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零件准干式制造过程冷却液高效利用及减量化关键技术与应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TE626.3
  • 关键词:
  • 成果简介:
    传统的零件制造采用供给大量切削液的浇注式方法,然而,浇注式切削液与高速旋转的刀具激烈撞击和高温蒸发等过程中产生大量的油雾和PM2.5,对生态环境和工人身体健康产生了极大威胁。而且,与切削液有关的费用高达总成本的17%,是工具费用的3-5倍。零件成形制造过程中切削液的环境危害和成本问题已经成为制约制造业发展的瓶颈。 “绿色制造”是制造强国战略,先后被列入“十三五”规划、“中国制造2025”发展重点,对节能环保意义重大。以制造过程“绿色化”为目的准干式零件制造方法应运而生,准干式零件制造是介于干式切削与浇注式之间的冷却润滑技术,又称为微量润滑。但是,微量润滑切削只依靠高压气体带走切削区的热量,并不能起到预期的冷却效果并造成工件表面完整性恶化和刀具寿命降低。冷却性能不足导致零件性能无法保证已经成为准干式零件制造关键技术瓶颈。 该项目围绕上述技术瓶颈与迫切需求,提出零件准干式制造过程冷却液高效利用及减量化关键技术。在国家863计划、国家自然科学基金、科技部科技型创新基金等项目支持下,历时12年,以产学研用结合的创新科研模式,取得了丰富的原创性成果: 1)首次发明了准干式零件制造微量润滑基础油及纳米流体制备关键技术,为准干式零件制造提供绿色、高性能微量润滑基础油及纳米流体; 2)揭示了刀具/工件约束空间流场分布规律并发明了切削液高效利用关键技术,实现了准干式绿色制造微量润滑剂以高“有效流量率”注入切削区; 3)发明了纳米粒子射流微量润滑剂减量化供给关键技术,首次提出了电磁场辅助微液滴可控输运关键技术,为准干式零件制造提供了设备支撑; 4)首次发明了纳米流体热物理特性检测新原理与电卡效应强化换热关键技术,实现了准干式零件制造纳米流体能量分配比率的在线测量; 5)发明了准干式纳米粒子射流微量润滑加工工艺,解决了微量润滑换热能力不足的技术瓶颈,形成了绿色、高效的零件制造工艺。 构筑了准干式制造专利群累计授权发明专利72项,并进入山东省高价值专利库。其中美国、澳大利亚等国外专利5项、中国发明专利67项,包括国内“冷却液高效利用及减量化关键技术”主题下总计59项发明专利之52项。支撑发明点的2项核心发明专利分别获得“山东省专利奖1等奖”、“中国循环经济协会专利奖金奖”。探索性研究成果获得中国机械工业科学技术2等奖。项目团队研究成果被引用600余次,其中3篇JCR-1区论文为ESI高频被引论文。得到卢秉恒院士、Jun Wang教授(国家千人计划、新南威尔士终身教授)等高度评价。项目培养了教育部新世纪优秀人才、“长江学者奖励计划”青年学者、泰山学者特聘教授、山东优秀发明家。研究成果经权威检测与鉴定,“可节省切削液90%以上”、“环境保护效果显著、具有新颖性”、“成果难度大、创新性强”、“项目整体达到国内领先,国际先进水平”。基于技术发明构建了准干式制造生产线,满足了绿色制造产品的急需,创造了重大的社会和经济效益,近三年应用单位新增销售额36703.43万元、新增利润6629.5万元。
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