1、江南大学硕士研究生开题报告学学 生：位义双生：位义双指导老师：赵永武指导老师：赵永武开题时间：开题时间：2010年年11月月10日日 轴承圆柱滚子快速批量倒角工轴承圆柱滚子快速批量倒角工艺及微观机理的研究艺及微观机理的研究目目录录课题研课题研究的目的和意究的目的和意义义国内国内外外研研究情究情况况及分析及分析课题创课题创新点新点235课题课题背景背景与与来源来源 1课题关键问题课题关键问题6课题研课题研究主要究主要内内容和容和研研究方案究方案4研研究究计划计划安排安排7一一.课题课题背景背景与来与来源源u光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时，光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅
2、度提高的同时，实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进制造技术的一个重要组成部分。制造技术的一个重要组成部分。课题课题背景背景与来与来源源光整加工工艺不同，零件的表面质量也不同，致使零件的光整加工工艺不同，零件的表面质量也不同，致使零件的使用性能和寿命也不同，如表使用性能和寿命也不同，如表1 1所示。所示。从表中可知，机械光整加工的微观表面形貌为尖峰状，此从表中可知，机械光整加工的微观表面形貌为尖峰状，此时的摩擦系数大，在摩擦时容易磨损，初磨损量大，精度时的摩擦系数大，在摩擦时容易磨损，初磨损量大，精度保持性差保持性差。而非传统及
3、复合光整加工的微观表面形貌为波而非传统及复合光整加工的微观表面形貌为波课题课题背景背景与来与来源源浪或圆弧凹坑，摩擦系数小，初磨损量小，轮廓支承长度浪或圆弧凹坑，摩擦系数小，初磨损量小，轮廓支承长度率高，精度保持性好，耐磨、耐腐蚀、耐疲劳性能得到显率高，精度保持性好，耐磨、耐腐蚀、耐疲劳性能得到显著提高。著提高。因此研究和开发先进的非传统光整加工工艺，对促进因此研究和开发先进的非传统光整加工工艺，对促进制造技术的发展具有重大的意义制造技术的发展具有重大的意义 。多年来，纺织机械中轴承的使用寿命偏低，尤以中、多年来，纺织机械中轴承的使用寿命偏低，尤以中、小型圆柱滚子轴承更为突出小型圆柱滚子轴承更
4、为突出。课题课题背景背景与来与来源源课题课题背景背景与来与来源源课题课题背景背景与来与来源源基于以上，无锡宏大纺织机械专件有限公司提出基于以上，无锡宏大纺织机械专件有限公司提出 ：1.1.轴承圆柱滚子的倒角时间太长（一般研磨时间为轴承圆柱滚子的倒角时间太长（一般研磨时间为60-8060-80个个小时，甚至小时，甚至120120个小时），缩短倒圆时间（个小时），缩短倒圆时间（1010个小时左个小时左右）。右）。2.2.倒角不够（一般倒到倒角不够（一般倒到0.2-0.3mm0.2-0.3mm），这样会严重的影响轴），这样会严重的影响轴承的使用寿命，要求倒到承的使用寿命，要求倒到0.5mm0.5mm
5、。3.3.表面粗糙度达不到要求。表面粗糙度达不到要求。课题课题背景背景与来与来源源二、课题研究的目的及意义二、课题研究的目的及意义1.通过改变传统的加工工艺可以大大的缩短研磨圆角的时间，通过改变传统的加工工艺可以大大的缩短研磨圆角的时间，提高生产率，增大效益，改变生产环境。提高生产率，增大效益，改变生产环境。2.用化学用化学+机械的方法可以快速导出圆角的同时，还可以使机械的方法可以快速导出圆角的同时，还可以使圆角的尺寸打到给定的要求（圆角的尺寸打到给定的要求（0.5mm）。）。3.环保型的抛光液可以更好的改善表面特征。环保型的抛光液可以更好的改善表面特征。u研究意义研究意义1.新型抛光液的配制
6、（环保无污染、对滚子的倒角能达到新型抛光液的配制（环保无污染、对滚子的倒角能达到0.5mm）。）。2.轴承滚子的表面特征的改善（飞边、毛刺、宏观裂纹、表面轴承滚子的表面特征的改善（飞边、毛刺、宏观裂纹、表面撕裂和皱折等缺陷）。撕裂和皱折等缺陷）。3.通过实际应用考察，使配制的抛光液既满足使用要求又降低通过实际应用考察，使配制的抛光液既满足使用要求又降低成本。成本。4.微观组织和表面冶金学、化学特性（金相组织、微观裂纹和表微观组织和表面冶金学、化学特性（金相组织、微观裂纹和表层化学性能）层化学性能）u研究目的研究目的三三.国内外研究情况及分析国内外研究情况及分析三三.国内外研究情况及分析国内外研
7、究情况及分析 光整加工技术要解决的核心问题是表面质光整加工技术要解决的核心问题是表面质量，有时也有生产率和加工精度要求，这是保量，有时也有生产率和加工精度要求，这是保证产品质量的基础和前提，也是实现从微米、证产品质量的基础和前提，也是实现从微米、亚微米加工技术向纳米级加工技术发展的重要亚微米加工技术向纳米级加工技术发展的重要途径，如图途径，如图1。光整加工主要有采用：。光整加工主要有采用：1.固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光。固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光。2.机械（传统）光整加工。机械（传统）光整加工。3.非传统光整加工。非传统光整加工。4.复合光整加工。复合光整加工。u表面活性剂表面
8、活性剂三三.国内外研究情况及分析国内外研究情况及分析1.传统机械光整加工阶段传统机械光整加工阶段 手工研磨、抛光，能实现平面、回转体、自手工研磨、抛光，能实现平面、回转体、自由曲面的光整加工，适用于单件小批量生产。由曲面的光整加工，适用于单件小批量生产。但这种方法劳动强度高，同时受到工人的技术但这种方法劳动强度高，同时受到工人的技术等级和技术熟练程度的影响，质量不稳定，效等级和技术熟练程度的影响，质量不稳定，效率低。率低。2.2.非传统机械光整加工非传统机械光整加工 1 1）化学抛光和电化学抛光是有选择地溶解峰点，）化学抛光和电化学抛光是有选择地溶解峰点，实现表面光整，并且不受导电材料硬度的限
9、制，生产实现表面光整，并且不受导电材料硬度的限制，生产效率高。效率高。2 2）各种形式的非传统及复合光整加工避免了手）各种形式的非传统及复合光整加工避免了手工作业。传统机械光整加工中存在的缺陷，大幅度改工作业。传统机械光整加工中存在的缺陷，大幅度改善表面质量和提高生产效率，在实现精度稳定甚至提善表面质量和提高生产效率，在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时，正朝着加工过程的机械化、自动高精度等级的同时，正朝着加工过程的机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率方向发展。化、柔性化、智能化和高效率方向发展。国内外研究情况及分析国内外研究情况及分析四四.课题研究主要内容和研究方案课题研究主要内容和研究方
10、案研制环保型抛光液的各组分，选定和复配各种研制环保型抛光液的各组分，选定和复配各种添加剂。添加剂。对各种添加剂进行单因子分析实验，用正交实对各种添加剂进行单因子分析实验，用正交实验法作配方筛选出最佳组分比。验法作配方筛选出最佳组分比。配制组分，并根据相关国家标准对环保型抛光配制组分，并根据相关国家标准对环保型抛光液进行性能评定。液进行性能评定。在校实验室、校工厂和无锡宏大纺织机械专件在校实验室、校工厂和无锡宏大纺织机械专件有限公司进行实验，并分析实验结果。有限公司进行实验，并分析实验结果。研究表面微观特征及成份，揭示材料去除机理。研究表面微观特征及成份，揭示材料去除机理。u课题主要研究内容课题
11、主要研究内容课题的研究方案课题的研究方案本课题的开展将采用试验和理论分析相结合的研究方本课题的开展将采用试验和理论分析相结合的研究方法，方案的具体实施计划如下：法，方案的具体实施计划如下：1.抛光液在不稀释的情况下与滚子同时放入抛光液在不稀释的情况下与滚子同时放入6角滚筒中角滚筒中进行研磨（初期每隔三个小时换一次液体，换两进行研磨（初期每隔三个小时换一次液体，换两次），每次换液体取样进行分析（测倒角、直径、次），每次换液体取样进行分析（测倒角、直径、粗糙度等）。粗糙度等）。2.抛光液在稀释的情况下与滚子同时放入抛光液在稀释的情况下与滚子同时放入6角滚筒中进行研磨角滚筒中进行研磨（同样每隔三个小
12、时换一次液体，换两次），换液体后取样（同样每隔三个小时换一次液体，换两次），换液体后取样分析，分析方法同上。分析，分析方法同上。3.抛光液与金刚砂同时放入抛光液与金刚砂同时放入6角滚筒中进行研磨，（初定时间角滚筒中进行研磨，（初定时间为为8小时），取样进行分析，分析方法同上。小时），取样进行分析，分析方法同上。课题的研究方案课题的研究方案4.分析环保型化学抛光液中氧化剂、铁离子接分析环保型化学抛光液中氧化剂、铁离子接受体、缓蚀剂、抑制剂、扩展剂等添加剂的受体、缓蚀剂、抑制剂、扩展剂等添加剂的性能和作用，通过对比添加剂的性能和它们性能和作用，通过对比添加剂的性能和它们的协同效应选定各种适合的添加
13、剂。的协同效应选定各种适合的添加剂。5.对选定的各种环保型添加剂进行单因素实验，对选定的各种环保型添加剂进行单因素实验，根据实验结果进行分析，鉴别各个有关因素根据实验结果进行分析，鉴别各个有关因素对实验结果的影响，然后用正交优化试验分对实验结果的影响，然后用正交优化试验分析出各因素的主次顺序以及对试验指标的影析出各因素的主次顺序以及对试验指标的影响规律，筛选出组分比。响规律，筛选出组分比。6.滚子表面特征观察实验滚子表面特征观察实验课题的研究方案课题的研究方案1）用扫描电镜分别观察不同光整方法后用扫描电镜分别观察不同光整方法后 的表面特征（形貌、的表面特征（形貌、成分等）揭示材料成分等）揭示材
14、料去除机理去除机理。2）用投影仪分别测出不同光整方法后的）用投影仪分别测出不同光整方法后的圆角圆角五、研究创新点五、研究创新点所研究的清洗液要达到以下特点：所研究的清洗液要达到以下特点：u1.用化学抛光液用化学抛光液+机械的方法倒出轴承圆柱滚机械的方法倒出轴承圆柱滚子的圆角子的圆角(0.5mm)u2.改进的化学抛光液不含有毒有害物质、重金改进的化学抛光液不含有毒有害物质、重金属、及属、及N、P等富营养化元素，并且引入生物可等富营养化元素，并且引入生物可降解的添加剂降解的添加剂u3.用此方法可大大缩短生产时间（提高用此方法可大大缩短生产时间（提高6-8倍），倍），提高生产率，提高了经济效益。提高
15、生产率，提高了经济效益。六、课题关键问题六、课题关键问题 u1.金属抛光液中各种成分的选取和各组金属抛光液中各种成分的选取和各组分的最佳配比。分的最佳配比。u2.缩短轴承圆柱滚子的倒角时间。缩短轴承圆柱滚子的倒角时间。u3.轴承圆柱滚子的倒角应达到给定的要轴承圆柱滚子的倒角应达到给定的要求。求。七、进度安排七、进度安排 u1、前期准备（、前期准备（2010.7-2010.10）：）：阅读关于表面光阅读关于表面光整类的理论书籍；收集关于氧化剂选取、缓整类的理论书籍；收集关于氧化剂选取、缓蚀剂配制等国内外资料文献，并了解国内环蚀剂配制等国内外资料文献，并了解国内环保型抛光液的研究现状和发展。保型抛
16、光液的研究现状和发展。u2、中期准备（、中期准备（2010.10-2011.2）：各种添加剂的选取；）：各种添加剂的选取；各添加剂的最佳组成比例；配置抛光液，并根据国各添加剂的最佳组成比例；配置抛光液，并根据国家标准评定各性能指标。并开始准备撰写学位论文。家标准评定各性能指标。并开始准备撰写学位论文。u3、中后期准备（、中后期准备（2011.3-2011.7）：对所配制的环保）：对所配制的环保型抛光液在校加工中心和校外企业实际应用考察和型抛光液在校加工中心和校外企业实际应用考察和改进，并基本完成学位论文的撰写。改进，并基本完成学位论文的撰写。u4、后期准备（、后期准备（2011.7-2011.
17、12）：对学位论文进行完）：对学位论文进行完善，准备答辩。善，准备答辩。主要参考文献：主要参考文献：1 周锦进周锦进.特种加工在制造技术中的地位、作用及其发展前景特种加工在制造技术中的地位、作用及其发展前景A.95先进制造技术发展战略研讨会论文先进制造技术发展战略研讨会论文集集.1995（北京）（北京）2 周锦进，方建成，徐文骥周锦进，方建成，徐文骥.光整加工技术的研究与发展光整加工技术的研究与发展J.制造技术与机床，制造技术与机床，2004,3：711.3 王志勇，郝建军王志勇，郝建军.光整加工技术浅析光整加工技术浅析J.纺织器材，纺织器材，2006，10（33）:474476.4 邓四二，
18、滕弘飞，周彦伟，郑学普，杨海生邓四二，滕弘飞，周彦伟，郑学普，杨海生.高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究现状与发展高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究现状与发展J.轴承，轴承，2004,1：4143.5 王志勇，张常青，郝建军王志勇，张常青，郝建军.光整加工技术及其应用光整加工技术及其应用J.纺织机械，纺织机械，2005，3：3941.6 方景礼金属材料的抛光技术方景礼金属材料的抛光技术M北京：国防工业出版社，北京：国防工业出版社，2005，3839，427 方景礼不锈钢化学抛光的定量研究方景礼不锈钢化学抛光的定量研究J电镀与环保，电镀与环保，1995，15(6)：15178 方景礼钢铁制件的化学抛光方景礼
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20、essure Control using CADCAM DataJAnnals of the CIRP，199012 陈祖秋，方炳福陈祖秋，方炳福.铝制品无铬酸电化学抛光技术铝制品无铬酸电化学抛光技术J.表面技术，表面技术，2002，31（4）：）：4850.13 安晓刚，宋清安晓刚，宋清.电化学机械光整加工技术研究电化学机械光整加工技术研究M.电加工与模具，电加工与模具，2002(4)14 王晓明，倪新元王晓明，倪新元.脉冲电化学光整加工机理脉冲电化学光整加工机理M.工具技术，工具技术，2001（5）.15 方建成，金洙吉，徐文骥磁场电化学磁粒复合光整加工实验研究方建成，金洙吉，徐文骥磁场电
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24、学版)，2006，15(4)：252628 ELIAZ N，NISSAN O.Innovative processes for electropolishing of medical devices made of stainless steelsJ.Journal of Biomedical Materials Research Part A，2007，83(2)：54655729 LIN C-C,HU C-CLEE T-C.Electropolishing of 304 stainless steel：Interactive effects of glyceol content,bath
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