹(shù)脂,而0327和0309是改性過(guò)的酚醛樹(shù)脂3.3 樹(shù)脂塊的力學(xué)性能3.3.1 純樹(shù)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℃40-100100-140140140-160160160-180180時(shí)間h1.01.00.50.50.50.53.0備注：電熱恒溫干燥箱技術(shù)參數(shù)溫度均勻度＜1.5℃工作室體積45*55*55㎝編號(hào)AS06-185型號(hào)101-2BS功率2.0KW 3.3.2 洛氏硬度的測(cè)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(cè)試壓痕深度，計(jì)算出洛氏硬度[13]簡(jiǎn)單說(shuō)就是壓痕越淺，HR值越大，材料硬度越高測(cè)試步驟:1.將試樣放在工作臺(tái)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(shí)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(guò)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(dòng)指示器的調(diào)整盤，使大指針指向刻度B3.向后退刀操縱手柄，加上總負(fù)荷，至指示器上的大指針運(yùn)動(dòng)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(cè)三點(diǎn)，每種配方測(cè)兩個(gè)樣塊表6 純樹(shù)脂樣塊的洛氏硬度(HRB)939P0309032747.896.093.046.597.392.050.2105.0104.0備注：洛氏硬度機(jī)HR-15磨料在磨削過(guò)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(shí)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)>939P>0327(sp)3.3.3 抗折強(qiáng)度的測(cè)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(shí)發(fā)生破壞的最大應(yīng)力,將試樣制成10mm*10mm*50mm的樣塊通過(guò)儀器測(cè)出數(shù)據(jù)如表7所示:表7 純樹(shù)脂樣塊的抗折強(qiáng)度(MPa)939P0309032730.2434.4435.1235.7431.9849.9277.8580.9891.33備注：CM74504微機(jī)控制式電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)бb=3PL/2bh2бb—抗折強(qiáng)度MPaP—試條折斷時(shí)的負(fù)荷b—試條寬度mmh—試條厚度mmL—兩支點(diǎn)間的距離.mm結(jié)果分析: 0327(sp) >0309(sp)> 939P3.3.4 沖擊試驗(yàn)的測(cè)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(zhǎng)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(shù)脂樣塊的沖擊韌性(J)939P030903270.200.500.510.200.790.500.250.560.30結(jié)果分析:從表中可以看出樹(shù)脂0309的抗沖擊所消耗的功稍大于0327但明顯大于939P，所以樹(shù)脂0309和0327的結(jié)合強(qiáng)度要大3.3 磨削性能3.3.1 SiC樹(shù)脂樣條的性能測(cè)定及分析⑴ 樣條制備樹(shù)脂中加入SiC磨料制備樣條，主要是為了檢測(cè)三種樹(shù)脂對(duì)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(guò)程過(guò)程參照3.2.1.原料配方如下表9所示:表9 SiC樹(shù)脂樣條的配方SiCBCuCr2O3ZnO潤(rùn)濕劑成型密度Vol％30.040.013.45.84.14.03.8wt％31.015.635.69.17.92.5M(g)5.22.65.91.51.3⑵ 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)939P0309032732.5017.5134.2325.6531.6333.3929.4323.0525.48結(jié)果分析: 三種樹(shù)脂對(duì)磨料的把持能力的最強(qiáng)的是0327,其次是939P,相對(duì)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(duì)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磨具樣條硬度實(shí)驗(yàn)(HRB)939P0309032769809068921007575100由于磨具的洛氏硬度值與磨具的硬度等級(jí)有一定的聯(lián)系，得出磨具的洛氏硬度值對(duì)確定磨具的硬度級(jí)別有積極意義。

表12 磨具的硬度等級(jí)與磨具的洛氏硬度值對(duì)照表硬度等級(jí)洛氏硬度值（磨料粒度F280～F500）L69～76M77～83Q94～98R93～103結(jié)果分析: SiC磨具樣條硬度實(shí)驗(yàn)0327>0309>939P3.3.2 磨削性能的測(cè)定及分析 (1)原料選擇磨料：140#-170#結(jié)合劑：939P、0309、0327酚醛樹(shù)脂粉填料：Cu粉,熔點(diǎn)（1083℃），導(dǎo)熱性好，磨削過(guò)程中產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫可以通過(guò)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(guò)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(rùn)濕劑：酚醛樹(shù)脂液表13 CBN磨具配方表.CBNBCuCr2O3ZnO潤(rùn)濕劑成密（g/cm3）Vol％30.040.013.45.84.14.03.8wt％31.015.635.69.17.92.5M(g)3.21.73.80.90.8(2)磨削性能檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程:(1)分別對(duì)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(duì)試樣、工件按上述要求再次稱重4)換一個(gè)試樣，重復(fù)以上操作。

表14 磨削比測(cè)定表939P03090327192022352324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(cè)量其磨削性能得出磨削比,針對(duì)以上的配方0327的磨削比較高 結(jié) 論(1) 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析相比這三種樹(shù)脂的熔點(diǎn)明顯與國(guó)內(nèi)同類樹(shù)脂0309的熔點(diǎn)超過(guò)了110℃這一特點(diǎn)保證了樹(shù)脂磨具有良好的耐熱性能，能保證磨料在磨削過(guò)程中受熱不易脫落，耐磨耐用且0309的凝膠時(shí)間、熔點(diǎn)、流動(dòng)性比其他兩個(gè)好2) 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果說(shuō)明這三種樹(shù)脂對(duì)磨料有較高的黏結(jié)能力，樹(shù)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(lái)說(shuō),由失重曲線分析可知0309的失重相對(duì)比較平緩,耐熱性能較好這三種樹(shù)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(cuò)4) 我們采用耐高溫樹(shù)脂粉提高耐熱性能，但樹(shù)脂結(jié)合劑耐熱性能是有限的，為了充分利用樹(shù)脂結(jié)合劑的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)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(shí)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?cè)趯?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(guò)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). 參 考 文 獻(xiàn)[1] 鄒文俊.有機(jī)磨具制造[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001[2] 王秦生.超硬材料制造 [M].北京:中國(guó)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(lái)酰亞胺改性酚醛樹(shù)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(shù)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(guó)超硬材料制品新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì) .VMEM,2003(4)10～13[6] 徐西鵬.黃輝，樹(shù)脂結(jié)合劑CBN砂輪低溫磨削技術(shù)，[7] 王開(kāi)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(dòng),2005（1）32～33[9] 田書(shū)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，黃奇葵，崔恒泰.樹(shù)脂結(jié)合劑CBN砂輪表面狀態(tài)對(duì)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(shù)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 nitride 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. Tonshoff, 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.。