陶瓷材料钻孔加工专用装备设计【8张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译+任务书】

陶瓷材料钻孔加工专用装备设计37页 19000字数+论文说明书+任务书+8张CAD图纸【详情如下】任务书.doc固定台.dwg外文翻译-应用 FIP 现场总线设计分布式体系结构的机床中文版.doc外文翻译-应用 FIP 现场总线设计分布式体系结构的机床英文版.pdf大带轮.dwg小带轮.dwg支架.dwg轴.dwg钻头.dwg陶瓷材料钻孔专用装备定速式进给装配图.dwg陶瓷材料钻孔加工专用装备定压式进给装配图.dwg陶瓷材料钻孔加工专用装备设计开题报告.doc陶瓷材料钻孔加工专用装备设计论文.doc目录1 绪论11.1 选题背景和意义 21.2 工程陶瓷加工技术研究 22 工程陶瓷的性能特点及加工机理 42.1 工程陶瓷的性能特点 42.2 工程陶瓷的加工机理 53 工程陶瓷的孔加工工艺 83.1 加工刀具的选择 83.2 装夹方式 143.3 冷却方式及冷却液 154 工程陶瓷的钻孔加工专用装备改造 164.1 测试条件及测试方案 164.2 定压进给方式下轴向载荷与加工质量及加工效率174.3 定压进给方式下转速的影响 224.4 基于Z5932型立式钻床的定进给量单因素测试对比 264.5 专用装备的改造及选用 28结束语 31致谢 32参考文献33毕业设计说明书（论文）中文摘要陶瓷材料具有硬度高脆性大等特性，是典型的非金属材料，其广泛应用于各个领域。工程陶瓷是陶瓷材料的一种，又称精细陶瓷。由于其原子结构中共价键结合性能很强,剪切应力变形阻力很大,硬度很高,结晶内错位密度低且难以移动,使得工程陶瓷成为难加工材料。论文基于陶瓷材料的特性及结构特点，对加工机理进行了讨论，对陶瓷材料孔加工工艺进行详细研究，本文首先分析工程陶瓷的性能，讨论现存陶瓷的加工方法，并分析各种加工的特点，再对加工陶瓷材料的刀具的材料、结构进行分析，然后对陶瓷材料加工的专用夹具装置及冷却方式和冷却关键词陶瓷刀具专用夹具台钻毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Design For Special Ceramics Drilling Equipment AbstractCeramics material have the identities of high rigidity and high brittleness,it is typical nonmetal material and be widely used in all kinds of field. Engineering Ceramics is one sort of ceramics material,which is called Fine Ceramics. As a result of the high combination performan of Covalent bond in ceatomic structure、the large deformation resistance of Shear stress、high rigidity、the low inner dislocation density and the difficult movement of crystal，making engineering ceramic a difficult-to-machine materials.This thesis based on the ceramics material identities and structural characteristics ，having a discuss about processing mechanism,meanwhile having a detailed study on hole processing technology of ceramics material. First,analysis the ceramics material identities ,discuss the existingprocessing methods of ceramics, analysis different processing features as well. Then, analysis the material and structural of tools that processing ceramics material,discuss special ceramics material processing fixture installations 、cooling method and coolant that used. In the end, realise automated processing by transforming Bench drill.Keywords Ceram Cutters Specific routine fixture Bench drilling machine1 绪论工程陶瓷具有高硬度、低密度、高动态压缩强度等特点1。陶瓷材料在机械加工成型过程中受工艺条件的限制，无法准确预留用于装配的各种孔、槽、边，另外在其具体应用中，因结构复杂或焊接时存在误差等因素，本课题研究的工程陶瓷均属于难加工材料，材料性能和加工机理相差极大，成型后加工更加困难。某些特种加工方法虽能部分地克服加工中存在的一些问题，但都有一定的适用范围或加工缺陷，并且价格昂贵、成本高。成型后的加工缺陷往往会导致陶瓷材料的防护性能和连接强度降低，甚至会使构件报废而造成较大的经济损失。国外在这方面的研究起步较早，技术力量相对较强。我国对这方面的研究尚处于起步阶段，现有的陶瓷材料制造技术存在制品质量的一致性和可靠性难以保证、加工表面质量差、尺寸控制困难、刀具磨损快，生产效率低等一系列问题，在一定程度上制约了材料在防护领域的推广和应用24。本课题从加工的经济性、实用性、易操作性着手，采用常规的加工方法进行加工。课题的研究将有助于提高难加工材料的加工水平，增强对陶瓷材料的认识、丰富学科内容，对推动高性能陶瓷材料在我国航天、航空、汽车、船舶、核工业等领域的进一步应用提供重要的技术支撑5 6 工程陶瓷主要有氧化铝（Al2O3）、氧化铍（BeO）、碳化硼（B4C）、二硼化钛（TiB2）、碳化硅（SiC）和氮化硅（Si3N4）等7 8。它们的主要性能指标见表1.1。从表1.1可以看出，这些陶瓷材料都具备高强度、高硬度、高韧性、低密度的特性，即“三高一低”。B4C的密度最低、硬度最高，主要用于对质量要求极严格的飞行器、车辆、舰船等。如美国黑鹰式直升机乘员座椅采用了B4C和“凯芙拉”陶瓷材料。Al2O3具有烧结性能好、制品尺寸稳定、粗糙度低、价格便宜等优点，应用广泛，将来有望用于气垫船上。SiC的密度在B4C和 Al2O3之间，比Al2O3轻20%，硬度和模量较高，价格比B4C低得多。TiB2密度较高，硬度和模量也高，用于战车的防护面板，可防大口径弹的侵袭。氮化硅和氮化铝陶瓷也是性能优异的防护材料。在美国已用于装备直升机。结束语本课题主要对陶瓷材料进行研究，基于常规机械加工方法，根据陶瓷材料的加工特性，确定加工陶瓷材料的刀具材料、刀具结构和相关参数，提出合理的工艺装夹方式以提高孔加工质量；同时，综合考虑各组份材料的冷却方法，确定陶瓷材料的加工冷却方式，然后对现有钻床ZXL-20进行改造，通过电机，带轮，同步带，机床的连连接，来实现钻床的自动进给。最后进行进给实验，定压式进给通过对比测力仪所测数据与所加砝码的质量，借助软件建立轴向进给载荷计算公式，为后面的相关实验做基础；而进行单因素实验，通过定转速单因素实验得出轴向工作载荷与加工效率的关系；通过定压力单因素实验得出不同转速与加工效率的关系；通过定进给单因素实验，在低转速的普通钻床和高转速的数控加工中心上得出轴向工作载荷与加工质量的关系。致谢值此论文完稿之际，感激之情油然而生。论文从选题、制图、实验研究到最后的成稿，都得到了胡小秋副教授的热情鼓励和悉心指导，凝聚了恩师许多心血。导师渊博的学识和严谨的治学态度使我受益匪浅；精深的学术修养和一丝不苟的工作作风，将是我工作和生活中永远的榜样。在此谨向尊敬的导师致以由衷的感谢和崇高的敬意！在论文的研究与写作过程中，得到李立新老师的大力帮助，在此表示衷心的感谢! 感谢本小组各位成员之间的相互帮助与关心！参考文献1 阿部弘.工程陶瓷M.台北：复汉出版社，1984 2 符锡仁. 现代陶瓷M.上海：上海科学技术出版社，1980 3 邓世均. 高性能陶瓷M. 北京：化学工业出版社.，2004 4 龚振邦. 机器人机械设计M. 北京: 电子工业出版社, 1995 5 方子良. 机械制造基础M. 上海: 上海交通大学出版社, 2003 6 马香峰. 机器人机构学M. 北京: 机械工业出版社, 1991 7 李杰. 工程材料基础M.长沙：国防科技大学出版社，19968 韩荣第，王扬，张文生现代机械加工新技术北京:电子工业出版社.20039 仲伟虹，张佐光，梁志勇轻质陶瓷/复合材料装甲防护机理的研究兵器材料科学与工程.1998，21(3):1922 10 靳晓丽,袁军堂. 工程陶瓷材料孔加工技术的试验J . 工具技术,2004 , (38) :222381 11 贾志新,艾冬梅,张勤河. 工程陶瓷材料加工技术现状J . 机械工程材料,2000 ,24 (1) :2241 12 张凤莲等. 工程陶瓷的新加工方法. 制造?材料. 2003.（41）：4244 13 黄春峰等. 工程陶瓷加工技术的发展及应用. 工具技术. 2000.（34）：3614 王瑞刚等. 可加工陶瓷及工程陶瓷加工技术现状及发展. 硅酸盐通报. 2001.（3）： 2735 15 崔占全，孙振国.工程材料。北京：机械工业出版社.2003（2）：170179 16 田欣利等. 工程陶瓷加工的理论与技术. 第1版. 北京:基础工业出版社.2006 17 许琰等. 工程陶瓷磨削加工的研究及其发展. 2004(38):5355 18 邓朝晖等. 陶瓷磨削的材料去除机理. 金刚石与磨料磨具工程. 2002（128）：4751 19 李伯民等. 现代磨削技术. 第1版. 北京:机械工业出版社.2003 20 赵祖虎复合材料特种加工技术宇航材料工艺.1998(4):3234 21 王珉，W.S. Lau碳纤维复合材料电火花加工（EDM）机理研究航空学报.1991，12(12):651654 22 张其馨，冯有彬，张广玉，等碳纤维复合材料超声钻孔的研究机械工程学报.1996，32(3):97101 23 郑雷.高性能轻质材料及其复合构件的加工技术研究.南京理工大学博士学位论文.200724 郭丽. 高性能轻质材料加工技术的研究. 南京理工大学硕士学位论文. 200625 张玉军，张伟儒结构陶瓷材料及其应用北京:化学工业出版社.2005 26 郑文虎，张玉林等.难加工材料加工技术问答.第1版.北京：北京出版社.2000 27 靳晓丽轻质特种防护材料加工技术的研究南京理工大学硕士学位论文.2003 28 邓朝晖等.陶瓷磨削材料去除机理的研究进展. 中国机械工程. 2002(3). 16081611 29 韩荣第，于启勋.难加工材料切削加工.第1版.北京：机械工业出版社.199630 鲁凡. 对孕镶金刚石钻头磨损规律的探讨 J . 中南工业大学学报, 1997, 28 (6) : 511 - 513.31 罗超,李世忠,李砚藻,等. 人造金刚石孕镶钻头磨损特征的研究J . 地质与勘探, 1995, 31 (2) : 58 - 62. 32 孟剑锋等。金刚石工具加工硬脆材料时的磨损及其影响因素的研究现状工具技术.2004（8）：68 33 尚广庆，孙春华电沉积金刚石钻削工具结构及参数优化.现代制造工程.2002(3):4041 34 亓曾笃金刚石的耐热性工业金刚石.2001(1):1415 35 王秦生金刚石烧结制品北京:中国标准出版社.2000 36 张绍和金刚石与金刚石工具长沙:中南大学出版社.200537 孙志杰，吴燕，张佐光，等防弹陶瓷的研究现状与发展趋势宇航材料工艺.2000(5):1014 38 陈志华，林有希，高诚辉树脂基纤维增强复合材料的激光钻削研究机械制造.2005，43(10):5557 39 裘镜蓉复合材料的高压水射流加工宇航材料工艺.1992(6):2226 40 杨广勇，李汉民，周渠，等玻璃纤维强化复合材料的切削加工电子工艺技术.1994(5):36 41 D. Bhattacharyya，D.P.W. HorriganA study of hole drilling in Kevlar compositesComposites Science and Technology.1998，58(2):267283 42 英布莱恩?哈里斯著. 陈宝祥译. 工程复合材料.北京: 化学工业出版社.2004 43 艾兴,肖诗纲. 切削用量简明手册.第1版.北京：机械工业出版社.199444 （日）樱井惠三著，刘阳春编译.采用通用钻头进行铝合金的高速进给加工.国外金属加工.2004(4)：3843 45 中国石油物资装备总公司等.常用金属材料切削数据手册.第1版.北京：石油工业出版社.1995 46 乐韵斐等.钕铁硼永磁材料套孔的加工工艺同济大学学.2002(3)：318321 47 刘振学等，实验设计与数据处理，北京:化学工业出版社.200548 成大先. 机械设计手册M. 北京:化学工业出版社,1993

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陶瓷材料钻孔加工专用装备设计

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陶瓷材料钻孔加工专用装备设计开题报告.doc

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1 绪论………………………………………………………………………………1

1.1 选题背景和意义………………………………………………………………… 2

1.2 工程陶瓷加工技术研究………………………………………………………… 2

2 工程陶瓷的性能特点及加工机理………………………………………………… 4

2.1 工程陶瓷的性能特点 …………………………………………………………… 4

2.2 工程陶瓷的加工机理 …………………………………………………………… 5

3 工程陶瓷的孔加工工艺 ………………………………………………………… 8

3.1 加工刀具的选择………………………………………………………………… 8

3.2 装夹方式………………………………………………………………………… 14

3.3 冷却方式及冷却液……………………………………………………………… 15

4 工程陶瓷的钻孔加工专用装备改造 ……………………………………… 16

4.1 测试条件及测试方案…………………………………………………………… 16

4.2 定压进给方式下轴向载荷与加工质量及加工效率……………………………17

4.3 定压进给方式下转速的影响…………………………………………………… 22

4.4 基于Z5932型立式钻床的定进给量单因素测试对比………………………… 26

4.5 专用装备的改造及选用………………………………………………………… 28

结束语 ……………………………………………………………………………… 31

致谢 ………………………………………………………………………………… 32

参考文献………………………………………………………………………………33

毕业设计说明书（论文）中文摘要

陶瓷材料具有硬度高脆性大等特性，是典型的非金属材料，其广泛应用于各个领域。工程陶瓷是陶瓷材料的一种，又称精细陶瓷。由于其原子结构中共价键结合性能很强,剪切应力变形阻力很大,硬度很高,结晶内错位密度低且难以移动,使得工程陶瓷成为难加工材料。

论文基于陶瓷材料的特性及结构特点，对加工机理进行了讨论，对陶瓷材料孔加工工艺进行详细研究，本文首先分析工程陶瓷的性能，讨论现存陶瓷的加工方法，并分析各种加工的特点，再对加工陶瓷材料的刀具的材料、结构进行分析，然后对陶瓷材料加工的专用夹具装置及冷却方式和冷却

关键词陶瓷刀具专用夹具台钻

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design For Special Ceramics Drilling Equipment

Abstract

Ceramics material have the identities of high rigidity and high brittleness,it is typical nonmetal material and be widely used in all kinds of field. Engineering Ceramics is one sort of ceramics material,which is called Fine Ceramics. As a result of the high combination performan of Covalent bond in ceatomic structure、the large deformation resistance of Shear stress、high rigidity、the low inner dislocation density and the difficult movement of crystal，making engineering ceramic a difficult-to-machine materials.

This thesis based on the ceramics material identities and structural characteristics ，having a discuss about processing mechanism,meanwhile having a detailed study on hole processing technology of ceramics material. First,analysis the ceramics material identities ,discuss the existingprocessing methods of ceramics, analysis different processing features as well. Then, analysis the material and structural of tools that processing ceramics material,discuss special ceramics material processing fixture installations 、cooling method and coolant that used. In the end, realise automated processing by transforming Bench drill.

Keywords Ceram Cutters Specific routine fixture Bench drilling machine

1 绪论

工程陶瓷具有高硬度、低密度、高动态压缩强度等特点[1]。陶瓷材料在机械加工成型过程中受工艺条件的限制，无法准确预留用于装配的各种孔、槽、边，另外在其具体应用中，因结构复杂或焊接时存在误差等因素，本课题研究的工程陶瓷均属于难加工材料，材料性能和加工机理相差极大，成型后加工更加困难。某些特种加工方法虽能部分地克服加工中存在的一些问题，但都有一定的适用范围或加工缺陷，并且价格昂贵、成本高。成型后的加工缺陷往往会导致陶瓷材料的防护性能和连接强度降低，甚至会使构件报废而造成较大的经济损失。国外在这方面的研究起步较早，技术力量相对较强。我国对这方面的研究尚处于起步阶段，现有的陶瓷材料制造技术存在制品质量的一致性和可靠性难以保证、加工表面质量差、尺寸控制困难、刀具磨损快，生产效率低等一系列问题，在一定程度上制约了材料在防护领域的推广和应用[2～4]。

本课题从加工的经济性、实用性、易操作性着手，采用常规的加工方法进行加工。课题的研究将有助于提高难加工材料的加工水平，增强对陶瓷材料的认识、丰富学科内容，对推动高性能陶瓷材料在我国航天、航空、汽车、船舶、核工业等领域的进一步应用提供重要的技术支撑[5] [6]

工程陶瓷主要有氧化铝（Al2O3）、氧化铍（BeO）、碳化硼（B4C）、二硼化钛（TiB2）、碳化硅（SiC）和氮化硅（Si3N4）等[7] [8]。它们的主要性能指标见表1.1。从表1.1可以看出，这些陶瓷材料都具备高强度、高硬度、高韧性、低密度的特性，即“三高一低”。

B4C的密度最低、硬度最高，主要用于对质量要求极严格的飞行器、车辆、舰船等。如美国黑鹰式直升机乘员座椅采用了B4C和“凯芙拉”陶瓷材料。

Al2O3具有烧结性能好、制品尺寸稳定、粗糙度低、价格便宜等优点，应用广泛，将来有望用于气垫船上。

SiC的密度在B4C和 Al2O3之间，比Al2O3轻20%，硬度和模量较高，价格比B4C低得多。

TiB2密度较高，硬度和模量也高，用于战车的防护面板，可防大口径弹的侵袭。

氮化硅和氮化铝陶瓷也是性能优异的防护材料。在美国已用于装备直升机。

结束语

本课题主要对陶瓷材料进行研究，基于常规机械加工方法，根据陶瓷材料的加工特性，确定加工陶瓷材料的刀具材料、刀具结构和相关参数，提出合理的工艺装夹方式以提高孔加工质量；同时，综合考虑各组份材料的冷却方法，确定陶瓷材料的加工冷却方式，然后对现有钻床ZXL-20进行改造，通过电机，带轮，同步带，机床的连连接，来实现钻床的自动进给。最后进行进给实验，定压式进给通过对比测力仪所测数据与所加砝码的质量，借助软件建立轴向进给载荷计算公式，为后面的相关实验做基础；而进行单因素实验，通过定转速单因素实验得出轴向工作载荷与加工效率的关系；通过定压力单因素实验得出不同转速与加工效率的关系；通过定进给单因素实验，在低转速的普通钻床和高转速的数控加工中心上得出轴向工作载荷与加工质量的关系。

致谢

值此论文完稿之际，感激之情油然而生。

论文从选题、制图、实验研究到最后的成稿，都得到了胡小秋副教授的热情鼓励和悉心指导，凝聚了恩师许多心血。导师渊博的学识和严谨的治学态度使我受益匪浅；精深的学术修养和一丝不苟的工作作风，将是我工作和生活中永远的榜样。在此谨向尊敬的导师致以由衷的感谢和崇高的敬意！

在论文的研究与写作过程中，得到李立新老师的大力帮助，在此表示衷心的感谢!

感谢本小组各位成员之间的相互帮助与关心！

参考文献

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内容简介：: 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：通过本设计，使学生熟悉机械产品开发性设计的一般过程，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表述能力。为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的与要求。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：原始数据：（ 1）工件材料材质为工程陶瓷，板状，厚度 5 10 （ 2）加工孔直径 8 15孔。（ 3）所用设备为台式钻床，主轴速度每秒钟 200 2000r/有条件为手动进给。技术要求：（ 1）所设计的刀具能过用于加工。（ 2）刀具方便更换。（ 3）进给速度和进给力满足陶瓷加工的需要。工作任务：（ 1）查阅资料 30 篇以上，翻译外文资料 6000 字，撰写文献综述和开题报告。（ 2）分析陶瓷材料的加工机理，选择孔加工的刀具材料，完成刀具设计，完成台式钻床的改造，实现自动进给。（ 3）绘制装配图 1 份（ 0 号图纸）；零件图若干。（其中，至少有 1 张图纸使用计算机绘制）（ 4）设计说明书 3 万字左右。 (打印 ) 毕业设计（论文）任务书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：毕业设计成果以图纸和说明书形式交卷。要求图纸规范，符合国家标准；说明书层次分明、论据可靠、计算正确、图标规范、语句通顺。 4主要参考文献： 1 阿部弘 M汉出版社， 1984 2 符锡仁 . 现代陶瓷 M海科学技术出版社， 1980 3 邓世均 . 高性能陶瓷 M. 北京：化学工业出版社 .， 2004 4 龚振邦 . 机器人机械设计 M. 北京 : 电子工业出版社 , 1995 5 方子良 . 机械制造基础 M. 上海 : 上海交通大学出版社 , 2003 6 马香峰 . 机器人机构学 M. 北京 : 机械工业出版社 , 1991 7 靳小丽 . 轻质特种防护材料加工技术研究 D2003 8 李杰 . 工程材料基础 M 国防科技大学出版社， 1996 毕业设计（论文）任务书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容 2009 年 3 月 9 日 3 月 15 日 3 月 16 日 3 月 23 日 3 月 24 日 4 月 8 日 4 月 9 日 4 月 23 日 4 月 24 日 4 月 30 日 5 月 1 日 5 月 8 日 5 月 9 日 5 月 28 日 5 月 29 日 6 月 5 日 6 月 7 日 6 月 8 日 6 月 9 日 6 月 10 日 6 月 12 日 6 月 14 日熟悉课题，查阅资料，外文翻译围绕设计主题调研，关注陶瓷材料生产及加工情况，了解陶瓷材料钻孔的一般方法。撰写文献综述，完成开题报告原理方案设计，确定合理方案，绘制功能原理图，熟悉相关软件编制软件，计算相关结构参数，选择标准部件对设计方案进行评价与修改，使之完善完成总装图，绘制零件图整理相关资料，撰写并打印设计说明书初步提交设计成果 (包括图纸及论文 )，整改正式提交设计成果，准备论文答辩论文答辩所在专业审查意见：负责人：年月日系部意见：系部主任：年月日毕业设计 (论文 )外文资料翻译系部：机械工程系专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处：附件：资料翻译译文；指导教师评语：签名：年月日注：请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文应用场总线设计分布式体系结构的机床 , 54506 要：在这篇论文里，我们提出了基于场总线技术的分布式控制系统。它取代了传统的算机化数字控制装置 )，应用于机床。这个系统由一系列的基于微处理机的模块组成（如动控制器，输入输出系统等），它们由快速链路脉冲实时网络相连接。这个系统的主要构想是使得每个模块智能化 ,以此来提高整个系统的灵活性和容错能力。每个模块都是一个子控制系统，他们完成各自的控制任务，有的是用作运动控件，其他用来评估感应器以及调控执行器。模块之间的通信（即信息交流和同步）是由速链路脉冲 )而得以保证。这个系统既能任务分布，又能起到设备拓扑分布的作用。在这里我们将讨论一些分布准则，并描述一个实验性实施。近年来，分布式系统体系结构已经成为许多科学研究工作的课题。它在系统集成上扮演着很重要的角色。在机床控制领域，现在使用的它是集中型的，仅限于一些固定型号的转轴，耗时、不灵活，并且很难与计算机集成制造环境相兼容。超大规模集成电路微处理器技术和通讯网络的快速发展，使人们开始考虑使用分配式控制系统。该系统的优点有：性能高、模块化、完整和可靠，并且不需要完全的硬盘替换就能渐进式扩充。这为控制系统体系结构提供了广阔的前景。本论文致力于一种分布式机床体系结构的研究。它的依据是智能装置在通信线路上的相互连接。它的特点是分布式任务和分布式数据，但其运用的是独特的接入控制系统。系统是运用标准装置和并且经过了实验的论证。在这个实验中，系统控制一个多轴的机器，随着传感器数值的变化，机器成功地作出协调的动作回应。本论文组织如下。第二部分是机床控制系统体系结构的描述。第三部分是泛函分析，控制函数分布图以及分布的准则及其限制性的描述。第四部分简略描述了厂仪表协议 )，以及第五部分是我们实验实施的大纲。最后在第六部分，我们通过一些概要和今后的研究视角予以总结。机床控制系统是个实时的，多工的系统。（图 1）是该系统的传统功能体系结构图。他包括三个单元：用户界面和监控，程序装置和伺服机件，以及传感器和执行器单元。这个系统的主要任务是控制工作部件的机械加工。它包括两个不同但相关联的任务体：保证机床的可移动装置的精确运行轨道并进行速度控制。检查定位过程的正确实施，对环境的改变做出相应的反应，并在机床上执行指定的操作，如：器械转换、冷却、润滑等。图 1 功能体系结构按照时间顺序，这个任务也可以划分成两个步骤：控件程序设计和控件程序执行。在第一个步骤中，在机床组合上没有进行直接的操作，只是指定了将要被执行的动作和操作。这个可以看作是数据获知和处理过程。而在第二个步骤中，控件被有效地执行。值得一提的是，在步骤二中出现的平行化是因为其多工的本质。因为是多轴支持的机床，它拥有不止一个伺服系统来控制它的机械运动（图 2）。为了使其精确地在轨道运行，控制系统需要计算所有轴承的中间点的配位。这要花费很多的时间，也需要一个强大的运算控制器。但是通过把局部智能分配给每个轴控件，每个轴承的相应的基本运动可以并行地被计算。这个构想对于传统系统的性能提升有着及其重要的作用。因为对轨道越是要求精确，加工过程就会越复杂，这就更加需要系统是实时的，并且对轴承的同步性也要求更高，也就增加了计算的量。在平行架构系统里，将计算分配到许多处理节点上进行处理，会加快整个计算过程，并且提高了加工的质量、生产率和精确度。对于辅助操作控制也存在着同样的问题，也就是，装置越多，就需要更多的传感器和执行器。逻辑自动性基于一个周期性数据处理过程，这是因为对于指定的一组感应器和执行器，他们的数值是周期性地被读写或者计算的。如果这个计算过程可以被分配到几个节点上，并且并行地同时进行，那么计算每个传感器和执行器的子设备的时间周期会小的多，这就大量地减少了初始时间，也就使得我们能更好地满足实时的要求。图 2 多桥伺服系统这样就使得我们为机床的控制提出了新的分布结构（图 3）。在这个结构里，每个节点都有一个通信模块，并且它们对实际设备拥有局部的决定权。这些节点的一般结构都由一个专用的系统控制，这个专用系统要保存，并且分配和协调远程任务。图 3 机床控制分配系统结构分布式控制系统的设计可分成三个步骤：函数体系结构这种模型的建立与硬件和通讯网络的选择是无关的。硬件体系结构。它由一组基于计算机的模数以及它们的操作系统和通信通路（通信协定和连接）组成。操作体系结构，它是通过将函数体系结构的不同元素映射到硬件体系结构上而得到的。操作体系结构最重要的元素之一是任务分配准则和实际限制，他限制了分配的选择性。函数分布一个控制系统通常用几个函数来完成一个给定的目标。那么，设计控制系统也就是设计他的函数。硬件和软件的选择必须根据函数要求。把复杂的函数分解成几个简单的函数能够简化硬件和软件的设计，因此，这使得系统的修改更加简单，而且其可靠性和复用性也得到了提高。另外，现有的许多泛函分析和方法，如帮助我们简单地实现函数分解。函数结构体系能用一组处理模数的基本数据来描述。这些数据叫做分布微粒，它们既不能分布与几个节点上，也不能被分开执行。目前，还没有什么方法能将函数分解成分布微粒，并且能作为描述形式的最低分解水平还没有被定义。不可避免地，分配会使通信产生负载，因此在分解阶段，我们应该保持函数之间的自主性，使不必要的网络信息流通量减到最小。结构分析和设计技术）是最常用的泛函分析方法之一。使用们可以对（图 4）中的机制程式进行函数描述。它给出了应该在机制程式中显示的基本函数。通过上面的图解，以机械加工为例，我们可以把机制程式分解成几个子流程（见图 5）。位置分布这个分布系统的特性之一是，它的硬件不再是一个整体，而是由许多位置上分隔开的元素组成的。当这些元素通过网络互联时，它们可以看作是一个个节点。节点的选择是根据泛函分析的结果，而它们的定位是由分布位置的限制性决定的。在机床控制体系分布中，除了控制终端，其他的节点都应该被安排在离它们相应的机械装置尽可能近的地方。这样他们之间的连接得以最小化。这对于大规模的机器是很重要的一方面。技术限制有时候，根据函数要求或者位置要求，甚至两种兼顾的分布很难运用于工业设备。例如，一个可编程序控制器有一定数量的端口，数字的或者模拟的输入输出。如果它的感应器的数量比输入多一个，那么这个多出来的感应器就有可能需要从一个节点移开，而被连接到另一个节点上。所以最初的分布可能由于技术限制性而被调整。成本限制成本限制和技术限制有很紧密的联系。对所有设计者来说，成本是最重要的因素之一。设计者要开发所选硬件的最大性能，就需要把一些应该根据原先条件分布的函数整合起来。图 4 态：机制处理功能的分析图 5 机制中心的一些功能现在的目标是要把这些不同的条件考虑进去，以获取最佳的分布，但是现在还没有特定的解决方法。这就要求我们研究涉及了函数、位置、技术和成本降低等参数的模型体系。我们也需要利用模拟工具来对分布的结果进行评估，并且看它是否与预期的效果和成本要求一致。附件 2：外文原文（复印件） of of a , 54506 In we a IP It is to as a is of a of I/. .) LP is to to be of a of is as as We an 1. of in It a in In NC It is to a of to be IM to be of It a to is to a It is on on It is by . It is by IP by a in me a to a as as to to is as In , is is to as as of a IP We in 250 10636 $ 1996 of 996 96) 10636 $ 1996 . he is a is It of g of is to It l to of of l to of to on as as to or as .:&M . . . . . . . . . g (. .) t.i a. 1 is Iu is no on as as to be is in is It is to in is to l to 2), in to a to of is a by to be in is of of is is be be in a 251 of 996 96) 10636 $ 1996 up is is on a a of in a If be in a of be to a of us to . I t 2 us to a 3) a a on of is by a as as 3 . he of is 5: l is of in a is of 252 of 996 96) 10636 $ 1996 l is of a of l is by of of a of of is of to a of a of be to of to of be be In . us to be by a of be on be t to as . an in to to e is of we a of as 4. It be a as an we up 5). ne of of is is no a of as by a of on of on In be as as is s an a to or be LC a of n or or If is of be be to So an be by he is of to of to of of be to of 996 96) 10636 $ 1996 4 in 6xe in 5 of a he is to in to No We to a It is to in to 254 of 996 96) 10636 $ 1996 . o in is In we is an of or IP S1 a to on on we MS by of It a of of a 00 m ;at s, 1 s s. is of to of to or ?om In IP is by a A of be in is to of 6 of a a We ll or of or In a as a In a of 6 AC lP of In as 6). In of 996 96) 10636 $ 1996 it to of to an In to to To to an of be by a so be to To an of is by a is be be to In an of be by a IP is a 5. s 7, is to a It is of on IP a: a It is as . 3: of a a C 100). : a 00) is of is on of It a is at It of t is on to of an It as as to a It is on to ) is by to . of is of of of be by It by of of In to if is in is to tr&of 0 ) to l by of ,3,4 to we as 256 of 996 96) 10636 $ 1996 7 -X -X of t- i 22s220Y $& 1 257 of 996 96) 10636 $ 1996 y X of O 毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名：学号：专业：机械工程及自动化设计 (论文 )题目：陶瓷材料钻孔加工专用装备设计指导教师 : 2009 年 3 月 15 日毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述摘要陶瓷材料具有硬度高脆性大等特性，是典型的非金属材料，其广泛应用于各个领域。本文首先分析工程陶瓷的性能，讨论现存陶瓷的加工方法，并分析各种加工的特点，再对加工陶瓷材料的刀具的材料、结构进行分析，最后对陶瓷加工的专用夹具装置及冷却方式和冷却液进行了讨论。关键词陶瓷刀具专用夹具 1 工程陶瓷工程陶瓷是陶瓷材料的一种，又称精细陶瓷。由于其原子结构中共价键结合性能很强 ,剪切应力变形阻力很大 ,硬度很高 ,结晶内错位密度低且难以移动 ,使得工程陶瓷成为难加工材料 1。 1 1 工程陶瓷的性能工程陶瓷具有抗压强度高、硬度高、耐磨性高、耐高温、耐腐蚀、密度低、抗氧化、防核辐射、热膨胀系数低和导热系数低等优异的性能 ,使之广泛应用于能源、航天航空、机械、汽车、冶金、化工、电子等领域 2 3 4。但是由于其硬脆特性 ,陶瓷的加工比多数金属材料困难 ,因此需要优质高效经济实用的的陶瓷加工新工艺新技术。 1 2 瓷的特性瓷是耐火氧化物中化学性质最稳定、机械强度最高的一种；瓷与大多数熔融金属不发生反应，只有一定温度以上对其有还原作用；热的硫酸能溶解的其也有一定腐蚀作用；瓷的蒸汽压和分解压都是最小的。由于瓷优异的化学稳定性，可广泛地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套，输送酸的管道内衬和阀门等 5。 2 陶瓷材料的加工方法目前生产中对工程陶瓷所采用的加工方法通常为机械磨削 ,仅限于加工平面和回转曲面 ,极大地限制了工程陶瓷的应用。所以 ,陶瓷材料的加工技术已成为世界各国研究的热点。陶瓷材料的加工技术主要有：陶瓷材料的电火花 ( 加工技术；陶瓷材料的激光加工技术 6；陶瓷材料的特种磨削加工技术；陶瓷材料的振动钻孔技术；陶瓷材料超声波微孔加工技术；用普通砂轮磨削陶瓷材料；陶瓷材料的变压应力切削法。也有采用切削加工技术，所用设备如图 1所示。图 1 台钻 3 刀具的选择从目前已有各类刀具材料的性能来看 ,金刚石刀具能够加工高硬脆性、高强韧性材料在内的几乎所有材料 7。陶瓷加工时 ,要求刀具材料的硬度必须高于被加工陶瓷材料的硬度 ,并且具有一定韧性。 3 1 刀具的选材目前国内使用的单层金刚石套料钻无一例外都是电镀制成的 ,现在采用新研制出的单层高温钎焊金刚石套料钻进行加工 ,金刚石套料钻在加工过程中整个工具的端面都参与切削 ,端面的每个磨粒都相当于一把小的切削刀具 ,工具的外圆柱面也和工件接触 ,具有磨削作用 8 9。而所用钎焊金刚石套料钻设计有端面和外圆柱面的金刚石粒度相同和不同两类。在相同的工艺参数下 ,钎焊金刚石的加工速度快。这是由于电镀金刚石套料钻的镀层金属与基体和磨料的结合面不存在牢固的冶金化学结合 ,磨料只是被机械地埋镶在镀层金属中 ,因而把持力不大 ,在负荷较重的高效磨削作业中 ,刀具容易因磨粒脱落或镀层成片剥落而导致整体失效。孕镶金刚石工具主要由金刚石层、过渡层和基体 3部分组成 ,金刚石层是由金刚石磨粒和结合剂共同组成的压制层 ,起磨削作用 ,是磨具的工作部分 10 11 12 13。过渡层是由结合剂粉末构成的压制层 ,不含金刚石磨料 ,其作用是牢固联结金刚石层与基体 ,保证金刚石层被充分利用。基体起着支撑烧结体的作用 ,便于装卡刀具 ,基体材料为 45#钢。 3 2 刀具的形状根据磨削的基本原理 ,套料钻利用钻头的端面作为主要切削面进行加工 ,在实体材料上直接钻孔 ,圆柱面只起修磨作用 14。当磨粒接触工件表面后 ,切下不连续的细微切屑 ,又由于分布在磨钻头环形端面上的磨粒很多 ,工件表面上受到众多磨粒的切削和刻划 ,把要切除的部分全部磨掉。再由切削原理可知 ,在钻削相同尺寸的前提下 ,采用麻花钻基体的工具钻削时 ,切削厚度是孔的半径 ,材料的去除量是一个圆柱体 ;采用套料钻加工 ,切削厚度是刀具的壁厚 ,材料的去除量大大减少 ,从而提高了加工效率。另外 ,在切削力一定的情况下 ,单位切削力的大小取决于接触面积 ,因此金刚石套料钻可以减小接触面积 ,提高加工效率。为了便于排屑 ,金刚石套料钻内孔设计成倒圆锥型 ,加工通孔时可以方便快速地把切屑从孔中取出，如图 2所示。图 2 钻头 4 陶瓷加工专用夹具装置的设计陶瓷材料在加工过程中因其“脆”的原因 ,极易发生崩裂小豁口 ,称为崩豁。产生崩豁的原因主要有二 :一是刀具在开始切削陶瓷 (孔的入口 ) 时 ,刀具对其与陶瓷接触部分的压应力使得陶瓷表面出现微裂纹 ,若不采取任何防护措施 ,微裂纹则向周围扩展 ,在切屑所产生的拉应力的作用下 ,切屑连同被加工工件的一部分一起崩落 ;二是材料被切部分与已加工表面的的最后分离不是正常切削 ,而是由于拉伸破坏所致。通常 ,出口处的崩豁远大于入口处。为了改善陶瓷的钻削条件 ,防止出现崩豁和微裂纹 ,需要通过特殊钻套给材料施加预压力的钻套夹具 ,该工艺装置通过圆环压块及上压板在刀具开始切削前就给陶瓷孔的入口周围施加预压力 ,平衡了切屑产生的拉应力 ,防止入口处微裂纹的扩展 ,避免入口处发生崩豁 ;在出口处加一支撑板 ,当刀具逼近陶瓷孔的出口时 ,使材料所受的拉应力减小 ,或者变为压应力即可防止加工终了时发生崩豁。上压板和下支撑板的材料可用 13胶木板、硬塑料板或木板等 15 16，如图 3所示。图 3 陶瓷材料夹具工程陶瓷的拉伸强度相对较低 (通常比抗压强度低一个数量级 ) ,加工时很容易导致材料的拉伸破坏 ,因此 ,钻削陶瓷时 ,若使其所受拉应力减小 ,或者变为压应力 ,即可达到改善材料脆性、避免钻头刚钻进和即将钻出时陶瓷孔壁发生崩豁的目的 ,这就是工程陶瓷的预压应力钻削法。为此 ,设计了专用工艺装置给工程陶瓷施加预压应力。这是由于预加压板以及压应力 ,减小了切削加工中产生的拉应力 ,改善了材料的切削加工性 ,从而防止了加工孔的出入口出现断裂和豁口。这就是陶瓷材料“变压力切削原理”的应用。 5 冷却和冷却液的选择如果所加工的孔比较浅，一般选用外冷却即可，就是直接浇水冷却法。先在钻头的基体上钻上许多小孔，工作时直接将水浇到钻头上，水不但能冷却钻头的外面，而且也能通过小孔流到钻头的里面使钻头得到充分的冷却。只要有足够的冷却条件，钻头就能长时间使用而且效果较好。如果加工深孔，这种直接浇水冷却法就不能取得较好的效果，而且钻头也容易烧坏。那么，怎样才能解决这个问题呢？采取内冷却法就能较好地解决这一问题，即在钻头的基体内置一通孔，通过钻头上部将有压力的水通过基体压进去，水通过钻头的内部流到切削刃底部，通过底部流到钻头的外面，使钻头得到充分的冷却，这样就能较好的解决钻头的冷却问题，使其达到预期的目的和效果。冷却液一般按陶瓷工件的具体情况选用，如无特殊要求用普通冷却液即可。参考文献 1 贾志新 ,艾冬梅 ,张勤河 . 工程陶瓷材料加工技术现状 J . 机械工程材料 ,2000 ,24 (1) :2241 2 靳晓丽 ,袁军堂 . 工程陶瓷材料孔加工技术的试验 J . 工具技术 ,2004 , (38) :222381 3 徐燕申 ,田欣利 ,于爱兵 ,等 . 工程陶瓷材料加工技术的研究进展 J . 中国机械工程 , 1996, 7 ( 6) : 59- 63. 4 王瑞刚 ,潘伟 ,蒋蒙宁 ,等 . 可加工陶瓷及工程陶瓷加工技术现状及发展 J . 硅酸盐通报 , 2001 ( 3) : 27 - 35. 5 韩荣第 ,王扬 ,张文生 . 现代机械加工新技术 M 电子工业出版社 , 2003. 6 黄春峰 . 工程陶瓷加工技术的发展与应用 J . 工具技术 , 2000, 34 (12) : 3 - 6. 7 亓曾笃 . 金刚石的耐热性 J . 工业金刚石 , 2001 (1) : 14 - 15. 8 尚广庆 ,孙春华 . 电沉积金刚石钻削工具结构及参数优化 J 2002 , (3) :402411 9 王秦生 . 金刚石烧结制品 M . 北京 :中国标准出版社 , 2000. 10 王殿江 . 孕镶金刚石钻头钝化与锐化机制探讨 J . 地质与勘探 , 1995, 31 (6) : 58 - 61. 1

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